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废旧沥青路面材料再生利用技术根据拌和方式和施工场地的不同，分为厂拌热再生（HCPR）、厂拌冷再生（CCPR）、就地热再生（HIPR）和就地冷再生（CIPR）。由于就地热再生现场设备加热深度有限，全深式再生（FDR）基本以就地冷再生为主，可以说，全深式冷再生是就地冷再生的其中一类。 再生技术的对比 美国沥青路面再生协会（ARRA）所著《沥青路面再生技术手册》中并无关于厂拌热再生的章节，主要原因是将厂拌热再生混合料与热拌沥青混合料（HMA）一视同仁，仅在工艺或材料组成方面略有调整。此外，美国大量使用的是连续式拌和生产方式，而我国大量使用的是间歇式拌和生产方式。该专著对其他三种再生技术均有全面系统的表述。 其中，厂拌与就地是指再生混合料的生产场地不同；冷与热是指拌和生产的温度不同。就地、冷、热再生均需要专门的设备，厂拌热再生的拌和生产是在改进后的热拌设备上进行，而厂拌冷再生根据所采用的胶结料不同，设备也有一定差异。冷再生回收料的掺量主要受级配控制，热再生回收料的掺量主要受加热与投送设备和级配控制。 根据再生技术的不同，材料组成设计方法具有明显差异，热再生混合料配合比设计采用马歇尔击实体积设计法，冷再生混合料配合比设计采用改进的马歇尔击实法，并无体积指标的要求，很显然一类是按照热拌沥青混合料进行组成设计，另一类是按照半刚性基层材料进行组成设计，相应的材料标准也不同，热再生混合料依据热拌沥青混合料标准，冷再生混合料考虑到力学性能的差异，并非参考半刚性基层材料标准，而是采用独特的、介于半刚性与柔性材料之间的一套材料标准，因此，就材料性能而言，热再生混合料优于冷再生混合料。 热再生混合料的拌和工艺 由于冷再生与热再生混合料拌和工艺的不同，热再生技术需要对回收料，加热之后输送添加到拌缸中，加热的回收料由于沥青软化而产生黏性，须对普通矿料加热与输送设备专门的改造设计，否则将导致间歇式拌和楼加热滚筒内壁和热料仓振动筛黏结较多回收料细颗粒，而无法正常运转或低效运转，严重影响热拌沥青混合料的生产。 2019年，在建筑业高速发展的驱动下，我国砂石资源的消耗量超过200亿吨，随着天然砂石资源越发趋紧和环境保护日益增强，砂石采集点和矿山数量大幅减少，砂石供应日趋紧张、价格不断上涨。 因此，用间歇式拌和楼生产热再生沥青混合料，回收料的加热和传送是两个关键环节，是目前国内外沥青拌和楼供应商和相关科研人员技术革新的重要领域，围绕能源效率发挥和设备高效运转，国内外厂家使出浑身解数，最大程度地激活利用回收料原有的性能，不断改进升级拌和生产设备，形成许多专门的技术，如双滚筒加热、螺旋热风、斜向直投等，都是针对回收料厂拌热再生拌和工艺应运而生，既保证了回收料的烘干加热和正常投送，又确保了回收料中沥青不被过度加热碳化。 回收料中沥青经受热、氧、紫外线等作用后，必然会发生一定程度的老化，一般情况下，再生利用时随着掺量增加、性能有所下降，尤其是低温抗裂性能和疲劳耐久性。由于材料性能设计要求、回收料级配和设备加热及投送能力的差异，厂拌热再生混合料的回收料掺量也有所不同，而且始终难以提高，多数在30%以下，目前将温拌与厂拌热再生技术有效结合，可降低终端沥青混合料的拌和温度，也就是降低新骨料、新沥青和回收料的加热温度，从而削弱回收料中沥青软化所致的黏筒、黏缸和堵筛等现象，在保证路用性能的基础上可以适当提高回收料掺量，一般情况下回收料掺量可达40%至60%。 热再生技术还有一个很重要的问题是再生剂的使用，国外也称还原剂，主要目的是在一定温度下与回收料中沥青，充分融合、软化，最大限度地激活老化沥青，继续发挥原有的黏结特性。 一般情况下，沥青老化主要是轻质组分减少、重质组分增多的物理化学变化，再生就是添加轻质组分的过程，在适当的时候添加以便充分融合。所以，新沥青尤其是软沥青，本身即为最好的再生剂，可以增加老化沥青中的轻质组分，如饱和分、芳香分。回收料掺量在10%以下的厂拌热冷再生直接添加针入度较大的新沥青即可，无需 添加再生剂。另外，再生剂的掺加与否及掺量大小均需根据回收料中沥青的老化程度来确定，因此对回收料中沥青针入度和黏度检测就显得尤为重要。 冷再生混合料的拌和工艺 冷再生技术施工简便、回收料掺量较大，是提高利用率最直接有效的措施，也是目前应用较为广泛的一项技术。 冷再生采用乳化沥青或泡沫沥青，辅以水泥，作为新的胶结料体系，将回收料黏结在一起，形成一定强度、稳定性的柔性材料。其中，厂拌冷再生一般采用乳化沥青、辅以水泥的方式，在拌和场集中生产、输运到工地、摊铺碾压、养生后开放交通，国内应用该技术已有十几年的时间；就地冷再生多采用泡沫沥青、辅以水泥的方式，现 场的再生技术主要是对设备有较高的要求，需要配置一系列机具和设备，其中最关键的沥青发泡设备，目前国外厂家的设备应用较多。但由于就地冷再生需要现场添加新骨料及水泥，而且工地材料颗粒及性能变异性大，铺筑泡沫冷再生混合料施工质量控制难度较大。而对于厂拌冷再生混合料施工，回收料在拌和场分档、检测后，集中拌和生产，可以充分控制质量，对材料性能的发挥具有更加可靠的保证。 冷再生混合料采用乳化沥青或泡沫沥青作为新的胶结料，乳化沥青冷再生与泡沫沥青冷再生混合料的强度增长机理也是不同的。冷再生乳化沥青是中裂、慢裂拌和型阳离子乳化沥青，厂拌冷再生用慢裂型，就地冷再生和全深式冷再生用中裂、慢裂型均可。性能指标包括破乳速度、筛上残留物比例、黏度、黏附性、拌和均匀度、储存稳定性，以及蒸发残留物含量、针入度、延度和溶解度等十余项；冷再生泡沫沥青技术指标有膨胀率和半衰期，可以通过调整发泡温度、用水量和气压等来改善。从以上技术指标可知，乳化沥青有微颗粒大小及均匀度的要求，而泡沫沥青却无微颗粒的要求，这在一定程度上决定了强度形成规律，通过试件的横截面发现，泡沫沥青冷再生混合料中存在均匀分布的黑点，而乳化沥青冷再生混合料却无这种情况，一个是点状分布而另一个是均匀分布。相比而言，乳化沥青冷再生混合料在强度方面略优于泡沫沥青冷再生混合料。 材料组成设计方面，两种冷再生混合料也采用马歇尔击实方法，虽然击实次数都是双面75次和112次，但乳化沥青冷再生有“二次”击实的要求，为“50次 25次”和“75次 37次”两个过程，而泡沫沥青冷再生并无“二次”击实的要求；乳化沥青冷再生混合料设计空隙率须在8%至13%范围内，主要考虑了二次碾压追密的现象，空隙率太大，铺筑上层沥青混合料时路面结构厚度变化较大，空隙率太小则容易发生早期车辙病害。泡沫沥青冷再生混合料试件早期是散的，其空隙率难以测定，故暂时没有要求。然而，乳化沥青冷再生、泡沫沥青冷再生混合料在15℃劈裂强度、干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比，和60℃动稳定度等性能指标基本一致。 水泥等填料在冷再生中的功能，学术界暂时尚未有明确结论，但有一点比较明显，采用乳化沥青或泡沫沥青作为新胶结料的冷再生混合料，其中水是必不可少的，在强度形成过程中需要处理好水的去留问题，首先是从连通孔隙中蒸发，其次是自由水转变为化合水的方式。所以，一方面冷再生混合料设计有较大的空隙率，另一方面冷再生多数采用水泥发挥水化作用、实现自由水的固化。相关规范中建议水泥用量不宜超过1.5%，不应超过1.8%，起到提高早期强度和水稳定性的作用，过多的水泥会降低抗裂性、增加脆性，从而丧失柔性材料优势。 交通基础设施建养行业是建筑业中资源消耗大户，以沥青路面为例，沥青混合料中砂石占比超过90%。 沥青来自石油资源，我国储量有限、部分依靠国外进口。 我国提出“高质量发展”的思路，各行各业都在“节能减排、绿色发展”上下功夫。 |
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