沥青路面现场热再生技术

1、沥青路面现场热再生技术6 月 18 日，沪宁高速公路上海段大中修工程首次采用国际先进的沥青路面现 场热再生技术进行表面作业， 该设备和技术由上海浦东路桥建设股份有限公司耗 巨资从国外引进， 并于去年年底在浦东的几条主要公路上得到了成功应用。 据悉， 采用国际先进的沥青路面现场热再生设备和技术对高等级公路进行大面积表面 再生作业，在国内尚属首次。沪宁高速是京沪高速公路的一部分，是国内道路交通的黄金通道，保证它的 高效安全运行具有重大的政治经济意义。 沪宁高速公路自 1996 年建成通车以来， 其交通流量不断增大。目前，沪宁高速公路的日交通流量已达 5 万辆，大大超过 了其设计通行能力。而且，在沪

2、宁高速公路上通行的超载车辆越来越多，加之该 路段又处于长江三角洲降水较多地区，道路受水损破坏较为严重。沪宁高速公路 上海段，出现了车辙、裂缝、麻面、泛油、坑槽、松散、沉陷、翻浆等病害，严 重影响了行车速度和安全，降低了道路的通行能力。为改善现状，上海浦东路桥 建设股份有限公司根据上海市市政工程局和上海市公路管理处大力推行沥青路 面现场热再生的要求， 对沪宁高速上海段的病害路面采用国际先进的沥青路面现 场热再生技术进行修复，全面恢复病害路面的外观和路用性能。沥青路面现场热再生利用技术是浦东路桥公司耗巨资从国外引进的一种具 有国际领先水平的高等级沥青路面养护技术， 它经济、 高效、快速、环保、节约

3、， 具有显著的经济效益和社会效益。当沥青路面表面层出现裂缝、泛油、磨损、车 辙、坑槽等病害或路用性能下降时，使用先进的现场热再生机组，就地加热旧路 面，耙松、收集旧料（RAP，增加适当的新拌沥青混合料、再生剂进行机内热 搅拌，随即摊铺，熨平，辗压，即可快速开放交通，是一种连续式的现场热再生 作业方式。在沪宁高速上海段施工现场看到，浦东路桥先进的热再生机组以每分 钟 3 米的速度缓缓驶过待维修的旧沥青路面后， 一条崭新的路面就呈现在我们面 前，两小时后就可以开放交通。浦东路桥沥青路面现场热再生机组的工作方法为加热软化、 耙松原有的旧沥 青路面，同时加入适当比例的再生剂或改性沥青，收集到搅拌锅中，

4、同时添加部 分新拌沥青混合料，拌和均匀，然后使再生机按照路面高程设计要求进行摊铺， 最后由压路机组对铺摊后路面进行压实，使再生路面的路用性能达到设计要求。 此次沪宁高速上海段沥青路面现场热再生采用的是复拌加罩面( Rimx-Plus )的 技术方案，即：复拌4cm+2cm AK-13新沥青混合料罩面，该方式是指复拌后加罩 一薄层磨耗层，用来改变路面的级配，提高路面的承载力和路用性能，尤其适用 于重交通，上层损害较严重，承载力下降的高等级路面大中修工程，再生后的路 面寿命较长。这项“变废为宝”的再生技术，在国外已相当成熟，并已在世界许多国家地 区得到广泛应用。在美国道路建设中， 50%采用沥青混

5、凝土再生料，平均直接建 设成本下降 20%以上，对能源和环保等产生的间接社会效益更大。根据我国目前 修建道路的情况，每年至少有 200万吨旧沥青混合料产生。 200 万吨被废弃的旧 沥青混合料中约有 5%是沥青， 95%是各种级配的骨料，这是一笔可观的财富，如 果不很好地进行利用，不但浪费了宝贵的资源，污染了环境，而且在经济上会造 成严重的损失。根据国家可持续发展的战略方针，旧沥青路面再生技术的推广与 应用是完全符合要求的。我国目前的公路建设每年以 2000 亿元投资规模飞速发 展，旧沥青路面的再生技术和应用已迫在眉睫，刻不容缓，因此从政府到各有关 单位必须引起足够重视。据悉，上海、北京等城市

6、废旧沥青回收管理办法即 将出台，将严禁施工单位对废旧沥青随意遗弃，要求运至指定的地方进行再生处 理。2002 年底，上海浦东路桥公司顺利完成了 300m左右金海路(双向6车道)沥 青路面现场热再生试验段，并在10天内完成2.18km奉炮公路沥青路面现场热再 生的施工作业。再生后的新路面中，原废旧沥青混合料95%以上得到再生利用，补充的新拌混合料所占比例在 20%以下。经对再生施工后的道路进行测试，表明 路面的主要性能指标已经达到现有公路沥青路面施工技术规范要求。沥青路面现场热再生的优点在于：能保存骨料的的完好，保留沥青的组成及 性能，100%地利用旧料。而传统的工厂再生法只能利用 40 50%

7、日料。先进的再 生设备能够产生更高质量的沥青，它和新的沥青混和料具有一样的生命周期，并 且大大节省了开支。根据世界银行的统计表明，若沥青的使用寿命为12年，在沥青使用寿命到810年的时候，进行一次现场再生，将使其使用寿命提高到20年，可见其经济 效益是极其明显的。我国的高速公路还处于建设的初期，任重道远。目前建设的重点放在新路建 设上，因此旧路改造、维护保养的高峰还没有到来。但是随着国民经济的发展、 交通运输负荷的增加、环保意识的增强及降低工程造价的要求提高，沥青路面再 生技术的研究推广与应用迫在眉睫，这是许多发达国家都曾经历过的教训。旧沥青混合料热再生技术的应用研究文严军曹亚东 曹祖光蔡明上

8、海建设机场道路工程有限公司摘要旧沥青混合料再生技术目前已成为国际上道路维修改造的主要方法之一。以厂拌热再生技术为研究对象，对旧料性能评价、再生沥青混合料配合比设计、 生产工艺等关键技术进行了研究。通过室内试验，结合实际工程，表明再生沥青混合料具有良好的路用性能，经济效益和社会效益十分明显。关键词 再生沥青混合料厂拌热再生 配合比设计一、冃U 言在对旧沥青道路进行重建翻新中，都要产生大量的废弃沥青混合料。这些 废料中有沥青、各级级配集料等，这是一笔可以加以很好利用的财富，白白丢弃, 既浪费资源、污染环境，又造成经济上的损失。沥青再生技术是指对不能满足使用要求的沥青混凝土路面废料通过各种措施进行处

9、理后重新利用的技术， 包括对 旧沥青混凝土路面进行翻挖、破碎、筛分，再与新集料、新沥青、再生剂重新混 合，形成具有预期路用性能的混合料，并重新铺筑成路面的各种结构层（包括面层和基层 ）。沥青路面的再生技术，已在世界许多国家和地区得到广泛应用，目 前已成为国际上道路维修改造的主要方法之一。我国的道路再生技术还刚刚起 步，技术方面还处于探索阶段。沥青再生技术主要分 4 大类：即厂拌热再生、厂拌冷再生、现场热再生和 现场冷再生。其中厂拌热再生技术具有较好的适应性， 适用于各类破坏路面， 经 过严格的配合比调整， 再生沥青混合料能确保技术指标不低于使用全部新料拌制 的沥青混合料，路用性能满足高级路面的

10、使用要求； 而且，既可利用原路废弃材 料重新铺筑路面， 也可以将回收材料再生后用于其他工程， 能最大限度地发挥沥 青混凝土路面废料的作用。大量国内外研究成果和实践表明，沥青热再生技术主要难点包括：旧料的 变异性问题；再生剂的研制和使用； 旧沥青混合料的破碎和筛分；再生沥青混合 料的配合比设计及其抗裂性能和耐久性能评价；再生沥青混合料的拌和工艺。二、旧料热再生关键技术 本文以应用较广泛的厂拌热再生技术为研究对象，通过室内试验分析，结 合实际工程，对其关键技术进行研究。（1）旧料性能分析 旧料性能分析包括对旧沥青主要性能指标、沥青含量以及集料级配进行分 析。通过对旧料进行抽提试验，对回收的沥青进行

11、针入度、软化点、延度和粘度 试验，从而可以辨别出沥青的老化程度，便于再生剂的选择。测定沥青含量，分 析集料级配，为再生沥青混合料的配合比设计提供依据。（2）再生剂选择 造成路面沥青老化的原因包括沥青各组分的氧化、缩合和聚合等反应，使 沥青中不稳定的化合物转变为稳定的化合物， 较低分子量的化合物转变为高分子 量的化合物，油分向胶质转变，胶质向沥青质转变，最终使胶质减少，沥青质增 多，致使沥青变的更稠硬，塑性降低，脆性增大，粘性减弱，综合性能差。沥青的再生是沥青老化的逆过程，主要包括两种方法 : 使用标号较低的 新沥青与旧沥青混合， 让较软的新沥青与已老化的旧沥青掺配后达到路用沥青标 准。使用再生

12、剂与旧沥青混合，再生剂既可以调节旧沥青的粘度，同时又能 补充旧沥青所失去的化学组分，恢复原沥青性能， 甚至还能超过原沥青性能。 再 生剂主要成分是低粘度、低饱和分的矿物油料，其粘度约在0.120pa.s范围内。 它具有溶解沥青质，使沥青质分散的能力， 并能改善沥青的流变性质，使沥青的 非牛顿性质降低。有关研究表明，对于南方炎热地区， 进行再生时，当旧料沥青老化程度并非很大 时，并不一定要求掺入标号较低的新沥青，而仍可以使用常用的 70沥青，这 样得到的沥青混合料虽然在低温性能方面有所损失，但抗车辙性能更佳。（3）旧料破碎和筛分 旧料破碎和筛分是旧料再生前的一个重要步骤。 破碎可分为两个阶段 :

13、 现场破碎或现场预破碎阶段。在此阶段中，必须将老路的沥青混凝土铣刨或翻挖， 以便将沥青混凝土旧料装入卡车， 其破碎的程度直接影响到卡车的运送效率。 工厂破碎阶段。在此阶段， 旧料按规格进行破碎筛分，以便形成适合用于生产的 各种规格旧料。旧沥青混合料由于来源不同， 挖掘或铣刨会打碎原有的骨料， 使它的 “级配 ” 中的细骨料增多。为保证破碎后的旧料具有较好的级配， 需对其进行筛分。简单 的筛分仅需用一层筛网控制回收旧料中骨料的最大粒径。 较好的筛分可用双层筛 网，将旧料分为两种规格， 用 5mm 或 15mm 筛网分档， 便于再生混合料级配设 计时的调整。筛选出来的再生旧料需符合集料规格要求，现

14、主要有 015mm 和 15 25mm 两种规格。（4）再生沥青混合料配合比设计和性能分析 再生沥青混合料的配合比设计是旧料再生的关键技术，它需要确定旧料与新料的比例，以及再生剂的用量和新沥青添加量。旧料的掺配比例可以通过经验公式估算一个基本值，然后根据以下因素进 行确定：旧沥青混合料的品质。旧料沥青老化程度越小，则旧料掺入量越大。 拌和设备和工艺。 对于连续式双滚筒再生沥青混合料拌和设备， 它的热效率高， 旧料掺配率可达 5060；对于间歇式再生沥青混合料拌和设备，旧料进入拌 和机之前的预热温度不及前者，但它计量精确，旧料掺配率为3050 %。再 生混合料用途。如果再生料用于高速公路或一级公

15、路的中、 下面层，要求再生料 具有很好的品质，则旧料掺量应取小值；如果再生料用于二、三级路、等外路的 路面或者基层，交通量较小，则可取用较高的掺配率。经济性的考虑。如果工 程所处地的砂、石料短缺，沥青单价高，为节约资金，可提高旧料掺配率，同时 要注意施工工艺和设备的改造，使生产出的再生料符合路用要求。在确定旧料掺配比例后，按照马歇尔方法，确定新沥青添加量。值得注意 的是，再生沥青混合料中掺入了旧料， 它的理论密度不能通过计算法得到，而应 采用真空法得到实测最大理论密度。 表 1 为旧料掺配比例为 30的 ac-20i 和 ac 30i 再生沥青混合料的马歇尔试验结果。表 1 再生沥青混合料的马

16、歇尔试验结果另外，对 ac-20i 再生沥青混合料进行了车辙试验和劈裂试验。 它的动稳定 度为1438次/mm，大于规范要求的800次/mm，劈裂强度为0.9mpa，大于规 范要求的 0.6mpa 。由此可见，再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及 耐久性等均能达到规范标准。（5）旧料热再生工艺 目前旧沥青混合料厂拌热再生方法主要有连续式和间歇式两种。连续式再 生方法热效率高，生产率高，污染少，但骨料、沥青计量精度低，对新骨料质量 要求高。 间歇式再生方法计量精度高， 产品质量稳定，但旧料掺配率比连续式再 生方法略低。本文以 ammann 再生设备，对间歇式再生工艺进行介绍。ammann3

17、000 型沥青拌和机配备了再生装置， 它为一套旧料加热系统。 加 热后的沥青旧料通过计量后投入沥青混合料搅拌器中， 喷入再生剂后再加入新骨 料、沥青、石粉，经过强制拌和后成为再生沥青混合料。 其工艺流程如图 1 所示。在热再生过程中，对旧料的加热温度及新集料加热的控制非常重要。旧料 加热温度太低， 进入搅拌缸吸收的热量太多， 导致拌和温度太低， 影响产品质量； 反之，旧料加热温度太高， 旧沥青容易分解， 并且熔化的沥青会部分粘住提升机、 计量系统，影响正常工作。根据经验，再生料的加热温度一般为110 C左右。由于旧料是通过吸收新集料的热量而升温， 为保证再生混合料能达到足够高的温度 就必须首先

18、提高新集料的加热温度， 但集料温度过高会导致旧料沥青与新集料接 触产生蓝烟现象，影响产品质量，也不利于环保。因此，在再生沥青混合料生产 过程中，必须根据旧料掺配比例和旧料沥青老化程度， 严格控制新集料加热温度， 将其调节在最佳温度范围之内。三、工程应用上海建设机场道路工程有限公司自成立 “沥青混凝土旧料再生利用应用研 究”课题以来，在上海市政府及有关部门的支持下，进行了大量室内试验研究， 掌握了旧沥青混合料热再生的关键技术，并依靠 ammann3000 型拌和机的再生 设备，使旧料热再生技术从试生产阶段发展到大面积推广应用。2005 年，再生沥青混合料共生产约 5 万吨，产品类型为沥青碎石和中粒式、粗 粒式沥青混合料，供应的主要工程有中环线、殷行路、金石路等。其中中环线地 面道路的底面层和中面层采用再生沥青混合料料，预计旧料使用量将达810万吨。四、经济和社会效益 沥青再生技术的直接经济效益主要体现在两个方面：节约集料、沥青材料 费和旧料的运输费、堆弃费。以某工程单价为例计算利用 1 吨旧料节约的费用。 集料：60元/吨X).95吨=57元；沥青：3700元/吨 X).O5吨=185元；运 输距离10km : 0.8元/ km x 10km = 8元；堆弃费：5元；合计：258元/吨。 再生沥青混合料需要对旧料进行破碎、筛分、加热，若将这部分费用计入，则