厂拌热再生技术

1、厂拌热再生技术第三节厂拌热再生技术 一、旧路面材料性状及其再生适用性 1流变性质老化沥青在流变指标上表现为粘度增大， 针入度增加，延度减小，软化点升高。表1是老化沥青流变指标随某 A型再生剂掺量的变化 情况。可以看出，随着再生剂掺加比例的增加， 老化沥青的流变指标逐渐向新沥青方面过渡。 由此说明，从流变力学指标角度，旧沥青材料 具有较好的再生适用性。2再老化性质沥青混凝土路面热再生工艺中，旧沥青受 热时间及受热强度都不亚于普通拌制沥青混合 料。因此，旧沥青在耐热老化方面的再生适用 性，即再老化后的性能如何应值得重视。从测试结果可以得出，旧沥青再老化速率 相对变缓。考虑到已得出的低温劲度调合的直

2、 线线性关系，如果用于调合的软沥青的耐老化 性能与S70相近时，那么，调合出的再生沥青 的耐老化性能（用指标变化率表征）要好于原始 沥青S70o因此，也可以得出，在受热再老化方 面，旧沥青也有着良好的适用性。3旧砂石材料性状及其再生适用性与普通沥青混合料组成机理相同，沥青混 凝土路面旧矿料在再生沥青混合料中贡献的依 然是级配和强度。所以，应掌握受车辆荷载和 环境气候作用几年、甚至十几年的旧矿料性状 变化情况，以便对其再生适用性做出判断乜1）级配特征旧沥青砂石材料的级配性状直接影响到其再生 作为路面结构层的适用性。从旧料抽提筛分结果可以看出，经过长期 交通荷载以及回收破碎的作用，旧沥青粗集料 部

3、分细化成细集料，而细集料进一步细化的程 度较小，最终粉料量的变化并不是很明显。由 此得出，旧集料级配细化并不严重，骨料级配 的本质没有改变，在再生中完全可以通过添加 相对较粗的新骨料进行调整，形成合格的沥青 混合料级配。在沥青混凝土路面冷再生中，收集的旧集 料直接作为骨料被冷拌。因此，应对旧集料收 集状态的表观级配组成状况进行分析，并以此 为基础进行冷再生沥青混凝土路面的材料配比 设计口显然，由于旧沥青的裹覆结团作用，旧料原样筛分结果比抽提后筛分结果粗很 多，但将该级配组成与高等级公路基层级配碎 石规范要求相比较，仅细料通过率不满足要求， 且偏差较小。因此，针对路面基层，旧料有较 好的冷再生适

4、用性。2) 强度与形状回收旧骨料的强度和颗粒形状也影响着沥 青旧料再生的适用性。广佛高速公路旧骨料的 相关检测结果。可以看出，除针片状含量偏大 外，旧骨料其他指标均满足规范对新骨料的要 求。针对细长扁平颗粒含量较多情况，再生时 只要添加使用针片状含量小的碎石，即可弥补 该缺陷。因此，从强度和颗粒形状方面讲，旧 集料也有较好的再生适用性。沥青混凝土路面的再生利用方法取决于需 要再生的路面结构状况、结构层次、层次的材 料性状，以及再生成型路面层次的功能、设备 状况及经济条件等诸多方面。再生对象不同， 使用目的不同，应采用不同的再生方法。 4沥青混凝土路面再生方法的适用性旧沥青混凝土路面的再生，是指

5、将不能满 足路用要求的旧沥青混凝土路面，通过混合新 组分或受热整型等方式，重新铺筑成为新的沥 青混凝土路面结构层。按照再生路面组成材料 的拌和温度及拌和地点，可将沥青混凝土路面 再生方法分为厂拌热再生、就地热再生、厂拌 冷再生和就地冷再生等4类。1）厂拌热再生厂拌热再生，是将旧沥青混凝土路面面层， 经过翻挖、铣刨，回收集中到再生拌和厂，根 据需要进行破碎筛分预处理，再掺入一定比例 的新骨料、新沥青、再生剂等，用改装的或特 制的再生沥青混凝土搅拌设备进行加热拌和 后，运至施工现场，热铺成为新的沥青混凝土 路面结构层。在厂拌热再生方法中，因添加了新骨料、 新沥青和再生剂等新组分，故应针对再生沥青

6、混合料拟用层面进行专门的材料性能配比设 计，同时也应进行相应的拌制及摊铺工艺设计。 因此，沥青混凝土层的重铺也可以和新路施工 一样，分别按下面层、中面层和上面层（磨耗层） 的不同技术要求进行。2）就地热再生就地热再生，是将旧沥青混凝土路面上面 层，经过表面加热、翻松铣刨，并根据情况掺 入一定比例的新沥青、再生剂和新骨料等，利 用移动式现场拌和设备进行加热拌和，热铺成 为新的沥青混凝土路面面层。可以看出，就地热再生针对的是沥青混凝 土路面表面层，对表面层进行性能恢复、整型， 改善沥青混凝土路面包括排水性能的功能性服 务性能。根据待再生路面的病害特点和设计要 求，可以采用的就地热再生技术方案有 4

7、种: 整型、重铺、复拌和复拌+罩面。3）厂拌冷再生厂拌冷再生，是指将旧沥青混凝土路面面 层或基层，经过翻挖、回收、破碎、筛分，再 掺入一定比例的新粘结剂（乳化沥青、泡沫沥 青、水泥等）、新骨料等，利用工厂拌和设备进 行冷态拌和，铺筑成为新的沥青混凝土路面结 构层。沥青混凝土路面的冷再生是在自然环境温 度下完成沥青混凝土路面的翻挖、破碎、新材 料的添加、拌和、摊铺及压实成型，重新形成 路面结构层的一种工艺方法。由于粘结剂是在 冷态状态下拌和形成，其分布均匀性和粘附性 并不理想，与粒料的粘结性也相对较差。所以， 厂拌冷再生混合料主要用于沥青混凝土路面基 层、底基层的铺筑，也可用于已铺好碎石和喷 好

8、油的低等级路面面层。4）就地冷再生就地冷再生，是将旧沥青混凝土路面面层 或基层，经过冷破碎、翻松，掺入一定比例的 新粘结剂（乳化沥青、水泥、泡沫沥青等）、新 骨料（当路面的沥青含量太高或是需要改善骨 料的级配时），利用现场移动式拌和设备在需要 再生的路面上进行冷态拌和施工，铺筑成为新 的沥青混凝土路面结构层。沥青混凝土路面的就地冷再生也是在自然 环境温度下完成沥青混凝土路面的翻挖、 破碎、 新材料的添加、拌和、摊铺及压实成型等工艺。 同样的原因，就地冷再生混合料也主要用于沥 青混凝土路面基层、底基层的铺筑，其上面一 般要进行沥青混合料面层的铺筑。厂拌热再生能精确控制沥青混合料中各成分 的配比，

9、再生混合料可变性比较小，质量有保 证，因此，这种再生技术是美国沥青路面热再 生的主流。现场热再生除了再生沥青混合料稳定性无 法精确控制之外，还存在一定的环境污染问题。 在环境保护要求较高的美国，这种技术只是在 一些非常特殊的情况下或在一些特殊路段中应 用。在美国，沥青路面现场热再生应用得比较 多，但厂拌热再生的应用则更为广泛。二、应用实例（一）河北省热再生技术应用情况目前河北省高速公路大、中修以至翻修任 务大量增加，旧有高速公路转向重点养护,在 石安高速、石太高速已经进行热再生项目试验 段应用研究。不同地区的高速公路沥青路面的病害程度 和环境不同，选择沥青再生方式也有所侧重。 河北省高速公路半

10、刚性基层沥青混凝土路面的 病害主要是坑洞、裂缝等结构性破坏,车辙、 泛油、磨光、掉粒等表层病害相对较轻微。考 虑到早期施工的沥青混凝土路面病害状况和程 度离散性大,现场热再生和现场冷再生方式均 难以满足高级路面的路用性能要求。采用厂拌 热再生技术。石安高速公路大修项目修建了厂拌热再生 试验段。石安高速公路于1997年建成通车， 原路面结构为4cm多碎石细粒式沥青混凝土上 面层+ 5cm多碎石中粒式沥青混凝土中面层 + 6cm沥青碎石下面层。2002年后，路面出 现大面积的沉陷、辙槽和大量裂缝（以龟裂和 横向裂缝为主），呈明显的结构性破坏特征。 考虑到该工程的病害特点与沥青厂拌热再生技 术条件相

11、适应，因此确定10KM热再生实验 段。实验段的工作顺序：旧路面沥青混合料实 验,包括沥青含量、老化程度、集料的性能指标 和级配。进行目标配合比和施工配合比设计后 施工。通过对各类再生拌和设备进行技术经济 性能比选,基于设备对旧沥青混合料的加热 效率、防沥青老化性能、废气排放标准、再生 混合料质量保证等能力的考虑，最后选择了美 国西司德克公司双滚筒连续式拌和设备。该实验段通车近2年，还未有明显不良效果。总之，沥青再生是符合可持续发展、保护 环境的国家政策的。但沥青再生技术的效果还 有待进一步的研究和验证。（二）广东省热再生技术应用情况1、广佛项目的特点及大修前的主要病害 项目特点：起于广州沙贝，

12、终于佛山谢边，全 长14公里。1988年底建成，是广东第一条高速 公路；1993年初全面罩面（SMA; 1999年扩 建为6车道和8车道。地处经济发达地区，交 通繁忙，重车多。路况极差，病害严重。基层、 底基层承载力不足，并且没有结构内排水系统2、大修路面结构设计新铺设3层：6cm再生沥 青AC-25I下面层，5cm改性沥青FAC-20中面层， 4cm改性沥青SMA-13上面层。基层采用素混凝 土和（或）再生沥青混合料 LSM-25补强。3、沥青路面的再生适用性总体评估（1）现场取样在项目实施前全线取样，各车道 每公里取一个样，共计86个样。取样位置随机 选取。去除改性沥青上面层，下面 3层全

13、深取 样。检测项目包括：沥青含量，沥青针入度， 矿料级配和集料主要性能指标。10(2)适用性评估结论国外经验，针入度大于15的沥青具有 再生利用价值，本项目针入度大部分处于 20 40之间，平均值为28.8，日沥青性能适宜再生。回收的集料除针片状含量外，其它性能 指标均满足，针片状含量指标可通过提高新集 料指标补偿。各项指标均有一定的离散性，但和国外 相关资料对比，情况并不严重，可以通过针对 性措施解决。(3)提咼新集料的针片状含量指标四、实际应用效果45月份完成的再生沥青路面已经受 了一个雨季和超常高温的考验广佛目前的再生 沥青路面技术质量指标完全满足全新沥青路面 要求，但后期效果需观测。总

14、结：广佛高速公路是全国第一个大规模 采用沥青路面再生技术的高速公路项目。国外 多年的实践证明，厂拌再生沥青混合料路面能 够达到并保持所要求的各项路用性能指标，并 且具有更好的抗车辙性能。这种再生方式能有 效地用于各种条件下旧沥青路面的再生利用。从对比试验看，采用旧沥青混合料进行大修与 全部采用新沥青达到的水平大致持平，采用旧 沥青混合料大修的路面达到国家规定高等级公 路路面沥青混合料的要求。三、厂拌热再生设备所谓“厂拌热再生设备”是指回收料的加 热在一个专门的干燥筒内完成。该套设备也是 与强制间歇式沥青混合料搅拌设备配套使用 的。它主要由回收料供给系统、提升系统、干 燥系统、热回收料储存仓、热

15、回收料称量斗、 有害气体吸收管道及控制系统等组成。该设备 的工作过程为：沥青混合料搅拌设备开始工作 时,回收料供给系统开始供料，提升系统开始提 料，干燥系统开始给回收料加热，加热后的回 收料进入到热回收料储存仓储存。当需要添加 回收料时，热回收料储存仓的放料门打开，热 回收料进入到热回收料称量斗称量。当达到所 需要的数量时，热回收料储存仓的放料门关闭， 热回收料称量斗的放料门打开，向搅拌器内放 料，一个搅拌周期完成。气体吸收管道安装在 热回收料储存仓的顶部，是为了吸收在热回收 料储存仓中已加热后的热回收料所排出的有害气体。和厂拌冷再生设备一样，如果回收料成 大块状，还可以配备块状挤压设备。它可

16、以在 不破坏骨料外形尺寸的情况下 ,将大块状的回 收料挤压成小块状。该种厂拌热再生设备最多 可加入70%的冷回收料。国外公司和国内西安筑 路机械有限公司与德国边宁荷夫公司合作生产 的H系列节能环保型沥青混合料搅拌设备均可 配备此类厂拌热再生设备。本次研究中所用旧料为宁连路高速化改造工程 中的翻挖旧沥青混合料，路面已使用七年，所 用沥青为克拉玛依AH70。旧料经破碎、 用三氯乙烯抽提、高速离心去矿粉、回收等工 序后，得到旧沥青，其基本物理性能与国标A H70 #比较如下：与普通AH70 #沥青比较，旧沥青的针入度下降、软化点上升、 延度减小。1 再生剂的开发1.1基本思路 从化学组分的角度分析，

17、我们要使老化沥青恢 复原有性能，就要向其中加入一定的分子量小 的组分，使组分重新协调。资料显示过去曾有 人试图通过比较旧沥青组分和优质沥青的组 分，来决定旧沥青中应添加的组分，进而找到 与这种组分匹配的再生剂，但这种尝试并没有 成功，其原因是：1由于沥青的化学结构极其 复杂，即使化学组分相同的沥青，因油源基属 及生产工艺不同，其性能也有很大变化。2要找到某种固定组分的再生剂，从工艺上来说有 相当大的难度，对设备和工艺要求很高，成本 亦高。所以必须寻找其它途径。 我国在八十年 代初期所使用的再生剂很多就是一些石油工业 生产出的轻质油如润滑油、柴油、机油、减五 油等或者它们的混合物，一些省份用此再

18、生剂 铺筑了许多再生路面。 但是只用轻质油分来再 改性旧料，实践证明效果并不是很好。首先， 轻质油分在自然界风、热、光等的作用下极易 挥发，其中芳香分易于发生氧化、缩合、共聚 等反应，分子量会很快变大。所以加入的油分 并不能长期稳定的存在于沥青中，对混合料性 能的改善也只是一个短期行为。其次，对于反 应式：油分 主要是芳香分 f胶质f沥青质 来说，油分的过量加入，会加快这种不可逆反 应的进程，也就是起了加速老化的作用。再者， 油分与沥青质的溶度参数相差较大，加入油分 后虽能起到降粘的作用，并不能保证形成稳定 的高分子浓溶液。所以，用轻油再生的旧沥青 混合料其自身的抗老化性能较差，用此混合料 铺

19、成的再生沥青路面，有效服务期较短，一般 2年左右就又趋于老化。为使加入的油分能稳 定存在于再生混合料中，必须采取有效措施稳 定油分。通过大量的试制，我们开发了一种A 型再生剂，它是一种增粘树脂与轻油相混溶的 合成物，实验证明此种混溶物能有效克服上述 缺点。1.2机理分析 如何防止再生剂中的轻 油在施工过程中和使用期自然环境下稳定存在 于沥青中而不发生挥发和老化，我们采取的主 要方法是：让轻油与所合成的增粘树脂混溶， 以形成一种稳定的高分子溶液。1沥青之所以 能形成稳定的高分子浓溶液，是由于极性化合 物与沥青质有较强的结合力，它围在沥青质的周围，使沥青质形成一个个分散的小颗粒而不 发生凝聚，进而

20、保持沥青质在芳香分和饱和分 中处于悬浮状态。近年来国外大量研究显示，沥青在从饱和分、芳香分f胶质f沥青质的迁 移过程中几乎不产生极性化合物，而且迁移过 程中极性化合物会渐渐变为非极性化合物，这 样包围沥青质的极性化合物会越来越少，沥青 质就会发生凝聚，表现为老化特征。我们合成 的增粘树脂其分子本身含有许多不饱和键，有 很强的极性，能有效的包裹沥青质，加入到沥 青中后，使沥青中的极性化合物增多，这样可 有效延缓沥青质发生凝聚的时间，也就推迟了 老化发生的时间。2增粘树脂属于胶持的一部 分，加入增粘树脂后，相对来说，沥青中胶质 含量就大，对于组分迁移：油分主要是芳香分 f胶质f沥青质，从化学反应平

21、衡来说， 也就减缓了油分向胶质的迁移。进而推迟老化 的发生。1.3再生剂的合成 再生剂的合成 工艺关键是增粘树脂的合成，我们选用的主要 原料是1 -4丁二烯与丙烯酸脂系列物主要是丙烯酸甲脂、丙烯酸乙脂等，在160170C的条件下按一定的比例进行共聚。进而再与轻质油份在10 0C左右进行混溶。所 选用的轻质油分是由几种粘度低、不易挥发的 轻质油混合而成。2 再生剂基本性能2.1目前市场上很难找到我国八十年代初生产的再 生剂，为与我们研制的再生剂进行比较，通过 查阅大量资料，我们也合成了一种轻油型再生 剂，即将0号轻柴油和30号机械油按60： 40比例混合，此配比是我国八十年代初曾被 广泛使用的一

22、种再生剂配比，具有一定的代表 性。将A型再生剂与此轻油型再生剂分别进行 相关性能试验。从6 0C的粘度比较，轻油型 再生剂比A型再生剂要小得多，这是因为A型 再生剂中加入了粘度较大的增粘树脂。国外许 多资料显示，将再生剂放入薄膜烘箱，在16 3C、5小时的情况下，再生剂中的轻质油分 挥发，同时也发生了一定程度的组分迁移，向 老化方向发展。对不同的老化程度，试验后的 再生剂出现不同程度的粘度增大、重量减少， 所以以试验前后的粘度比和重量损失率来评价 再生剂的抗老化性能。 A型再生剂的试验前后 粘度比和重量损失率都比轻油型小，所以我们 可以说A型再生剂的抗老化性能要优于传统的轻油型再生剂。2.2再

23、生后的沥青基本性能 再生剂的功能就是要恢复已老化沥青的各种性 能，将再生剂与老化的沥青按不同的比例相混 合。再生剂用量为5%11%时，老化沥青 的针入度、软化点均得到明显的改善。延度之 所以变化不大，可能与所用的老化国产克拉玛 依沥青的含蜡量偏高有关。可见再生剂的加入 能明显改善老化沥青的性能，改善程度与再生 剂的掺量有关。2.3再生后的沥青抗老化性能 分别将A型再生剂和轻油型再生剂按不同比例 加入老化沥青 粘度为4 5 8 pas 中， 进行薄膜烘箱试验。由于轻油型再生剂的粘度 比A型再生剂的小许多，所以掺加到老化沥青 中时，使老化沥青的粘度降低到相同水平，轻 油型再生剂的掺加量要比A型再生剂的小。我 们试验时按普通的掺量范围向老化沥青中加再 生剂。对比薄膜试验前后的粘度比、针入度比、 延度、重量损失率，结果很明显，掺入了A型 再生剂的再生沥青比掺入轻油型再生剂的再生 沥青抗老化性能要好。另外，我们将此试验数据与国家规范相对比，对AH-7 0 #沥青的 抗老化性能规范中规定：薄膜烘箱试验后，质量损失08%,针入度比5 5%,延度