沥青路面材料的再生利用及其作业参数的优化选取

沥青路面材料的再生利用及其作业参数的优化选取

李磊 ,李明

山东禹城丽富达公路工程有限公司

摘要：目前国内外的高等级道路，其上部的面层结构主要是由沥青混合料铺筑的黑色路面，对在其保养和修复过程中产生的大量沥青路面旧材料的再生利用具有显著的经济和环保效益。本文针对目前材料再生技术和实施工艺的一些不足，特别是如何保证材料的再生质量，减少和规避沥青材料的“二次老化”等问题提出了相应的改进和优化措施。

关键词：沥青路面;材料再生利用;作业参数;优化选取

引言

在目前国内外高等级道路中，沥青混凝土路面是主要的路面结构类型。相较于水泥混凝土路面，沥青路面具有较为明显的技术特征：（1）以合理的矿料级配为骨料，以沥青（特别是以SBS为改性剂制作的路用改性沥青）为黏结剂搅拌而成的沥青混合料铺筑的沥青路面在车辆碾压下表现为较为明显的“柔性”特征，由于能够良好地吸收车辆对路面的冲击荷载，使得行车平稳舒适。（2）路面材料的组成使得沥青路面具有良好的抗滑特性且长期保持，不仅明显降低了后期养护成本，而且能够有效提升行车的安全性。（3）路面以沥青为黏合剂，而沥青是一种较为典型的有机物质，经过加热至一定的温度，沥青混合料即呈现松散状态。这种特性对于路面材料的再生利用更为方便，也较为经济。沥青路面的这些特性，使其在高等级道路的应用十分普遍。据统计资料显示，目前我国的高等级道路（包括高速公路）的面层有96%以上由沥青混凝土材料铺筑而成。

1原材料性能

相关试验所用的粗集料和细集料均为天然石灰岩，填料为采用石灰岩粉磨的矿粉，沥青为AH-70号基质石油沥青，RAP为从湖北某高速公路面层铣刨的废料。再生剂为江苏某化工厂生产的高性能沥青再生剂，其性能参数见表1。再生剂掺量为老化沥青质量的7%（厂家推荐值）。

2沥青路面材料的再生利用

根据我国交通行业制定的《公路养护技术规范》（JTJ073—96）中的相应表述，道路养护工程主要包括日常维护、路面升级改造和翻新工程三个大项。在道路维护工程中无论采取何种作业工艺，道路的路面维护和保养工程都需要对已出现病害（以各种不规则网裂及材料松散为主要表现方式）的路面进行挖切、重铺和压实，以恢复路面的原有形态及力学特征。根据施工道路的等级及病害程度的不同，其作业工程量的大小差异较大，但工程中必然会产生大量的沥青路面旧材料（Reclaimedasphaltpavement，RAP）。显然，沥青路面旧材料的产生数量的多少主要与养护工程中沥青路面挖切涉及的道路长度、面层宽度和厚度有关。我国是一个地域广阔的大国，仅高等级道路的通车里程已达50万公里以上。以每年道路的大修和重铺里程为5%计，其沥青路面旧材料的产生量必然是一个很大的数字。特别指出的是，高速公路是目前国内外最高等级的道路形式，但我国早期建设的高速公路很多路段目前已逐渐进入大修和重铺维护期。统计资料显示，我国已建成使用的高速公路总里程已达到16.1×104km，若以每年进入大修期的道路占总里程4%~5%为计算比例范围，面层（主要是上面层和中面层）宽度为8000mm、厚度为60mm，混合料材料比重为2.0（均取平均值）和高速公路双向对开计，将这些基本数据代入上式，即可得到我国现有高速公路每年因例行维护保养工程产生的废旧沥青混合料不少于380万立方米（约700万吨）。如果将其在道路工程中实现再生利用，则可节省大量宝贵的筑路原材料，直接经济效益可达16亿元以上（考虑到路面旧材料的再生加工、运输及管理费用的消耗，故以沥青混合料现行价格的40%计）。考虑到高速公路以外其他等级道路，我国沥青旧路面的再生利用将具有更大的经济效益。

3沥青路面材料再生工艺的改进

3.1旧路面挖切（铣刨）前应增加清扫工序

路面长期暴露在自然环境中，各种杂质（包括风沙灰尘、矿物粉尘和植物茎叶等各种人为或自然杂质）难免混杂其中，而路面病害（如纵横网裂、坑槽、材料松散等）的产生更增加了这些杂质的混入数量。显然，旧料中的这些杂质必须得到尽可能的清除，较为纯净的旧料是保证RAP再生质量的最初条件。

3.2旧料再生前应进行筛分作业

路面的清扫对清除轻质杂质是有效的，但对较小颗粒的重质杂质的清除作用有限。另外，长期的光候作用，旧料中的沥青已呈现不同程度的老化，其主要表现就是沥青老化灰分（表现为较为细小的老化颗粒或粉末）的出现和分离。因此在旧料再生前进行筛分作业清除这些已经老化的杂质是必要的。为了保证杂质的去除效率，应当采用高频低幅原理的机械振动筛分方式完成。

3.3沥青旧路面材料路用指标的评价和调整

沥青路面自建成通车后就一直处在风沙雨雪等自然光候影响和车辆轮胎载荷等长期作用之下。特别是冬夏悬殊的温差作用必然使其物化特性产生一定的变化。这种变化主要表现为沥青路用特性的改变，特别是沥青软化点的提高及延度、针入度的下降。道路检测数据显示，混合料沥青老化程度随道路使用年限的延长而提升，因此可以用三项指标数据的变化选择和确定新沥青添加的比例和具体数量，以恢复再生沥青混合料的路用特性，使其符合相关技术要求。在二级以下尚不具备三项指标试验条件或日常养护中铺筑较小（单块≤2m2）面积的路面时，其再生材料可以根据通车年限的长短以0.8%~1.2%的经验数据作为新沥青添加比例的参考值（以再生混合料拌合的重量比为基数，即W/W）。当路面呈现明显的老化（直接反映是路面局部病害出现较多）或在昼间温差较大的地区，新沥青的添加比例应取高值。特别注意的是，以冷拌工艺进行旧料再生时大多添加乳化沥青，其乳化沥青的添加数量应为上述比例的1.4~1.6倍，以保证其新沥青的实际添加数量。

3.4矿料级配的调整

必须说明的是，道路通车后车辆等荷载的反复作用，风沙雨雪及高低温度等自然光候的长期影响，路面的原设计矿料级配出现明显的变化也是难以避免的正常现象。同时，矿料级配的改变更重要的是取决于采用何种方法对旧路面进行挖切作业。大量实体工程显示，在沥青路面大修及较长距离的路面重铺工程中采用以铣刀排旋转切削（路面铣刨机）作业产生的旧料（亦称铣刨料）中，其矿料级配与原路面矿料的设计级配相差非常明显；在路面日常养护工程及小面积局部挖切工程时多采用的人工镐刨或使用以机械动力（风动、液压或电动）镐挖方法得到的旧料中的矿料级配变化相对较小。这就是在沥青路面的日常养护工程中更易于采用路面旧料就地再生并用于就地填补完成路面小面积局部处置的主要原因之一。但在路面大修及重铺工程中为了保证再生沥青混合料的施工质量，必须根据旧料中的矿料级配的改变对再生沥青混合料的矿料级配进行重新配比，以恢复混合料的原始设计级配，此举对于保证再生混合料的路用特性是必要的。

结语

沥青路面的再生利用是道路交通系统在新时期节能环保的重点研究和技术进步课题之一。要实现旧路面材料的再生利用，特别是在保证其符合国家相关技术标准和规范的前提下高质量实现，就必须深入研究沥青路面在长期使用中出现的各种问题，并将严格的技术条件通过合理的再生工艺实现材料再生的全过程。

参考文献

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