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热再生技术在威海地区的应用
文/毕宏建 张秀华
山东省威海公路管理局由于每年有许多沥青路面需要维修、养护，会有大量的废旧沥青混合料被更换下来，这些废料以往都被弃置在公路的周围，不但占用土地，而且污染环境。因此，我们十分重视废旧沥青混合料的回收和再利用。利用废旧沥青混合料再生技术铺筑路面，不但可以变废为宝和节省开支，而且对于环境保护也有十分重要的意义。众所周知，威海被誉为最适合人类居住的地区。当地政府对保护环境、保护绿地、保护山体十分重视。目前，威海公路局存放的废旧沥青混合料，已有15万吨之多。为了有效地利用这批资源，从2005年开始，威海对废旧沥青混合料的热再生技术进行了较为系统的研究，现已成功的将回收的废旧沥青混合料，通过再生技术，应用到路面工程中。
废旧沥青混合料的再生利用，有热再生和冷再生两种方式，两者均可采用厂拌和现场拌和。一般铺筑规模较大的再生面层可采用厂拌热再生；对于沥青路面进行维修养护，则可采用现场热再生。由于厂拌热再生工艺的质量可以得到有效控制和保证，所以威海地区目前主要着力于沥青路面热再生技术的应用。
一、废旧沥青混合料的性能试验
废旧沥青混合料中的矿料基本可以全部利用；沥青的利用率则与其老化程度有关。为了能够合理有效地利用废旧沥青混合料，我们对废旧沥青混合料进行了较为系统的试验研究，全面地了解废旧沥青混合料中矿料和沥青的基本性能。根据废旧沥青混合料的技术性能，对热再生沥青混合料进行了合理的配比设计，设计出热再生沥青混合料中新、旧矿料规格和比例，以及沥青的再生方案和再生沥青的用量，并且对路用性能指标进行了检验。
1. 废旧沥青混合料的沥青含量和技术性能测定
废旧沥青混合料的沥青含量和均匀程度影响着再生沥青混合料的配比控制，因此们通过抽提试验分别对废旧沥青混合料的块状料和粉碎料进行了沥青含量测定。从测定的结果看，块状料的沥青含量较高，经粉碎的0～10mm、10～15mm规格的料沥青含量较低，结果见表1。从废料中抽提的沥青，对其进行了主要技术指标测定，结果见表2。
表1 废旧沥青含量测定结果
规格项目 0～10mm 10～15mm 未粉碎的块状
沥青含量％ 5.5 1.45 6.47
各规格比例％ 60 40
2.废旧矿料级配试验
根据路面设计确定的结构类型，将废旧沥青混合料破碎成0～10mm和10～15mm两种规格。级配试验结果见图1、2。
二、再生沥青和热再生沥青混合料的配比设计
1．再生沥青技术指标试验
废旧沥青混合料的再生利用一般有两种途径。一是采用再生添加剂恢复沥青的技术性能；一是采用高标号沥青与废旧沥青掺配，以恢复沥青的技术指标。热再生沥青混合料中的的沥青为再生沥青，即废旧沥青混合料中沥青与新沥青或再生添加剂作用生成的沥青。再生沥青的性能直接影响着再生沥青混合料的性能和耐久性。威海地区的气候分区为1～3区。根据沥青路面施工规范规定，在该地区铺筑沥青路面以采用70＃沥青为宜。我们选用胜利炼油厂90＃ 沥青与之掺配再生。通过试验确定在AC－10F热再生
表.图1 AC-10F 热再生沥青混合料组成矿料与级配设计
原材料级配 材料序号 材料规格 通过下列筛孔尺寸(mm)百分率%（方孔筛）
13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
1# 0～10废料 100.0 100.0 86.5 66.3 53.0 39.5 27.9 16.6 10.3
2# 新料5～10 100.0 95.0 4.9 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
3# 石 屑 100.0 100.0 98.0 75.5 62.6 48.9 35.0 25.0 10.6
4# 矿 粉 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 96.9 90.5 78.5
比例（%） 1#25% 2#37% 3#38%
合 成 级 配 100 98.2 60.7 45.4 37.2 28.6 20.4 13.8 6.7
规定通过率（） 下 限 100 95 55 38 26 17 10 6 4
上 限 100 100 75 58 43 33 24 16 9
中 值 100 97.5 65 48 34.5 25 17 11 6.5
3.193 2.754 2.016 1.472 1.077 0.795 0.582 0.426 0.312
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
表.图2 AC-16F 热再生沥青混合料的组成矿料与级配设计
原材料级配 序号 材料规格 通过下列筛孔尺寸(mm)百分率%（方孔筛）
19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
1# 10～15废料 100 93 72.7 20.2 9.0 6.6 5.3 4.1 3.0 2.0 10.3
2# 0～10废料 100 100 100.0 100.0 86.5 66.3 53.0 39.5 27.9 16.6 0.0
3# 新料10～15 100 79.2 42.3 3.7 0.2 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
4# 0<石屑<3 100 100 100.0 100.0 98.0 75.5 62.6 48.9 35.0 27.0 16.0
5# 新料5～10 100 100 100.0 95.0 4.9 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
比例（%） 1＃10% 2＃15% 3＃25% 4＃28%；5＃22%
合 成 级 配 100 94.1 82.9 66.9 42.4 31.8 26.0 20.0 14.3 10.3 5.5
规定通过率（） 下 限 100 90 76 60 34 20 13 9 7 5 4
上 限 100 100 92 80 62 48 36 26 18 14 8
中 值 100 95 84 70 48 34 24.5 17.5 12.5 9.5 6
3.762 3.482 3.193 2.754 2.016 1.472 1.077 0.795 0.582 0.426 0.312
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
沥青混合料中，新沥青用量占74.6％，废旧沥青用量占25.4％。在AC－16F热再生沥青混合料中，新沥青用量占77.4％，废料中的沥青用量占22.6％。废旧沥青、新沥青、再生沥青的主要技术指标试验结果见表2。
表2 废旧沥青、再生沥青、新沥青的主要技术性能
沥青类型 针入度
0.1mm 25℃ 软化点
℃ 延 度
cm，15℃
1# 废旧沥青 38 45 18
2# 再生沥青 61 46 56
3# 新 沥 青 95 46 ＞100
热再生沥青混合料的矿料级配设计
上面层采用AC－10F；下面层采用AC-16F。上、下面层中，废旧沥青混合料的掺配比例为25％（受拌和设备所限，仅能掺到25%）。两种结构的矿料，由10～15mm、0～10mm规格的旧料与10～15mm、5～10mm规格的新料以及0～5mm石粉组成。5种组成材料经过筛分试验，进行级配设计。两种级配中，各规格矿料的比例和合成级配计算结果与级配曲线图见图1、2。
3．热再生沥青混合料的沥青用量确定
沥青用量确定方法采用马歇尔试验法。按照废旧沥青混合料的掺配比例（25％）,在沥青用量中分别计算废旧沥青的含量和新沥青的掺量。通过马歇尔试验方法，确定AC-10F和AC-16F两种级配的热再生沥青混合料目标配比的最佳沥青用量及热再生沥青混合料的技术性能指标，结果见表3。
表3 热再生沥青混合料的技术性能指标和马歇尔试验结果
级配类型 沥青含量％ 旧沥青含量％ 新沥青掺量％ 毛体积密度 理论密度 空隙率％ 饱和度
％ 间隙率％ 稳定度
KN 流值
mm
热再生AC-10 5.9 1.5 4.47 2.363 2.461 4.0 71.9 14.2 13.24 3.33
热再生AC-16 4.7 1.06 3.64 2.355 2.456 4.1 68.9 13.2 11.1 2.57
标准 3～5 65～75 不小于13 大于8 1.5~4
由表3马歇尔试验结果可以看出，按照现行技术标准确定的热再生沥青混合料的沥青用量，其技
术指标均可达到确定的指标要求。
三、热再生沥青混合料的路用性能试验
按照确定的沥青用量进行热再生沥青混合料的路用性能指标检验，结果见表4。从试验结果看，路用性能指标均达到了沥青路面施工规范中所要求的标准。
表4 热再生沥青混合料路用性能指标和试验结果
级配类型 沥青含量％ 旧沥青含量
％ 新沥青含量
％ 残留稳定度
％ 冻强度
劈裂
％ 粘结
性能
级 渗水
mm／min 车辙
次／mm
热再生AC-10 5.9 1.5 4.47 88 82 4 116 1100
热再生AC-16 4.7 1.06 3.64 84 78 4 － 大于3200
标准 80 75 大于4 120 大于1000
为了了解热再生沥青混合料的低温性能和耐久性，对AC-10级配的热再生沥青混合料的低温性能和常温弯拉疲劳性能进行了测试，并与同样级配的AC－10全新沥青混合料进行比较。低温弯曲破坏的试验温度为－10℃；弯拉疲劳试验的温度为常温（试验温度为22℃）；加荷速度为5mm／min；小梁跨径为150mm；三分点加载，方式为半正弦波；频率为10HZ。试验结果见表5。
表5 低温性能和弯拉疲劳的对比试验结果
混合料类型 旧料
掺量
％ 沥青含量
％ 新沥青用量
％ 旧沥青用量
％ 弯拉
强度
MPa 弯拉破坏模量
MPa 弯拉破坏应变
με 弯拉破坏疲劳
次数
全新AC-10 0 5.8 5.8 0 8.54 4334 2100 16000
热再生AC-10 25 5.9 4.4 1.5 8.60 3668 2150 26102
标准 ＞2000
通过表4、5的试验结果可以看出：
1.威海所采用的AC-16和AC-10两种级配的热再生沥青混合料，其技术指标全部达到沥青路面现行规范中热拌沥青混合料的技术性能指标。所以，热再生沥青混合料的配比设计技术要求，可以采用沥青路面施工规范中密级配沥青混合料马歇尔试验技术标准。
2.全新沥青混合料的AC－10与热再生沥青混合料AC-10的低温弯拉破坏应变均能达到规范要求，说明再生沥青混合料的低温性能与全新沥青混合料基本相近。
3．从车辙试验结果看，AC-16F的动稳定度在3200次／mm以上，已达到改性沥青的标准，说明热再生沥青混合料具有良好的高温稳定性。
4．热再生沥青混合料的弯拉破坏疲劳次数是全新沥青混合料的1.6倍。说明热再生沥青混合料具有良好的耐久性和抵抗疲劳的能力。
四、热再生沥青混合料的生产
1．废旧沥青混合料的粉碎
这批废旧沥青混合料全部来自旧沥青路面，其中有路面的下面层、上面层沥青混合料，也有罩面的沥青混合料，使用年限在3`-8年之间，呈块状堆放。根据工程使用的级配要求，用PF－40型反击破碎机将废旧沥青混合料大块破碎，形成0～10mm和10～15mm两种规格。其中，0～10mm规格的占60％；10～15mm规格的占40％。废旧沥青混合料的石料大多为花岗岩。
2．热再生沥青混合料的生产
热再生沥青混合料的拌和设备主要有两种类型：一种为连续式双滚筒拌和设备，即内外有两个滚筒，在同一个轴上，内筒烘新料，内外筒之间烘旧料。另一种为间歇式两套烘干筒再生拌和设备，即在原间歇式拌和设备上，增加一套旧料的储料仓及上料和烘干筒设备。从热再生沥青混合料的再生效果、质量控制、再生成本等方面考虑，第一类拌和设备比较好。威海公路管理局采用无锡雪桃PRD型再生搅拌设备，属于第二种。它包括一台2000型热拌沥青混合料设备和一套由两个冷料仓及上料输送装置、旧料加热烘干筒等设备组成。废旧沥青混合料的掺量为25％左右，加热温度在120℃左右。拌和进料顺序为：先进废旧沥青混合料，再进新料拌和，然后再喷洒沥青拌和。拌和时间为45秒左右，沥青混合料的温度可以达到150℃～160℃。从而热再生沥青混合料的配比可以达到控制。
3． 热再生沥青混合料的施工
热再生沥青混合料的施工与普通热拌沥青混合料的施工相同，可按照普遍沥青混合料的施工要求控制热再生沥青混合料各环节的质量（参考表5的要求）。2006年期间，威海公路管理局下属文登公路局承担再生沥青路面的施工，总里程达到35公里，（见表7）。工程于6月开始施工，9月底结束。路面的上、下面层均使用了再生沥青混合料。工程施工质量控制良好，压实度、平整度及抗滑指标都达到了规范要求。再生沥青路面在行车已将近一年时间里，路用性能仍十分良好。
表6 热再生沥青混合料生产的质量控制项目指标
检验项目 试验方法 检查频率 指标要求 备 注
再生沥青针入度（0.01mm） 抽提方法 每5000㎡一次 设计针入度平均值的78％ 设计为70＃，平均值为（60＋80）／2
再生沥青含量 抽提方法 每天一次 设计值的±0.5
热再生沥青混合料级配 抽提方法 每天一次 符合沥青路面规范要求
热再生沥青混合料技术指标 拌和楼取样试验 每天一次 符合设计值
热再生沥青混合料温度 存储仓放满料测温 每车一次（ 145～195℃，超出范围废弃
表7 威海地区热再生沥青混合料的应用工程
序号 应用工程 路面结构 应用里程
（公里） 废料使用比例％ 面积（㎡） 数量（吨）
1 302省道 下面层4cm AC-16
上面层2.5cm AC-10 10.48 上、下面层掺量均在20～25％ 220000 33721
2 石烟（烟台－石岛） 下面层4cm AC-16
上面层2.5cm AC-10 43.3 上、下面层掺量均在20～25％ 520000 79703
3 202省道（威海－青岛） 下面层4cn AC-16
上面层2.5cm AC-10 3.57 上、下面层掺量均在20～25％ 75000 11141
4 文登－文昌 下面层4cm AC-16
上面层2.5cm AC-10 4.174 上、下面层掺量均在20～25％ 96000 14714
5 文登－威海机场 下面层4cm AC-16
上面层2.5cm AC-10 2.275 上、下面层掺量均在20～25％ 45500 6974
合计 63.8 956500 146253
作者单位：山东省威海市公路局 长安大学
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