沥青混凝土废料厂拌冷再生技术应用研究

北京首发公路养护工程有限公司 / 赵宝心

一、技术应用研究的背景和必要性

目前的沥青混凝土路面大修工程，几乎都是将原路面的表面层或者表面层和中面层彻底铣刨掉，然后铺筑新的沥青混合料。对于铣刨掉的沥青混合料，以往的处置方式一般都是当做建筑垃圾直接处理掉。在当今我国发展循环经济的大背景下，如何处置这些旧的沥青混合料，能否被循环利用，进而节省矿产和石油资源、降低对环境的污染，是我们公路行业需要深入探索研究的课题。如能对废旧沥青混合料进行归集，通过技术加工后，成为新的沥青混合料用于路面结构，这样，在满足沥青混合料路用性能的同时，既可节省大量的建设资金，又能保护生态环境，响应国家发展循环经济和节能减排的要求。

二、技术应用研究

（一）原材料

1.对旧料（RAP）取样进行材料评价。为了保证取样具有代表性，旧料取样前，应除去料堆表面20cm深度范围内的旧料。旧料的评价内容包括含水率、砂当量、材料级配及性质、沥青含量及性质等，依据RAP评价的具体情况，合理选配新集料等其它原材料的用量。

2.冷再生混合料作为研究依托工程的路面下面层，设计按照中粒式沥青碎石混合料的级配范围要求进行设计，属半开型级配，空隙率要求在10%-12%之间，新添集料主要是直径在19mm--26.5mm之间的粗集料，级配设计中26.5mm的筛孔通过率为100%，19mm的筛孔通过率不低于90%。

3.乳化沥青作为再生料的结合料，其品质和质量要求至关重要，本技术应用研究对乳化沥青的质量要求见表1。

表1 厂拌冷再生沥青混合料用乳化沥青的技术指标要求

4.水泥作为再生料的活性添加剂，与乳化沥青发生化学反应，减少了乳化沥青的破乳时间，同时在一定程度上也提高了混合料的初期强度和高温稳定性。

本研究选用普通硅酸盐水泥，其强度等级为42.5MPa，初凝时间不小于3.5小时，终凝时间不小于7小时。

5.水作为制作乳化沥青用水，需尽可能地保持其中性性质，选用可饮用水，如果选用非饮用水，应通过拌和试验验证其可靠性，试验合格方可使用。

（二）配合比设计

采用旋转压实成型试验得到的再生混合料试样的劈裂强度更接近工程实际的压实功率，因此，采用旋转压实成型试验进行混合料的配合比设计，具体设计技术要求见表2。

表2 混合料设计技术要求

具体设计步骤为：

1.旧沥青混合料（RAP）随机取样→2.抽提试验（判定沥青含量和性质）→3.粗细集料拌和→4.预估乳化沥青用量→5.裹覆试验确定总液体用量范围→6.旋转压实确定最佳液体用量→7.不同乳化沥青用量制作试件→8.试件劈裂试验和马歇尔稳定度试验→9.不合格则调整水泥用量重复4至8的步骤，合格则继续下一步→10.确定乳化沥青和拌和用水量→11.进行设计沥青含量高温车辙和低温抗裂及疲劳等混合料性能试验→12.确定生产配合比

（三）拌和及运输

拌合前，要检测RAP的含水率，不应大于3%。RAP混合料转运时，为防止混合料产生离析现象，铲运机要注意从料堆的一端在料堆全高范围内铲料。拌和楼的料仓数量不应少于两个，拌和设备应设置乳化沥青和水的精确计量装置。

拌和过程中，拌和时间应保证混合料拌和均匀，不能时间过长，否则会造成乳液破乳时间的提前。拌和时乳化沥青与粗细集料的黏附性、裹覆面积不小于三分之二即可，对于没裹覆的部分，在沥青混合料的摊铺和压实过程中，乳液会进一步地对粗细集料进行裹覆。

再生混合料出厂运输时间要合理控制，以防止在现场摊铺前混合料就出现破乳现象，否则会影响摊铺和压实质量，从材料出厂到现场摊铺，时间间隔原则上不超过两个小时。

（四）摊铺及碾压

为了增加下承层与再生混合料摊铺层的粘接性能，在下承层表面喷洒1kg/m2的乳化沥青透层油（乳化沥青残留物含量以50%为基准），待其破乳后摊铺冷再生沥青混合料。

冷再生沥青混合料摊铺采取到场即铺方式，减少料车的候场时间。一般混合料层铺厚度控制在70mm--150mm之间。我们应用研究所依托工程的摊铺压实厚度均为80mm，摊铺工序摊铺机速度控制在2至4米每分钟。雨天不可摊铺，气温低于10度时应停止作业。

因为是掺加了活性填料的再生混合料，因此在摊铺后要及时跟进碾压，以防止混合料上部出现硬壳而增加压实难度。

（五）养生

在铺筑上层结构前对冷再生混合料铺筑层必须进行养生。养生方法为：一是在封闭交通情况下进行自然养生，一般养生7天，当含水量低于2.5%，钻芯取样能够取出很完整的芯样时，说明摊铺压实和养生效果良好，可以进行上层结构的摊铺；二是在开放交通情况下养生，冷再生混合料摊铺层在完成压实至少1天后方可开放交通，但须限制超载载车辆的通行，车辆正常的行车速度不得超过60km/h，为了保证再生摊铺层的质量，最好在其表面喷洒一层乳化沥青。

沥青用量折合纯沥青后为0.3kg/m2。养生完成后铺筑上层结构前需再喷洒一遍乳化沥青粘层油。

三、研究成果

我们于2018年实施的两项实验项目，在冷再生沥青混合料结构层养生结束后，我们对压实度、劈裂强度、马歇尔稳定度、冻融劈裂强度比、含水率等技术质量指标进行了检测，均达到了规范要求。工程结束正式通车后，经过两年的运行，我们对路面平整度、弯沉、车辙等进行了检测，各项指标均达到了各结构层全部为非冷再生沥青混合料的沥青混凝土结构路面的水平，尤其车辙指标要好于同期实施的沥青混凝土路面。

四、经济和社会效益

厂拌冷再生沥青混合料无论是用于路面的中面层还是下面层，都可以百分百的得到循环利用，相对于新拌沥青混合料，节省材料费在20%至30%之间，经济效益非常明显。

由于冷再生混合料的拌合生产是常温拌合，无需加热源，与常规热拌沥青混合料的生产相比，可以节省大量的燃油或燃气资源，有效降低碳排放，减少对大气环境的污染，社会效益同样非常明显。

五、未来发展前景

沥青混合料的冷再生技术在我国已经发展应用多年，各项技术控制指标和施工工艺也在逐步完善，但此技术目前只是应用在路面的中面层和下面层，而不能应用于表面层，同时材料成本相对于新的沥青混合料还有进一步的节省空间。

下一步我们将在优化配合比设计、科学选型稳定剂种类、提高再生料路用性能、优化施工工艺、降低生产成本、完善技术指标检测体系、冷再生料应用于路面表层等方面进行进一步的探索研究。

我们相信，随着经验的不断积累、技术的不断完善、拌和工艺的不断提高，废旧沥青混合料的冷再生技术一定会在以后的公路建设中得到更为广泛的应用，开创出更为广阔的市场空间，为国家发展循环经济做出更大的贡献。