回收粉的应用研究进展

钟小霞

(重庆交通大学 重庆 400074)

一、前言

沥青搅拌设备将不同粒径的石料、沥青、粉料和添加剂按一定比例加工成混合物，在这一过程中骨料经过装载、输送、加热、搅拌等多个环节，此间会产生大量的粉尘，产生的粉尘常用的处理方式为湿法或干法处理，湿法处理会消耗大量的水，同时沉淀过后还需要对污水进行处理达到排放指标才可以排放污水，因此，为了方便、快速回收这些粉尘，大多采用的是干法处理，即利用布袋回收粉尘的方式，这种方式回收的粉尘被称作回收粉。这些粉尘经过常年累月的堆积，不仅占用土地资源，还损害人体健康。根据相关数据显示全国大概有1000座以上的沥青拌合站，每年产生的回收粉多达数千万吨[1]。同时相关的空气质量标准及大气污染排放标准的对排放物的净化程度越来越严格。因此加强对回收粉的应用，变废为宝，不但可解决回收粉的环境问题，还增加了额外的经济效益。

本文综述了回收粉的研究现状，为后续研究者开展对回收粉的进一步研究提供参考价值，并在此基础上对回收粉的未来研究工作提出建议。

二、回收粉基本性能的影响因素

将回收粉变废为宝利用起来，其基本性能需要满足相应的应用规范标准，否则不予以应用。而其基本性能的优劣受多方面的影响，分析总结对其基本性能产生的影响因素，可以极大的减少对回收粉的选择时间及提高回收粉回收的质量，从而增加回收粉的利用率。回收粉来源于沥青拌合站集料的粉尘，其中大部分来自于粗集料在加热碰撞和二次热筛过程中产生的粉料，还包含极少的杂质[2]。根据回收粉来源的分析，可以总结出对回收粉基本性能的影响主要包括沥青混合料集料的种类、石料的破碎方式、沥青搅拌站回收粉处理的影响。

(一)集料种类的影响

石料的种类多，如玄武岩、石灰石、花岗岩等，玄武岩和石灰石用量大，因此本文主要考虑玄武岩和石灰石回收的粉尘产生的性能差异。东南大学的王斌[3]多方面分析，外观颜色方面矿粉为乳白色，石灰石回收粉呈灰白色，玄武岩的颜色最深；细度方面，石灰石回收粉<矿粉(0.075mm)<玄武岩回收粉；级配(粒径宽度)方面，矿粉和玄武岩回收粉>石灰石回收粉且粒径分布较集中。另外由于集料种类的不同，使回收粉的主要成分存在很大差异，成分不同导致其被再利用时起到的作用就会不同，首先石灰石回收粉的主要成分是碳酸钙，玄武岩回收粉的主要成分是二氧化硅。碳酸钙在高温条件下会分解，将其应用工程中可能会参与反应，而二氧化硅是酸性氧化物，其化学物质较碳酸钙稳定。

(二)集料制备工艺的影响

回收粉是来源于集料(石料、机制砂)中的粉尘，但此粉尘经过高温处理而有别于石粉。由于机制砂含粉量较大，因而回收粉绝大部分来源于机制砂中的粉尘。因此机制砂质量的优劣将直接影响回收粉的质量，而机制砂的质量与其生产的设备有关。初期建设的机制砂生产工艺制备的机制砂都伴有含泥量超标、颗粒级配不合理等缺陷，但科技的进步带动生产工艺的发展，使机制砂的质量逐渐提高。通常，机制砂的制备分为湿法和干法工艺，但两种工艺各分优劣，湿法工艺制备的机制砂最主要的优点是含粉量低；而干法工艺制备的机制砂细度模数、级配可控[4]。现存机制砂的含泥量仍是一个问题，这也使回收粉在应用过程中必须考虑含泥量问题。因砂石含泥量的增加会带来负面影响，使混凝土的工作性变差，使其强度、耐久性降低，也是导致混凝土工作状态不稳定的原因之一，同时含泥量的不可控致使回收粉的塑性指数变化范围较大。魏桂芳、吴陶俊等人[5]在砂含泥量对预制构件用塑性混凝土相关的研究中指出不同含泥量对混凝土的工作性(坍落度、坍落经时损失)将产生不同程度的影响。另外在某些机制砂的制备工艺中，为了增加资源的再利用而起到减少成本的作用，其中一种方式就是掺入一定量的石屑制备机制砂[6]。此种方式可降低机制砂的制作成本，同时增加砂石的级配的宽度，但会增加回收粉的细度模数，使回收粉的粒径变大，并且不能保证掺入的石屑与机制砂的种类相同，而造成回收粉成分的复杂化，增加应用难度。并且由于在一个工程完工前会使用不同批次的砂致使砂的成分(SiO2)变化大，使回收粉的酸碱度变化范围不可控，造成其性质不稳定现象。

(三)沥青拌合站设备的影响

不同沥青拌合站得到的回收粉性能差异明显，引起这种差异最主要的设备是除尘器。国内的一级除尘器主要包括旋风除尘器、百叶窗式除尘器、蜗壳式除尘器，由于旋风除尘器耐磨性差且缺点较多现很少采用。谢立扬、魏俊伟[7]对百叶窗式除尘器、蜗壳式除尘器回收的粉尘(即回收粉)进行试验研究，表明不同的除尘器会使得到的回收粉粒径存在差异且在一定范围内变化，同时指出回收粉的细度受烘干筒负压的影响，负压越大，被吸附的回收粉的粒径越大。许多研究者对除尘器不断改进与探索，优化内部结构改变磁场可以提高除尘效率。而张晨光、谢立扬等[8]将蜗壳除尘器流场分布与回收粉粒径控制相关联，结果表明：O位得到的回收粉粒径较细，而导流板W位和M位时较O位的粗，导流板使粉尘在碰撞、反弹过程中改变运动轨迹而达到不同粒径粉尘分离的效果。刘继先[9]对拌合站不同负压条件下回收粉的级配存在差异，负压在3～5时回收粉成分比较理想，而负压与燃烧器存在相关性，负压的稳定性受燃烧器燃料的影响，燃料质量越差，燃烧器的负压增加，导致回收粉在高负压下容易被回收而使其变得更粗。另外工艺缺陷引起的二次筛分使混合料粉含量增加，沥青包裹不了混合料，降低沥青混合料的性能，增加沥青烟的产生，使回收粉杂质的含量增加，影响回收粉的总体性能[10]。

三、回收粉的应用

国外一些国家在公路工程中允许使用一定量的回收粉，为了满足沥青路面的技术指标，回收粉的使用量不得超过总填料用量的50%，他们主要将回收粉作为填料应用到基层中。在国内对回收粉的应用研究主要集中在两方面，一方面是取代矿粉掺入沥青混合料中；另一方面是作为部分基层的填料。在这两方面回收粉都可以取得较好的效果，但研究者并未止步于此，对回收粉的研究仍在继续。

(一)回收粉作为填料应用于基层

刘畅[11]将回收粉部分掺入水泥稳定碎石作为填料应用到公路基层，其起到填充、改善级配、微集料三大作用，并表明回收粉掺量应不大于6%，否则不适用于公路基层。刘景东[12]证明了掺量小于3%时平均温缩系数变化不大且温缩系数增加比较缓慢，即在回收粉低掺量条件下对路面的性能影响较小，而在掺量超过3%时会致使路面出现许多温缩裂缝。庄园[13]根据相关实验证明了回收粉掺量为20%时，较空白组(未掺回收粉)的抗弯拉强度提高了28%，回收粉掺量20%以下，可应用于不同等级道路的底基层。

(二)回收粉应用于沥青混合料及沥青胶浆

回收粉取代矿粉应用于沥青混合料中可以不仅降低工程成本，节约资源，还会产生额外效益。最早以刘继先[9]为代表，将不同比例的回收粉掺入沥青混凝土中，发现回收粉比例在50%～70%之间，随着回收粉比例增大，马歇尔的稳定度、流值、空隙率、沥青饱和度呈下降趋势，但4个测量值都在规范要求范围之内。随后一些研究者将矿粉与回收粉掺入沥青混合料中对其路用性能进行对比分析。姜祎等[14]研究回收粉对矿粉性能的影响发现：回收粉掺量的增加，矿粉的塑性指数越大，回收粉以25%的取代率部分取代矿粉与空白组(单掺矿粉)配制沥青混凝土进行性能对比，发现二者的最大理论密度、毛体体相对密度、空隙率、矿料间隙率等的影响程度接近，均符合规范要求，但会增加最佳沥青用量。王毅等[15]指出低粉胶比对提高沥青混合料的水稳定性及高温性能有积极作用。通过20%～50%的回收粉部分取代矿粉，再利用马歇尔残留稳定度及冻融劈裂值表征，结果表明在掺入30%的回收粉取代矿粉对沥青混合料的水稳定性有一定帮助[11]。汪辉等[16]的实验结果表明：回收粉部分取代矿粉虽胶浆的高温性能有改善作用，但对其抗劳、低温性能的作用不明显。李媛媛等[17]的研究结果与王毅对回收粉的研究结果一致，都是低粉胶比下有改善水稳定性的作用。而姚波等[18]研究了单掺回收粉(范围在0.5%～2%之间)对环氧沥青混凝土的性能影响，表明低掺量是可行的，在掺入1%的回收粉其环氧沥青混合料有较好的力学性质。回收粉低掺量下，亲水性物质(含泥量)较低，对水的作用不明显，从而对沥青混合料的水稳定性有改善作用。

(三)回收粉作为掺合料应用于混凝土

四、结论

为了加强回收粉的应用与促进研究者对其的进一步研究应用，本文首先分析总结回收粉不同因素对其基本性能的影响，发现玄武岩回收粉与石灰石回收粉因其种类不同，导致回收粉的基本性能存在较大差异；而在外界条件不同情况下，制备工艺及设备对回收粉的细度、塑性指数、级配等影响较大。其次总结了回收粉的应用研究进展，回收粉的应用主要集中在沥青混合料及胶浆、作为填料应用于基层。最后也在此基础上提出回收粉应用于混凝土可能性的想法，为后续研究者将回收粉应用于混凝土提供参考价值。