再生沥青混合料技术的环保减碳效益

李建华

摘 要：随着我国公路工程建设的快速发展，截止2019年底全国高速公路通车里程已达14.26万公里。现阶段我国高速公路一般采用沥青路面结构，其具有行车舒适、养护维修简便等优点，但沥青属于高分子有机材料，在受到汽车荷载和气候环境的综合作用下时沥青会发生老化，致使性能降低，从而使得沥青路面出现坑槽和开裂等病害，严重影响行车安全和路面使用寿命，本文对再生沥青混合料技术的环保减碳效益进行分析，以供参考。

关键词：再生沥青混合料;环保减碳;效益

中图分类号：U414 文献标识码：A

0 引言

近年来，随着我国沥青公路的大规模发展，由于路面维修和养护产生的废旧沥青混合料也逐渐增多，废料的堆积不仅给环境带来了严重污染，更造成了较大的资源浪费[1]。因此，通过再生剂恢复旧沥青性能，同时结合再生技术对废旧沥青混合料进行循环利用，对于保护生态环境以及资源的可持续发展都具有重要意义。

1 稻壳灰改性沥青混合料性能研究

1.1 高温稳定性

掺入稻壳灰可有效改善沥青混合料高温稳定性，且掺量越高，改善效果越好。稻壳灰掺量由0%分别增加至5%、10%、15%和20%时，60℃下沥青混合料动稳定度分别增加0.5倍、1.4倍、2.0倍和2.3倍，70℃下则分别增加0.6倍、1.8倍、2.9倍和3.4倍。同时，动稳定度随稻壳灰掺量呈明显的线性相关关系，60℃和70℃下R2值分别达到0.968 4和0.981 3。

1.2 低温抗裂性

稻壳灰会造成沥青混合料低温性能下降，且随掺量的增加下降程度逐渐增大。稻壳灰掺量由0%分别增加至5%、10%、15%和20%时，沥青混合料低温大弯拉破坏应变分别下降2.5%、6.9%、14.7%和22.0%;稻壳灰改性沥青混合料低温大弯拉破坏应变随稻壳灰掺量呈明显的线性相关关系，回归分析中R2值达0.960 9，故根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）对不同温区改性沥青混合料大弯拉破坏应变要求可知，稻壳灰改性沥青混合料不满足冬严寒区和冬寒区低温性能使用要求，应用于冬冷区或冬温区时稻壳灰掺量应小于9.0%。

2 环保再生剂掺量对再生沥青混合料路用性能影响

2.1 高温性能分析

掺入环保再生剂的再生沥青混合料三次车辙试验的动稳定度均得到要低于未掺再生剂的沥青混合料试件，说明环保再生剂可以改善再生混合料的高温稳定性能。随着环保再生剂掺量的增大，再生沥青混合料的动稳定度呈先减小后增大趋势变化，当再生剂掺量由3%增至9%时，三次车辙试验的动稳定度均不断减小，在掺量为9%时再生沥青混合料动稳定度降到最小值，此时再生沥青混合料的高温性能相对较优，而当再生剂掺量超过9%后，其动稳定度开始逐渐上升，且再生剂掺量为9%的沥青混合料三次车辙试验结果差距相对最小，由此说明环保再生剂掺量为9%时，再生沥青混合料的高温性能可以恢复到一个相对较优的程度。

2.2 低温性能分析

环保再生剂的掺入可以显著增强再生沥青混合料的最大弯拉应变和抗弯拉强度，且随着再生剂掺量的增大，再生沥青混合料的最大弯拉应变值越来越大，抗变形能力越来越强，可有效提升其低温抗裂性能。再生剂的掺入会显著降低再生沥青混合料的劲度模量，掺入3%、6%、9%和12%再生剂的再生沥青混合料相对于未掺再生剂的沥青混合料，其劲度模量分别降低了约3 269.6 Mpa、3 003.2 Mpa、2 709.9 Mpa及4 364.5 Mpa，其中再生剂掺量为9%的再生沥青混合料劲度模量下降幅度相对较小，同时综合最大弯拉应变和抗弯拉强度随再生剂掺量的变化情况来看，环保再生剂可以有效提升再生沥青混合料的低温性能，且再生剂掺量为9%的改善效果更优。

2.3 水稳定性能分析

随着环保再生剂掺量的增大，再生沥青混合料0.5 h和24 h的浸水稳定度呈先减后增再减趋势变化，整体趋势有所下降，再生剂掺量为9%时其稳定度相对较大，说明再生剂的掺入会一定程度降低再生沥青混合料的稳定度，但再生沥青混合料的残留稳定度会随着再生剂掺量的增加而增大，当再生剂掺量由3%增至9%时，其残留稳定度增长趋势较大，掺量超过9%后，残留稳定度开始逐渐下降。

3 再生沥青混合料节能分析

3.1 新料生产阶段

改性沥青是在石油沥青的基础上加入改性剂制造出来的，所以能耗比石油沥青高。石料是沥青路面建设和养护过程中使用量最大的一种材料，目前，国内外普遍采用专用的石料生产线进行规模化生产，其生产线主要由振动给料机、颚式破碎机、反击式破碎机、振动筛、胶带输送机、集中电控等设备组成，其生产工艺流程比较成熟，生产过程中主要机械设备多采用电力驱动。因此，石料生产过程的能耗主要为电力消耗，根据目前国内石料生产线的产量能耗约为1.3 kW·h/t～4 kW·h/t，即取以行业平均值为3 kW·h/t用于石料生产阶段能耗的估算，电力的能耗按照1 kW·h等效热值为3.6 MJ计算，则在行业平均理想状态下，石料生产阶段的能耗约为10.8 MJ/t。

3.2 混合料施工阶段

混合料施工阶段主要分为沥青混合料运输和沥青混合料施工2个过程，能源消耗主要为液体燃料消耗，主要影响因素包括：运输距离、运输数量、车辆类型、摊铺及压实厚度等。在沥青混合料施工过程中，为了提高施工效率，节约资源，应根据沥青混合料拌合设备生产能力来确定摊铺机及压力机的设备型号和数量，才能更好地提高施工效率，及时将生产出来的沥青混合料摊铺压实，以免导致沥青混合料的浪费。根据以上分析得出，混合料施工阶段基本的能源消耗与混合料的类型关系不是很大。

4 再生沥青混合料节能效益计算

4.1 再生料生产阶段能源消耗计算

再生料生产阶段包括沥青生产、石料生产、30%旧料生产、再生沥青混合料生产等各过程，沥青为SBS改性沥青，油石比根据福建省大中修养护预算定额（试行版）、云南公路专项养护定额（JT53/T001-2013，2016营改增版）[3]与实际相结合取4.2%（折算沥青用量为4.03%），沥青混合料生产时采用240 t/h产量的沥青混合料拌合设备，计算结果如下：

E沥青=22 160.72×97.4=2 158 454.13

E石料=10.8×1 724.98=18 629.78

E预处理=（0.545 1×42.65+0.232 2×3.6）×265.76=6 400.68

E再生料=21 818.14×40.5+8 218.64×3.6=913 221.71

Etotal=E沥青+E石料+E预处理+E再生料=3 096 706.37

4.2 旧料掺比节能效益计算

添加旧料主要作用是取代天然粒料和节省所需的新沥青用量[4]，根据目前相关数据可大致了解到我国旧料利用率一般在10%～50%。在固定目标沥青用量的前提下，拌和有添加旧料沥青混合料所需的新沥青用量会比完全使用天然粒料的少。再生沥青混合料中所添加的旧料本身已含有一定的沥青成分，按照理论加入的旧料越多，添加的新瀝青用量就越少[2]。

5 结语

综上所述，沥青路面的使用性能直接受到沥青混合料的低温抗裂性能的影响，所以在评价沥青混合料的低温抗裂性能的时候，选择一种试件制作简便、结果稳定性好的试验方法和准确的评价指标是很重要的。

参考文献：

[1]祝谭雍.基于再生沥青混合料性能特点的再生路面设计研究[D].东南大学，2017.

[2]肖绍碧.沥青—集料粘附性及沥青混合料抗水损性改善方法研究[D].重庆交通大学，2014.

[3]邹会宗.沥青混合料动态模量试验研究[D].长安大学，2013.

[4]李延猛.高性能冷补沥青混合料材料组成与性能评价[D].长安大学，2013.

[5]赵斌.沥青混合料热再生机理及技术性能研究[D].长安大学，2012.