厂拌热再生沥青混合料技术在公路工程的应用

胡维焕、胡朋

[1.安康公路管理局工程处（陕西省安康兴达路桥集团有限公司），陕西安康 725000；2.安康市交通规划设计院，陕西安康 725000]

0 引言

在我国可持续发展战略持续深化的背景下，再生沥青混合料技术因具备显著的社会效益及经济效益，在公路工程建设领域得到广泛应用。再生沥青混合料技术不仅能够有效解决公路工程建设过程中沥青混合废旧料所导致的空间占用问题及环境污染问题，也能实现沥青混合料的二次利用，降低公路工程建设成本，降低对自然能源的损耗。

通常情况下，根据拌和场地的不同及施工温度的不同，可以将沥青路面再生技术分为厂拌冷再生、厂拌热再生、就地热再生、就地冷再生四种，其中应用最为广泛的为厂拌热再生技术。目前，厂拌热再生沥青混合料技术已在我国诸多公路工程中得到了应用。所谓厂拌热再生沥青混合料技术，是指利用铣刨等装置对旧沥青路面材料进行回收，再将收集到的沥青混合废料运送至混合拌和厂，经相关预处理操作后，与一定比例的新沥青、再生剂等材料混合、加热，最终生成可供公路工程使用的热再生沥青混合料的一种技术。

1 厂拌热再生沥青混合料技术

1.1 主要技术概况

厂拌热再生沥青混合料技术主要包括：

第一，明确旧路面材料的实际比例。

第二，根据实际情况，明确新沥青材料的实际用量，做好再生剂种类的选择。

第三，根据实际情况合理选择砂石材料，合理配比新旧沥青材料的比例。

第四，对再生沥青混合料的品质进行检验。

第五，根据公路工程的实际需求，检验再生沥青混合料的各项物理力学性能[1]。

厂拌热再生沥青混合料质量受多种因素影响，主要包括旧路材料的品质、原材料供应情况，新旧料配比等。

1.2 设计流程

1.2.1 再生沥青混合材料性能评价

为了进一步明确再生沥青混合料中的沥青含量，需要在再生沥青混合料的抽取和回收等环节进行试验，从而明确对应的回收沥青的性能、集料物理力学性质等[2]。

1.2.2 确定再生沥青混合料的配合比

目前，国际上有许多厂拌热再生沥青混合料的配合比设计方法，其中发展最为成熟、应用最为广泛的一种沥青混合料配比设计方法为马歇尔设计方法，且国内外大量学者经实践证明，马歇尔设计方法在热再生沥青混合料配合比设计中具有良好的应用效果。马歇尔设计方法的基本原理为，利用相关仪器对马歇尔试件的稳定度、相对密度，流值进行测试，并将试件的空隙率（VV）、沥青饱和度（VFA）及矿料间隙率（VMA）计算出来，最终结合相应的标准确定最佳的沥青用量。虽然马歇尔设计法具有操作流程简单、设备成本低等优势，但由于马歇尔设计法采用的是冲击压实试件法，因此其与实际路面的轮碾压情况会有所出入，再生沥青混合料的抗剪强度会存在一定的缺陷[3]。

1.2.3 确定再生剂的选择和用量

对于是否使用再生剂，需要根据沥青的老化程度来决定。如果沥青材料老化严重，则需要使用再生剂；如果沥青老化情况并不严重，则无需使用再生剂。在选择再生剂种类与确定实际用量时，需要考虑热再生沥青混合料能否满足公路工程整体性能指标。

1.2.4 确定新沥青的用量

新沥青用量的计算公式为：

式（1）中：Xi表示新沥青的掺配比例；iR表示再生沥青混合料设计过程中的沥青含量；i0表示再生沥青混合料中的实际沥青含量；P0表示AP 掺配率。

1.2.5 矿质混合料配合比的设计

为了进一步明确新集料的比例，可以基于集料级配、新集料的颗粒、掺配率、再生沥青混合料掺配率等进行矿质混合料的级配设计[4]。

1.2.6 确定再生沥青混合料最佳沥青用量

通常情况下，将RAP 与RAP 抽提后的旧集料同等看待，以此进行再生沥青混合料配合比的掺配设计。如果认为此时RAP 中的新、旧沥青能够完全融合，则将总沥青用量与RAP 中旧沥青含量之间的差值作为新沥青的用量，计算公式（2）如下。

式（2）中：Pnb表示再生沥青混合料中的新沥青总量；Pb表示再生沥青混合料中的总沥青量；Piob表示第i档RAP 中的沥青含量；R1表示再生沥青的溶度参数。

结合公式（2）与马歇尔试验共同确定再生沥青混合料的总油石比以及新沥青用量。通常情况下，需要在五个不同的RAP 掺量下，对五组不同总油石比的新旧集料所占比例进行计算，然后分别制备五组沥青混合料马歇尔试件，最后结合相应的HMA 设计，确定最佳沥青用量。

2 厂拌热再生沥青混合料技术在公路工程中的应用

2.1 应用前景

交通运输部印发关于《“十四五”公路养护管理发展纲要》的通知和《陕西省人民政府关于印发加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系若干措施的通知》要求，到2025年高速公路、普通国省干线公路废旧沥青路面材料循环利用率分别达到95%和80%以上。借助厂拌热再生沥青混合料技术，能使公路养护过程中产生的沥青废旧材料得以循环利用，能够有效减少固废，降低公路建设及养护中的碳排放量，可见沥青再生技术符合国家加快推进绿色低碳循环发展要求，前景可观。

2.2 旧沥青路面材料的质量管理

2.2.1 旧沥青路面材料的回收

随着我国公路建设的快速发展，大量的沥青路面产生了废旧沥青路面材料，这些旧路面材料对生态环境会造成一定的影响。而且，由于其价格昂贵，废旧沥青路面材料的回收利用往往是一个难题。为提高资源利用效率，保护生态环境，我国对废旧沥青路面材料回收提出了新的要求，即废旧沥青路面材料回收工作要尽可能地采用新工艺、新方法进行。目前，翻挖与铣刨是两种常见的旧沥青路面材料回收方法，其中，翻挖是指利用各种设备（如羊角碾、推土机、路面耙松器等），将整个路面层进行翻松，将路面切割成若干个整块进行回收，这种方法虽然能够缩短回收时间，但再次利用时需要进行破碎，实际上整体时间并没有得到有效缩减[6]。为了回收废旧沥青路面材料，在国外旧沥青路的回收大多采用破碎筛分工艺或碎沥青混合料再热再生工艺。破碎筛分工艺可以有效地将废旧沥青路路面材料中的粗颗粒（碎石、砂砾、石屑等）除去，并且可以有效地提高再生混合料的质量；而碎沥青混合料再热再生技术可以将回收的旧沥青路面材料进行破碎、筛分，并进行二次加工，达到建筑废弃物再利用的要求。

2.2.2 旧沥青路面材料的预处理

对旧沥青路面材料进行预处理的主要目的提升RAP 的均匀性，降低RAP 的变异性，旧沥青路面材料的预处理过程包括逐层堆放、破碎、筛分，以及对筛分后的分档料堆进行转运存放。在对旧沥青路面材料进行预处理的过程中，为了进一步提高RAP 的均匀度，降低RAP 出现离析现象的概率，操作时应注意以下几个方面：

第一，对旧沥青路面材料进行预处理前，可以先利用破碎机进行破碎与筛分，然后使用挖掘机进行取料供给，使用挖掘机时，应从料堆的一侧开始，从上至下取料[7]。

第二，对旧沥青路面材料预处理完毕后，使用装载机将RAP 运送至堆料场，为提高RAP 的均匀性，避免材料离析，应注意将RAP 均匀堆放，或利用小型铲车逐层摊开堆料。

第三，为避免RAP 因日晒、高温结块，以及因潮湿含水量过高，应在RAP 料堆上方加装塑料大棚，并做好RAP 料堆的防水工作。

2.3 再生沥青混合料的拌和

拌和是厂拌热再生沥青混合技术的关键步骤之一，其与再生沥青混合料的质量有直接联系，为确保厂拌热再生沥青混合技术的应用效果，在对RAP 进行拌和时应注意以下几个方面。

第一，为避免旧沥青逐渐二次老化以及RAP 中的沥青结合料出现烧伤，在对RAP 进行加热时，应尽量避免其与火焰发生直接接触；在对再生沥青混合料进行拌和时，应尽量均匀拌和，保证RAP 中的沥青结合料，与新沥青、矿粉、新集料等充分接触；在运输过程中若需添加再生剂，需保证再生剂与RAP 中的沥青结合料充分拌和；控制好加热温度，避免RAP 产生沥青烟，对环境造成二次污染[8]。

第二，拌和再生沥青混合料时，应结合拌和设备的加热干燥能力、新沥青的黏温曲线、再生混合料的级配、RAP 含水率等综合因素，合理控制拌和温度与时间；为了进一步降低RAP 拌和过程中的能源损耗、提升RAP 的再生效率，减少RAP 的二次老化现象，需要提高拌和设备的生产能力与生产效率。

第三，相较于传统的沥青混合料拌和方式，厂拌热再生混合料的拌和设备主要有连续式拌和设备与间歇式拌和设备两种。其中，在我国公路工程中应用最为广泛的拌和设备为间歇式拌和设备。在使用间歇式拌和设备对RAP 进行拌和时，应注意控制好温度，将新集料的加热温度控制在200℃以下；另外，在RAP 的掺量不足20% 时，对RAP 加热温度的控制应根据新沥青黏温曲线的变化而变化，当RAP 掺配比例升高时，拌和温度也需要随之升高[9]。

第四，在利用间歇式拌和设备进行RAP 拌和时，可以采用与普通热拌混合料相同的传统拌和工艺掺料拌和次序，即先掺加新集料，然后加入RAP，再加入新沥青，后加入矿粉。相比于普通热拌混合料来说，采用间歇式拌和设备，可适当延长新集料与RAP 拌和时间与整体拌和时间。对于出料时间的选择，应根据再生混合料的外观与颜色进行判断，通常情况下，当再生料颜色混合均匀、不存在花白料时，即可出料。

2.4 摊铺、碾压和初期养护

2.4.1 摊铺前的准备工作

摊铺前的准备工作是保证厂拌热再生沥青混合料在公路工程中应用效果的重要基础。

第一，应对原有路基进行修整。对于路况很差的路段，应重新摊铺基层；对于路况适中的路段，应注意治理基层病害。此外，为了保证基层表面的清洁度，应在基层铺筑或养护结束后，将其上方的杂物与泥土清理干净。

第二，在正式摊铺前，应对基层表面进行全面检查，查验是否存在坑洞、脱皮等局部损害问题，如果存在此类问题，应及时修补。

第三，可以在基层表面喷洒黏层油或布透层油，根据实际情况设置相应的下封层。如果在摊铺前并没有在粒料基层设置下封层，为了保证沥青面层与基层有效黏结，应在摊铺前将表面的浮土与砂砾清理干净。在一些特殊路段的摊铺施工中，为了避免沥青面层与下层黏结性不够而产生滑移现象，应在下封层或旧沥青面层的表面洒布黏层油。

2.4.2 摊铺、碾压和初期养护

由于厂拌热再生沥青混合料相对特殊，因此在开展厂拌热再生沥青混合料摊铺及压实施工时，需注意以下事项：

第一，厂拌热再生沥青混合料的摊铺温度应比普通热拌沥青混合料的摊铺温度高10～15℃，且要对摊铺过程的温度变化展开实时监测。

第二，在对厂拌热再生沥青混合料进行摊铺、碾压时，应严格遵循现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）。

第三，在对厂拌热再生沥青混合料进行摊铺、压实后，必须待摊铺层表面的温度冷却至50℃以下才可以通车。

第四，加强对摊铺层的初期养护，尤其是对纵向与横向施工拼接缝的检查，检查是否存在坑洼处，及时利用混合料进行补垫与压平，保证摊铺层表面的平整度。

3 结语

综上所述，厂拌热再生沥青混合料技术不仅可以满足公路工程沥青路面的基本使用需求，同时可以有效降低对砂石材料、沥青等自然资源的损耗，可有效节约公路工程建设成本，能够显著提升工程的社会效益、环保效益与经济效益。但厂拌热再生沥青混合料技术目前仍存在一些不足，因此应加强对该技术的研究与改进，进而更好地发挥该技术的应用优势，促进我国公路工程建设质量的提升。