沥青再生利用技术

沥青路面再生利用技术

哈 尔 滨 工 业 大 学 道路与轨道工程系

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一. 概述

⏹1. 问题

（1）如何处置每年数百万吨的沥青路面废料？ （2）石料、沥青从何而来？

（3）如果废弃会产生什么样的后果？ （4）如果利用又会产生什么样的效益？ （5）如何利用，采取什么方式，什么设备？

●2. 解决办法

废旧沥青再生——有效途径

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主要内容

⏹概述

⏹再生利用的意义 ⏹再生的现状 ⏹再生的种类

⏹沥青路面再生技术*

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一. 概述

⏹沥青路面再生是指采用专用机械设备对旧沥青路面或者回收沥青路面材料RAP（Reclaimed asphalt

pavement）进行处理，并掺加一定比例的新集料、新沥青、再生剂（必要时）形成路面结构层的技术。 ⏹按拌制和施工温度的不同，可分为热再生和冷再生；按施工场合和工艺的不同，可分为厂拌再生和就地再生。

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一. 概述

沥青再生原理

⏹实质是路面材料中的结合料发生了老化。

化学分析：其油分减少，沥青质增加；

⏹饱和分 芳香分 胶质 沥青质

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一. 概述

沥青再生原理

⏹路用技术指标：针入度减少，软化点上升，延度降低。 ⏹流变性质的变化：粘度增大，非牛顿性质增强 ⏹使用再生剂恢复沥青的路用性能

常用的再生剂有：机油、润滑油、玉米油等。 主要作用：

⏹降低旧沥青的软化点；

⏹与旧沥青互融，便于与新沥青均匀混合成一体； ⏹能调节旧沥青的有机成分，提高抗老化性能。

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二、再生的意义

（3）环境保护

⏹石油沥青主要元素除碳和氢外，硫占第三位。其化学惰性使其难于降解，长期影响周边的生态和居民食物和饮水健康。 ⏹乳化沥青的冷再生，其生产使用过程能大大降低环境污染，降低有害物质挥发，有利于改善施工人员的工作环境。

（4）经济效益

⏹据美联邦公路管理局调查，旧沥青路面再生利用可节约材料费53.4%，降低造价25%左右，沥青节约50%。1980年美国使用了约5000万t旧路面材料，节约投资达3.95亿美元。 ⏹我国20世纪80年代经验表明，铺筑再生沥青路面，材料费节约45-50%。降低工程造价20-25%。

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三.国内外沥青再生技术现状

⏹1973年石油危机爆发，燃油供应困难, 砂石材料供应不足。 ⏹1974年开始研究沥青路面材料再生技术

⏹1977年成立了“沥青再生委员会”，出版了第一 本系统论述沥青路面再生技术的报告 ⏹1981年40个州使用的数量就达到350万吨 ⏹1985年再生沥青混合料的用量就猛增到近2亿吨

⏹1981年美国交通运输研究委员会编制出版了《路面废料再生指南》，美国沥青协会出版《沥青路面热拌再生技术册》 ⏹1983年出版《沥青路面冷拌再生技术手册》。

⏹现在，美国再生沥青路面材料的应用已经非常普遍，而且美国仍在继续进行研究，如全厚式沥青路面的再生利用。

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三.国内外沥青再生技术现状

1. 美国

19世纪末至20世纪初，可查到的第一个关于再生技术的专利发表于1898年。1915年美国Warren Brothers公司，在它销售的小册子中指出该公司生产的移动式搅拌设备“可成功地加热和再生现有沥青路面刨下的薄片，并在成品混合料的成本上获得可观的节省”。 随后的15-20年内，美国东部城市区域曾生产过可观数量的沥青路面再生料。随着新炼油厂的建立，沥青供应大大增长，价格不断下跌，这一趋势逐渐停顿下来。

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三.国内外沥青再生技术现状

2.日本

⏹1976年开始进行沥青路面材料再生技术的研究。

⏹到1980年厂拌再生的热拌混合料累计已达50万吨，路面废料再生利用的数量已经超过50%。

⏹1984年7月，日本道路协会出版《路面废料再生利用技术指南》，并且就有关厂拌再生技术编制成了手册。

3. 前苏联

⏹前苏联1966年出版《沥青砼废料再生利用技术的建议》。 ⏹1979年出版《旧沥青混凝土再生混合料技术准则》，提出了适于各种条件下路面再生利用的方法。

⏹1984年出版《再生路用沥青混凝土》，详细阐述了路拌再生和厂拌再生的方法。

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三.国内外沥青再生技术现状

4. 欧洲-发展较晚

⏹20世纪70年代中期，德国、荷兰、芬兰等国家相继进行了小规模试验。

⏹德国较快，它首先将厂拌再生料应用于高速公路路面养护，到1978年已经将全部废旧沥青路面材料加以再生利用。 ⏹芬兰，现在几乎所有的城镇都组织废旧路面材料的收集和储存工作 ，近年来在重交通道路上也开始应用。

⏹法国公路局现在对再生技术也颇为重视，在高速公路和一些重交通道路的修复工程中也开始逐步推广应用这项技术。 ⏹目前，欧洲的EAPA发表了《道路工程再生利用战略》白皮书，证明旧沥青混凝土路面的再生利用率为75～100％；

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（一）厂拌热再生技术

⏹1．厂拌热再生混合料的配合比设计

⏹旧沥青混合料的回收

⏹确定旧路面材料的掺配比例

⏹选择再生剂和新沥青材料，并确定其用量 ⏹选择集料，确定新旧集料的配合比例

⏹检验再生沥青品质，并确定再生混合料最佳油石比 ⏹

根据路用要求，检验再生混合料的物理力学性质

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（二）就地热再生

⏹采用专用的就地热再生设备，对沥青路面进行加热、铣刨，就地掺入一定数量的新沥青混合料、新沥青、再生剂，经拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现对表面一定深度范围内的旧沥青混凝土路面再生的技术。 ⏹优点：a) 不需要搬运废料不需要堆放场地 b) 100%地利用旧料 ，不受大的交通流限制 c) 施工产生的振动、噪音小

⏹适用条件：适于基层承载力良好，因面层疲劳而龟裂、车辙、破损的路面。损坏波及到基层以下时原则上不适用。

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（二）就地热再生

⏹加热机、热耙松机 、沥青撒布机、摊铺机、压路机

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（三）沥青路面就地冷再生技术

⏹可以用来修复原有路面的车辙、养护时的补丁以及荷载导致的路面块状开裂。适用于对环境要求比较高的地方 。 ⏹优点：

（1）简化施工程序，不存在旧路材料的运输和弃置问题 （2）修补各种类型的路面损害

（3）改善原有路面的几何性状以及横断面坡度 （4）通过基层承载力的提高，提高路面等级

（5）施工工序的简化使工期缩短，大大降低了工程费用 （6）可以延长施工季节，不受特殊气候条件的影响

（7）现场无需加热沥青，减少了环境污染，满足环保要求

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（三）沥青路面就地冷再生技术

•就地冷再生工艺

就地冷再生中十分重要的是实验室评估工作，包括： ⏹ 确定铣刨的深度和进行旧沥青混合料的采样 ⏹ 确定采样材料的含水量

⏹ 对乳化沥青进行破乳时间和拌和试验以及其它特性的测定 ⏹ 确定添加剂的类型和用量

⏹ 进行马歇尔试验以确定最佳沥青用量

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• 就地冷再生工艺

⏹铣刨旧路面至要求深度

⏹将铣刨翻松的材料送至筛分--破碎装置进行进一步处理至规定的最大粒径 ⏹经筛分处理后的材料输送至皮带秤进行称量

⏹秤量后的材料送入搅拌装置中与经计量的乳化沥青或改性乳化沥青以及沥青再生剂进行搅拌 ⏹拌和后的材料从搅拌锅直接卸至铣刨后旧路面上形成料垄 ⏹冷拌混合料由采集升运机输送至摊铺机料斗 ⏹由摊铺机摊铺，并最后由压路机碾压成型

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（三）沥青路面就地冷再生技术

⏹撒料机、平地机、铣刨机、再生机、摊铺机、压路机

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（三）沥青路面就地冷再生技术

•就地冷再生设备

进一步发展为将筛分／破碎／搅拌组织在一台机器上，成为由铣刨机和筛分／破碎／搅拌联合机组组成二列式就地冷再生列车。

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•就地冷再生技术的优点

⏹不需任何原材料的运输（除少量的乳化沥青添加剂外），节省了大量运输费用 ⏹不需对原材料进行加热，节省大量能源

⏹全部旧沥青路面材料就地再生利用，节省了大量宝贵资源 ⏹施工效率高，开放交通快

⏹工程成本低廉，通常只有新建路面的70～80% ⏹粉尘、烟气等环境污染降至最小 ⏹避免了废旧沥青材料引起的环境问题

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（三）沥青路面就地冷再生技术

•就地冷再生设备

就地冷再生常采用列车式的设备来实现，由一台铣刨机和分别安装在二台自行式底盘上的筛分／破碎／搅拌装置组成。

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就地冷再生联合机组

最新的技术是将铣刨、筛分、破碎、搅拌集合于一体的就地冷再生联合机组。

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（三）沥青路面就地冷再生技术

• 就地冷再生技术的应用

⏹适用于由于沥青面层引起的各种结构性损坏 ⏹不适用于表面层的病害和由于基层和路基病害造成的面层损坏

⏹就地冷再生技术可以用于许多场合的沥青路面结构性翻修：

⏹一般公路的旧路翻修

⏹高等级公路的中面层翻修 ⏹各类道路的结构性补强

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（四）全深式就地冷再生技术

⏹全深式就地冷再生技术是从路拌技术的基础上发展起来的,用来对基层进行重建的翻修技术。 ⏹主要工序

⏹将旧路面进行铣刨、翻松至基层的一定深度 ⏹加入乳化沥青等添加剂进行就地拌合 ⏹

整平成形并碾压至要求的压实度

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2）全深式就地冷再生技术的优点

⏹旧沥青路面和基层材料全部就地再生利用，节约了资源、降低了运输费用

⏹在翻修路面的补强问题上有着很大的灵活性

⏹没有加热、就地拌和、不需往返运输再生料，节省了大量能源

⏹可以校正路面的纵向和横向轮廓

⏹单机施工、生产效率高而装备投资低

⏹粉尘和烟气污染很小、废料完全利用，减轻了环境污染

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1）全深式就地冷再生工艺

⏹全深式就地冷再生工艺为加强和改建基层提供了可能性 ⏹在处理过程中翻松的基层处于开放状态，工程师可选择各种合适的添加剂，例如水泥、氯化钙、石灰、粉煤灰、泡沫沥青等

⏹也可加入适当的新粘结剂和集料

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（四）全深式就地冷再生

3）全深式就地冷再生技术的应用

⏹适用于需要对整个路面进行翻修的场合

⏹特别适用于需要对基层进行补强性改建的场合

⏹可解决基层和底基层中发生的浸水、沉陷、裂缝等病害 ⏹不适用于表面层的翻修

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常与其他沥青路面面层翻修技术联合使用作为对基层进行翻修处理的方法

⏹也可用于一般道路的面层翻修和乡村道路的翻修

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（五） 厂拌冷再生

⏹厂拌冷再生是指将回收沥青路面材料（RAP）运至拌和厂（场、站），经破碎、筛分，以一定的比例与新集料、沥青类再生结合料、活性填料（水泥、石灰等）、水进行常温拌和，常温铺筑形成路面结构层的沥青路面再生技术。

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（五） 厂拌冷再生

⏹对旧料的破碎有着较高的要求。厂拌冷再生施工旧料中所含的沥青不可能像热法再生那样能和新沥青材料充分交融，而需要在气温较高的季节经过长时间的行车反复碾压，新、旧沥青调整位置，才能发生某种程度的融合。

⏹生产过程几乎不需要专用设备就可实现。对于不能热再生回收的旧料(如改性沥青混合料、老化严重难于再生的混合料)，可以有效解决旧料废弃和环境污染等问题。

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