西宁沥青路面冷再生施工技术研究

目前，沥青路面的再生利用在美国已是常规工艺，其重复利用率高达80％，用于沥青路面的沥青料达到1000~1200万t/年。在2025年前，中国的沥青旧料回收量预计将达2.4亿t/年，如果30%约8千万t旧料得以回收，那么这将减少开采石矿7.2千万t，节约沥青400万t。我国在20世纪80年代曾经不同程度的利用过旧沥青混合料修路，但是通常只用于一般交通路面、路面垫层和非机动车道等。近年来，为了适应资源节约型、环境友好型社会建设的要求，沥青路面再生技术在我国公路建设和养护中逐渐推广应用。2008年，交通运输部发布了《公路沥青路面再生技术规范》，并于2008年实施，为我国沥青路面再生技术提供了行业标准。

1   冷再生工艺特点

沥青路面冷再生是将旧沥青路面回收材料在常温下，通过适当工艺加工后又重新加以利用，由于该工艺过程中材料不需要加热，而是在常温下完成，故称之为冷再生。冷再生技术的分类：按结合材料分类可分为水泥再生、乳化沥青再生、泡沫沥青再生等；按再生作业地点分类，可分为就地再生和厂拌再生。机械化施工可以实现路面结构的完整性：利用再生机械，可以保证路面再生结构沥青路面冷再生施工工艺及设备层厚度均匀稳定、混合料拌合充分，避免了可能出现的厚薄不均、混合料质量不稳定等现象。冷再生工艺中微机控制系统是质量的保证，再生技术所添加的液态稳定剂采用微机系统控制输送，确保所用材料的计量和可靠输送。传统工艺施工周期长，路基将承受频繁的载荷作用，很容易受到破坏。

而对于冷再生施工，再生机在暴露的路面上一次性作业，很少损坏路基。冷再生工艺利用原路面材料，不改变路面宽度，路面高程只有微量变化，不影响原有排水设施的正常使用。传统加铺方式施工，会造成路面高程不断提高，为保证路面宽度，路基需要不断加宽。而冷再生施工避免了因路基加宽增加公路用地。常规的路面大修工艺很容易占用路面，造成交通堵塞。冷再生机械具有很高的生产效率，一次性成型，缩短了工期，降低了交通干扰时间。此外，冷再生优势就是不废弃原路面材料，这样既减少了因开采石料等对地表层造成的人为破坏，也使运输量大为减少，降低了能源消耗及运输车辆另加给路网的损害。

同时，冷再生机也是今后的重要发展方向。目前国内路面铣刨机铣刨后的旧沥青混合料大部分用于其他公路的施工或作为垃圾处理。以前铣刨后的旧沥青料以50元每车的价格卖给县乡公路施工部门，现在要花10元钱堆放于垃圾场，形成环境污染，不利于环保，也不利于原材料的再利用。

沥青路面就地冷再生技术通过重复利用沥青混合料（主要为砂石料和沥青材料），对现有已损坏的路面进行加强，并达到节约资源和保护环境的目的。其优点是原路面材料的重复利用，能较大程度地节约资源，保护环境，避免山石被过多开采。大修高速公路，大量沥青路面废料的堆放将使资源的有效利用、废料存放场地及环保等问题越来越突出，沥青路面废料的再生利用不单单是技术问题，更是一个社会问题。

2   泡沫沥青就地冷再生

泡沫沥青就地冷再生是将回收沥青路面材料就地掺入泡沫沥青（必要时加入级配料改善混合料级配）拌和成混合料，然后整平碾压形成柔性基层或底面层。当冷水与热沥青（140℃以上）接触时，将发生以下连锁反应：热沥青与小水滴表面发生热量（能量）交换，使水滴迅速升温至100℃，同时沥青冷却；沥青传递的热量超过了蒸汽体热，导致体积膨胀，产生蒸汽。膨胀腔里的蒸汽泡在压力下压入沥青的连续相；随着容有大量蒸汽气泡的沥青从喷嘴喷出，压缩蒸汽膨胀使沥青形成薄膜状，并依靠薄膜的表面张力将气泡完全裹覆；在膨胀过程中，沥青膜产生的表面张力抵抗蒸汽压力直到一种平衡状态，由于沥青与水的低导热性，这种平衡一般能够维持数秒时间；发泡过程中产生的大量气泡并不稳定，很快就会破裂。该工艺避免了由于路面高度增加而对排水沟、里程碑、标志牌、路肩缘石等公路附属设施进行调整的费用支出。同时施工速度快，程度地减少了对道路通行的影响，改善了道路状况。路面冷再生混合料因其中掺加了比例的旧料和再生剂，故其配合比设计与普通的新拌混合料配合比设计有所不同。美国某些州已在利用Superpave的方法来设计再生沥青混合料。日本有关人士对再生沥青混合料马歇尔试验提出了有别于普通沥青混合料的具体技术指标。研究沥青混合料随使用年限发生的变化对沥青路面再生利用非常关键，因为它直接影响再生路面的性能，因此对旧沥青路面的评价在路面再生的工艺中非常重要。

（1） 根据旧沥青路面不同的破坏状况，确定适宜的取样频率，钻芯取样以获得有代表性的样品。

（2） 对旧沥青混合料采用抽提法, 分析矿料级配、集料性能的变化。

（3） 采用旋转蒸发的工艺提取老化沥青，并采用针入度分级体系以及Superpave的PG分级体系分别进行分析研究，比较老化沥青和新鲜沥青的性能差异。

（4） 根据老化沥青的性能选择合适的稳定剂及掺量，使再生后的沥青满足路用性能要求。

排水性铺装旧料的再生利用排水性铺装可将道路表面的雨水迅速排出，提高车辆行走安全性，同时有效降低道路交通产生的噪音。如上所述，在排水性铺装中使用的排水性混合物中，除了采用黏度较高的“聚合物H型改性沥青”之外，大量的骨料也被使用，成为一种特殊的材料。因此，排水性铺装旧料的的再生利用比较困难。关于排水性铺装旧料再生利用的课题，主要有废弃物的分别收集和再生骨料的分别储藏。

从欧美等发达沥青路面再生利用技术研究发展的状况来看，这些都特别重视再生实用性的研究，他们在再生剂的开发以及实际工程应用中的各种挖掘、铣刨、破碎、拌和等机械设备研制方面都取得了很大的成就，正逐步形成一套比较完整的再生实用技术，并且达到了规范化和标准化的程度。国外对沥青再生机理的理论研究较少，但在再生剂的再生效果、再生沥青混合料的路用性能等方面积累了丰富的数据，进行了深入的研究，为沥青路面再生技术的可操作性提供了科学依据。

我国对沥青路面材料的再生利用研究相对较晚，在早期曾不同程度地利用废旧沥青料来修路，但都将其作为废料再利用考虑，一般只用于轻交通道路、人行道或道路垫层。1983年建设部下达了“废旧沥青混合料再生利用”的研究项目，由上海市政工程研究所为主，组织相关单位进行过专题研究。当时的主攻方向是把渣油路面加适当的轻油使之软化，来代替常规沥青混合料。1991年6月发布了CJJ43-1991《热拌再生沥青路面施工及验收规程》，提出了再生沥青混合料所用的矿料、沥青的品质和混合料的技术要求，应符合不用废料的普通沥青混合料的相关要求，对原路面性能评价、再生剂的选择、施工工艺等方面阐述较少，不能很好的指导施工。我国从80年代中后期开始进行大规模的公路建设，人力、物力的不足及对沥青再生技术不够重视，致使我国对这方面研究的深化与延伸基本处于停滞状态。但由于缺乏必要的理论指导及科学的设计方法和机械设备的支持，目前在我国旧料再生并没有在实际工程中得到大量应用，主要原因在于：

（1）国内沥青路面再生设备的研究与开发大大落后于欧美。尽管国产沥青路面再生设备近些年来有了的发展，但和国外产品相比，我们在品种规格、技术性能及总体技术水平上仍有较大的差距。有关沥青路面铣刨、加热和复拌工作过程的理论研究，在国内显得非常薄弱，在铣刨作业阻力的实际计算以及铣刨转子切削速度、机器作业速度与铣刨厚度对铣刨作业阻力的影响上还缺乏的定量分析，再生设备的温度控制和拌和设计还需要进一步改进。

（2）国内沥青再生剂研制工作至今仍处于起步阶段，未形成系列再生剂产品进行推广应用。国外从20世纪70年代石油危机后开始再生剂研制工作，迄今为止，在国外特别是美国已有许多种再生剂应用于路面再生，形成再生利用技术，并达到标准化的程度。我国是从20世纪80年代开始沥青路面再生利用研究的，再生剂的研制工作至今基本上还处于起步阶段。而今一些高等级公路已陆陆续续进入了维修或改建期，废旧沥青混合料的再生利用已引起了有关部门的日益重视。作为沥青路面再生利用的关键材料和技术之一，开发再生剂也就成了亟待研究的课题。

（3）国内对各种沥青路面再生方式的结构设计、混合料设计、路用性能的研究较零散，未成系统，不能很好指导目前重交通高等级公路的再生利用。不论是哪种再生方式，如厂拌热再生、厂拌冷再生、就地热再生等，近期研究零散地将其应用到高等级公路的基层或下面层，但到目前为止，都没有系统深入的进行沥青路面再生利用的研究，已有研究成果不足以指导今后大规模的旧沥青路面再生利用。

3   冷再生施工设备

3.1   铣刨再生机

工艺流程为：将新骨料运送到道路表面上→铣刨现有旧路达到要求的深度，在搅拌旧料和新料的同时，添加新粘结剂(水泥洗浆或乳化沥青或泡沫沥青)和需要的再生添加剂→摊铺和碾压。再生机可变速控制，切削深度为500mm。

3.2   沥青混合料冷再生列车

它是按照沥青混合料生产工艺利用新加骨料和就地铣刨出来的旧沥青摊铺材料，采用低温再生处理工艺，可生产贫水泥混凝土、乳化沥青混合料和泡沫沥青混合料的自行式设备。工艺流程为：新骨料运送到道路表面→将现有旧路铣刨至要求的深度→装料，搅拌，同时添加新粘结剂(水泥和(或)乳化沥青或泡沫沥青)和需要的再生添加剂→再生混合料的转送，摊铺和碾压。需指出，该设备中装有粒径为25~35mm的圆盘式筛分装置，对收集和输送来的骨料进行筛分，超规格材料由破碎装置破碎成30~35mm；骨料及粘结剂均采用称重计量，连续检测骨料的湿度，配比准确；采用连续式双卧轴搅拌机，搅拌缸带液压找平机构，可以补偿路面变化所引起的倾斜，同时可利用它来控制搅拌时间。

3.3   厂拌冷再生工艺及设备

工艺流程为：铣刨/翻松现有的旧路→回收材料的运输→贮料堆→将回收材料和新骨料通过输送/称量进入厂拌再生设备→添加粘结剂(水泥或乳液或泡沫沥青)和需要的再生添加剂→拌和好的材料装入自卸车，运输到施工现场→摊铺和碾压。显然，这种设备在道路施工时也可用于稳定材料的生产。以上各种冷再生工艺生产的混合料，主要用于低载荷交通道路，或用于道路基层，一般48h就可开放交通，但当粘结剂用水时，需要更长的搅拌时间，并且需要数天后才能铺设完成。

4   结束语

就工程造价而言，冷再生施工工艺相比路面新建节约近50%的投资，施工周期也大幅缩短，由于冷再生技术的节能、环保和绿色施工，其间接产生的社会和环境效益甚至比实际取得经济效益更大，因此目前在各地得到了普遍应用。