厂拌热再生混合料的关键施工技术研究

2016-03-22李庆瑞王莎

筑路机械与施工机械化 2016年3期

李庆瑞　王莎

摘要：从RAP的回收、破碎、筛分、储存、质量检测、预热及除尘、再生剂的添加以及再生混合料的拌和、摊铺与碾压等环节，分析了厂拌热再生混合料的关键施工工艺。研究表明：对RAP的回收、预处理、储存等进行严格控制是保证再生混合料稳定性、均匀性和高质量的前提；为大规模应用再生混合料，应对中国广泛使用的间歇式拌和站进行相应的设备改进，并根据RAP的掺量和含水率等因素综合确定新集料的加热温度。

关键词：再生混合料；施工工艺；间歇式拌和站；新集料加热温度

中图分类号：U418.6文献标志码：B

Abstract： Key construction technology for hot plant mix RAP was analyzed in aspects of recycling， crushing， screening， storage， quality control， warming up and dust removal of RAP， regeneration agent addition and the mixing， paving and compacting of RAP. It is suggested that the premise to guarantee the stability， uniformity and quality of RAP is the strict control of phases including the recycling， pretreatment and storage. Batch type asphalt mixing plant and other equipment should be improved for largescale application of recycled mixture. The heating temperature of new aggregate should be determined by the amount of RAP and water content.

Key words： reclaimed asphalt pavement； construction technology； batch type asphalt mixing plant； heating temperature of new aggregate

0引言

沥青路面再生技术是将废旧沥青路面材料（Recycled Asphalt Pavement， RAP）回收后，再与新材料（集料、沥青、再生剂）按一定比例拌和并重新铺筑路面的技术。由于废旧料的充分利用，减少了废弃料对环境的污染和石料过度开采造成的环境破坏，并节约了大量土地，因此路面再生技术被广泛推广应用[12]。按施工温度划分，沥青路面再生技术可分为热再生和冷再生；按拌和场地划分，再生技术可分为厂拌再生和现场再生。根据美国沥青再生协会（ARRA）的定义和分类[3]，将沥青路面再生分为冷刨法、厂拌热再生、现场热再生、厂拌冷再生、现场冷再生和全厚式再生6类。实践表明，厂拌热再生技术是使用最多、应用最广、最为普及的路面再生技术。经过严格的配合比调整，厂拌热再生混合料能确保技术指标不低于传统的热拌沥青混合料（HMA），满足高级路面的使用要求；同时，厂拌热再生能最大限度地发挥RAP的使用价值，充分利用RAP中的沥青资源和石料资源。

1RAP的回收、破碎与筛分

1.1回收

RAP的回收方法主要有2种：第1种是采用传统刨碎（刨开、收集、装车）方式处理整个面层，第2种是加热或铣刨法。采用第1种方法回收时，不能将面层与基层材料分开，需要先将成团或成块的铣刨料放入破碎机内破碎，工艺较为复杂。铣刨法能分层回收，保证了RAP的均匀性，可直接在拌和厂使用，因此冷铣刨是经济易行的RAP回收方法。

采用铣刨机回收时，应根据路面建养历史及路况调查结果等确定回收范围，确保不混入其他层材料；应逐段落、逐车道进行铣刨，保持铣刨速度和铣刨深度基本相同，以确保铣刨机对RAP骨料的破坏程度接近，这样有利于保证RAP级配的均匀性，便于配合比设计及调整；避免RAP中的杂质（如粘土、粉尘、石块等）进入混合料，影响再生沥青混合料的路用性能。

1.2破碎

对于翻松设备回收超大规格的块状或成团材料，需要采用破碎机进行初碎，根据初碎后的大小确定是否需要采用传统的石料破碎机（如反击式破碎）进行二次破碎，要求

26.5 mm筛的RAP通过率为100%。目前，大多RAP初碎机为对辊“咬碎”式，能对粒径60 mm 以上的块状料进行初级破碎，如图1所示。

1.3筛分

在间歇式拌和设备中，新集料经干燥加热后进入二次振动筛分系统，分级后储存在热料仓中。RAP经预热后直接进入拌缸，没有二次筛分过程，因此RAP的级配由冷料给料机控制。

一般采用冷筛分系统进行RAP的分级，由于RAP中的沥青易粘在筛网上，使得小于4.75 mm RAP的筛分变得非常困难，普通振动筛无法满足RAP筛分的要求，需要采用特殊的方式筛分。国际上通常采用高频振动方式解决细料堵网问题，在工程实践中，一般将RAP筛分为小于4.75 mm和大于4.75 mm两档[4]。

2RAP的储存和质量检测

RAP在堆放期间容易发生粗、细料结团和离析现象。当环境温度升高或者因料堆过高重力加大，都会导致沥青软化形成结团。同时，料堆过高或者堆放方式不合理时，又容易造成离析现象。

因此对废料堆和回收料堆应分开进行恰当的管理，主要包括RAP的堆放和检测。

2.1管理

RAP应分类堆放，不同性质、不同来源、不同层位的RAP应分开堆放；储存场地应采用水泥混凝土或水泥稳定碎石等进行硬化处理，并设置斜坡及排水设施，避免雨水在堆放场地聚集；同时，需要加设雨棚防止降雨淋湿RAP。

为了更好地控制RAP的均匀性和质量，一次堆放高度不宜超过1.5 m；堆料时宜采用薄层堆料的方式，用装载机将RAP铲运到堆料场后均匀铺开，第二铲再在其上铺开，依此类推；铲料时，从料堆一端在全高范围内铲料，确保RAP得到充分混合。

2.2RAP的检测

在进行混合料配合比设计及大规模施工前，或者RAP料源及性质发生明显变化时，需要对RAP进行技术检测，检验其含水量、矿料级配、沥青含量以及沥青残留物的针入度、软化点、延度及粘度等。为保证结果的可靠性，需要提高检测频率，要求超过800 t时至少取5个样品进行试验；超过3 000 t时，每增加1 000 t再增加1个样品。检测时，为保证取料均匀、检测结果具有代表性，每一个RAP料堆全深度随机取至少3个样品进行试验。

3RAP的预热及除尘为了保证再生混合料的质量，应该在拌和前对RAP进行加热。可采用“双滚筒”和“第二烘干筒”2种方式预热，前者用于连续式再生设备，后者用于间歇式再生设备。

RAP预热温度控制在105 ℃左右，温度过高会加剧旧沥青老化，增加恢复老化沥青技术性能的难度；当温度超过130 ℃时，沥青会释放出大量有毒有害气体。

配备除尘设备用以除去RAP中的粉尘和沥青蒸汽。RAP在预热过程中，旧沥青会随温度的升高不同程度地分解成为沥青蒸汽，对环境产生不良影响。连续式“双滚筒”再生设备利用烘干筒的外壁高温间接加热，沥青蒸汽进入除尘器之前先经过内层燃烧室的二次燃烧，避免了二次污染；间歇式拌和楼的“第二烘干筒”预加热设备采用顺流加热方式，对旧沥青蒸汽进行循环利用，减轻除尘器的负担。

4再生剂的添加

采用2种方式添加再生剂：第1种，拌和前将再生剂喷洒在RAP上，通过再生剂的渗透与扩散作用来软化RAP；第2种，先预热RAP，然后在拌缸内边喷洒再生剂边拌和RAP。两者相比，第2种方式的效果更优，因为再生剂预先喷洒到预热的RAP 中，可以使再生剂与旧沥青充分扩散、渗透、混溶，不仅使再生剂与新沥青、新骨料及矿粉能更好地融合，而且可以缩短拌和时间，既提高了混合料质量，又不影响生产能力。

5再生混合料的拌和

厂拌热再生的拌和是最关键的施工工序，影响拌和质量的关键因素则是拌和机械。可用于厂拌热再生混合料的搅拌设备有间歇式搅拌设备和连续式搅拌设备，其中以间歇式搅拌设备居多。连续式搅拌设备有单滚筒式、双滚筒式和三套筒式，各种设备的优缺点如下。各种搅拌设备如图2所示。

（1）间歇式搅拌设备。间歇式搅拌设备利用热骨料间接加热RAP，计量精度高，粉尘污染小，但可利用的热量少，处理旧料的能力有限（10%～20%）。RAP的计量有2种方式：第1种，RAP经过筛分与新骨料混合后同时称量，旧沥青被加热后使料流不畅，影响计量精确度；第2种，RAP不经过筛分，独立称量，计量精确度较高。间歇式搅拌RAP不预热，搅拌时间短，新旧料混合不良，旧沥青与新沥青、再生剂不能充分混溶，旧沥青再生程度差。

（2）单滚筒搅拌设备。RAP在筒内加热，可利用热气对流热量，能够处理较多RAP（20%～30%），但筒内高温易使沥青老化。RAP在冷态计量时精确度高。采用搅拌筒预热RAP，搅拌时间长，新旧料混合较好，旧沥青再生程度好，缺点是自落式搅拌效果较差。

（3）三套筒式搅拌设备。RAP在夹套内加热，可利用燃烧室壁的辐射热，能够处理的RAP更多（30%～40%），与燃气不接触，沥青不会老化。RAP在冷态计量时精确度高。采用搅拌筒预热RAP，搅拌时间更长，新旧料混合好，旧沥青再生程度较好，其缺点是自落式搅拌效果较差。

（4）双滚式搅拌设备。RAP在内外筒间的强制搅拌区加热，可利用燃烧室壁的辐射热，可处理的RAP最多（40%～50%），与燃气不接触，沥青不会老化。RAP在冷态计量，计量精确度高。搅拌筒预热RAP，搅拌时间最长，新旧料混合最好，旧沥青再生程度最好。

目前，中国大多采用改造的间歇式搅拌设备生产再生混合料，它是一种简单的再生设备，利用新骨料的过热温度在搅拌过程中将热量传予RAP。生产时应注意：不可烧伤RAP中的沥青结合料，尽量降低二次老化；尽量不对RAP进行明火加热；不能使RAP产生沥青烟，即沥青蒸汽，造成二次污染；总拌和时间比普通热拌沥青混合料延长5～10 s，湿拌时间延长5～10 s。具体的拌和程序是：RAP、新骨料加入拌缸，加入新沥青拌和，加入填料拌和，出料。新集料加热温度采用下式计算[8]

RAP预热时

式中：Ta1、Ta2为新集料的加热温度； Tm为再生沥青混合料的目标拌和温度；Ca、CR 、Cf、Cw分别为新集料、RAP、矿粉、水的比热容（kJ·（kg·℃）-1）；Pa、PR、Pf分别为新集料、RAP、矿粉的质量百分比（%）；

Pw为RAP中的水分占混合料的质量百分比（%）；TR 、Tf分别为RAP、矿粉的初始温度（℃）；r为RAP的掺配率；w为含水率。

6再生混合料的摊铺与碾压

再生混合料的摊铺与碾压工艺与传统的热拌再生混合料相同，遵照以下原则。

（1）厂拌热再生沥青混合料的摊铺、碾压温度比热拌沥青混合料高5 ℃～15 ℃。

（2）厂拌热再生沥青混合料摊铺和压实的其他要求，应符合现行规范对HMA路面的要求。

7施工质量管理及质量验收

厂拌热再生沥青混合料的施工质量管理，应符合现行规范对HMA路面的规定，检测项目及频率按表2执行。厂拌热再生路面的检查验收参照现行规范对HMA路面的规定。

8结语

厂拌热再生混合料具有质量高、生产稳定的特点，与传统的热拌沥青混合料HMA具有相当的路用性能，可广泛用于各等级公路沥青面层的铺筑。今后应加强对热再生沥青混合料施工技术的研究，积累施工经验，探索合理、有效的施工工艺，以最大限度地提高RAP的回收利用率。

参考文献：