郭小宏

（重慶交通大學 經(jīng)管學院，重慶 400074）

瀝青路面在建成使用一定年限后，由于受多種因素影響，原路面混合料的性能會發(fā)生變化，不能滿足路用性能要求。在山區(qū)公路瀝青路面的使用中，由于環(huán)境狀況和技術狀況復雜，原路面混合料的性能變化更快、變異性更大。這樣在恢復路面性能的養(yǎng)護工程中，會產(chǎn)生大量的黑色固體廢棄物。這些黑色固體廢棄物實質是不能達到瀝青路面結構層性能要求的舊瀝青路面材料，若將其廢棄，將給公路沿線帶來嚴重的環(huán)境污染與生態(tài)破壞。所以在山區(qū)公路養(yǎng)護中，考慮到環(huán)境保護的特殊要求，恢復瀝青路面性能所采用的養(yǎng)護技術，一定要符合資源節(jié)約、節(jié)能減排的綠色養(yǎng)護要求，將養(yǎng)護與資源循環(huán)利用相結合。

在公路養(yǎng)護中，若能將大量的黑色固體廢棄物重新加以循環(huán)利用，將這些不能達到瀝青路面結構層性能要求的舊瀝青路面材料加工成符合路面結構層性能要求的材料，既能滿足公路養(yǎng)護對混合料的需求，同時也能避免公路養(yǎng)護中舊料對環(huán)境的污染與破壞、緩解公路養(yǎng)護資金壓力，因此瀝青路面廠拌熱再生技術就成了必然的選擇。

然而，瀝青路面廠拌熱再生技術對原瀝青路面材料性能的穩(wěn)定性要求較高，這與實際的黑色固體廢棄物性能變異性大、穩(wěn)定性差形成較大矛盾。因此，分析研究公路黑色固體廢棄物的性能與變異性，掌握其性能和變異的變化規(guī)律，采用針對性的預處理技術，將黑色固體廢棄物加工成各項性能相對穩(wěn)定、符合瀝青路面廠拌再生對原材料性能要求、能夠形成不同規(guī)格的再生材料原材料——RAP基準料，就變得十分重要。我們將這一技術稱為“舊瀝青路面材料基準料合成技術”。

表1 某高速公路瀝青路面不同車道黑色固廢性能變化情況

1 公路黑色固體廢棄物的性能與變異

（1）路面不同的行車道，由于承受的車輪荷載不同，導致不同車道、不同路段固廢的瀝青含量、集料級配的變化不同。表1為國內某條高速公路養(yǎng)護前不同車道固體廢棄物的性能變化情況；表2為同一高速公路不同路段固體廢棄物的性能變化情況。表1與表2說明：同一高速公路路面在通車運行多年后，由于路面所處的環(huán)境與技術狀況不同，養(yǎng)護中不同車道、不同路段的固廢性能是不同的。

（2）同一路段、不同年限路面固廢的瀝青含量、集料級配的變化。圖1為國內某條高速公路養(yǎng)護前同一路段、不同年限路面固廢的級配變化情況；表3為同一路段、不同年限路面固廢的瀝青性能變化情況。

圖1篩分曲線顯示：大粒徑粗集料幾乎沒有，說明固廢材料中原來大粒徑集料基本上已經(jīng)破碎轉化為小的集料；與規(guī)范AC-20Ⅰ相比，大于13.2mm的顆粒明顯比規(guī)范減少，而4.75 9.5mm的顆粒則比規(guī)范明顯偏多。表3說明：使用5年和10年的固廢材料中，舊瀝青3大指標的值在規(guī)范要求之外；與原始新瀝青比較，針入度、延度降低，軟化點升高，說明2個年限的瀝青都有不同程度的老化；10年舊瀝青的針入度和延度比5年舊瀝青低，軟化點則比較高，說明了瀝青的老化程度隨著使用年限的增加而增大。

圖1、表1-表3說明：由于原路面設計、施工和不同的外界運行環(huán)境，加之后期路面養(yǎng)護情況不同，同一時期公路養(yǎng)護中產(chǎn)生的公路黑色固體廢棄物其性能呈現(xiàn)較大變化與差異性。

2 公路黑色固廢轉化成瀝青路面再生原材料的機理

如果將公路黑色固廢作為一種可以利用的資源，通過循環(huán)利用的途徑，將其變?yōu)闉r青路面養(yǎng)護中的熱拌瀝青混合料，對不同來源的黑色固廢而言，最重要的問題是解決黑色固廢性能變異性大、穩(wěn)定性差與瀝青路面廠拌熱再生技術對原瀝青路面材料性能的穩(wěn)定性要求較高所形成的矛盾。

“舊瀝青路面材料基準料合成技術（Reference Material Synthetic Technology of Hot Mix Recycled Mixture，簡稱：基準料合成技術 RMS-HMR）”就是針對這一問題，采用針對性的預處理技術，將實際黑色固廢中的集料級配、瀝青含量與瀝青老化程度的變異情況進行控制，將其加工成各項性能相對穩(wěn)定、符合瀝青路面廠拌再生對再生原材料要求的一種綠色公路養(yǎng)護技術。

RMS-HMR通過以下4個工藝過程實現(xiàn)降低黑色固廢性能的變異性，提高穩(wěn)定性，并將黑色固廢加工成不同規(guī)格要求、性能穩(wěn)定的熱拌再生混合料原材料——基準料。

（1）使用柔性破碎技術，分別對不同來源的黑色固廢進行破碎、篩分與分檔，并分別堆放。不同來源的黑色固廢性能不同，采用柔性破碎技術分別破碎，可使不同來源的黑色固廢性能保持穩(wěn)定，避免變異性的擴大；對破碎后的材料進行篩分與分檔，根據(jù)當?shù)爻Ｓ玫臒岚柙偕鸀r青混合料類型與目標級配，將材料分成2 5檔并進行篩分。分檔較多時，同一檔料的均勻性就越好，但堆放的堆數(shù)也越多。按照《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》（JTG F41-2008）的要求：RAP最大粒徑應小于再生混合料的最大公稱粒徑。根據(jù)RAP的最大公稱粒徑，理論上可以將破碎后的黑色固廢分成以下檔：0 4.75mm，4.75 13.2mm，13.2 16mm，16 19mm，19 26.5mm或近似檔位的黑色固廢顆粒料。

表2 某高速公路瀝青路面不同路段黑色固廢性能變化情況

圖1 某高速公路同一路段、不同年限路面（AC-20Ⅰ)固廢的級配變化情況

表3 某高速公路同路段不同年份的路面固廢瀝青（70號A級）瀝青性能變化情況

（2）對不同料源與檔位的黑色固廢顆粒料進行綜合性能與變異性分析，并對同一檔位而且性能相近、但料源不同的黑色固廢顆粒料進行混合。根據(jù)《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》（JTG F41-2008）中規(guī)定，對不同料源與檔位的黑色固廢顆粒料堆的材料性能與變異性進行取樣分析，包括含水量、原瀝青的老化情況、油石比、級配等；通過比較不同顆粒料堆的材料性能與變異性，對同一檔位且性能相近、但料源不同的黑色固廢顆粒料堆進行混合，以減少顆粒料堆數(shù)量；對混合后不同檔位的黑色固廢顆粒料材料再次進行綜合性能與變異性分析，以確定不同檔位的黑色固廢顆粒料材料有利于不同規(guī)格基準料的合成。

（3）根據(jù)再生瀝青混合料目標級配與各檔位黑色固廢顆粒料的配比與變異性，以黑色固廢顆粒料的實際配比與變異情況為基礎，通過運用灰色關聯(lián)法計算，進行適用于瀝青路面廠拌再生技術的再生材料原料合成設計。按最接近再生瀝青混合料目標級配的要求，確定每一檔黑色固廢顆粒料的比例，并按確定的比例，將各檔黑色固廢顆粒料充分混合，成為用于某一再生瀝青混合料目標級配設計的基準料。

（4）檢驗基準料級配。若基準料關鍵篩孔與再生瀝青混合料目標級配中值距離絕對值的平均值K0、變異系數(shù)CV都小于目標級配上下限對應的值，則用于該再生瀝青混合料目標級配設計的基準料合成成功?；鶞柿霞壟湓浇咏繕思壟?，則添加新集料就越少，就越節(jié)省資源。

3 公路黑色固廢轉化瀝青路面再生原材料——基準料的生產(chǎn)過程

將公路黑色固廢作為一種可以利用的資源，則公路黑色固廢轉化成瀝青路面再生原材料——基準料的合成生產(chǎn)過程為：RAP料就地預處理 → RAP料破碎 → RAP料篩分 → 不同檔位RAP顆粒料儲存 → 不同規(guī)格基準料拌合 → 不同規(guī)格基準料儲存。

3.1 舊瀝青路面材料分段移除

（1）舊瀝青路面標識與分段。根據(jù)舊路面材料的性能調查情況，依據(jù)舊路面材料的品質差異，對不同品質的舊路面材料所處路段進行標識與分段。品質差異不大的舊路面材料可用相同的標識。

（2）舊瀝青路面材料移除。利用舊瀝青路面材料移除設備，根據(jù)已經(jīng)標識的路段進行路面材料的移除。當采用路面翻松設備移除原路面材料時，對同一標識路段內的翻松材料可以就地進行預處理，并將處理后的材料運至后場堆放。不同標識路段內的材料應分別堆放。當采用路面銑刨設備移除原路面材料時，對同一標識路段內的路面材料應分層銑刨，并運至后場堆放。不同標識路段內、不同結構層的材料應分別堆放。

（3）舊瀝青路面材料堆放。嚴禁將不同性質的舊瀝青路面材料混合堆放。當不同路段的舊路面材料性能相近時，可以混合堆放。

3.2 舊瀝青路面材料破碎與篩分

（1）舊瀝青路面材料的破碎。應考慮到本年度（或季度）內，對本地區(qū)廠拌再生瀝青混合料不同類型與基準料不同類型的需要。一般情況下，舊瀝青路面材料破碎后形成的料粒徑范圍應在本地區(qū)基準料不同類型的需要范圍。

（2）舊路面材料的破碎方式。采用柔性破碎機或專用的RAP料破碎機，對塊狀黑色固廢進行破碎處理。柔性破碎技術采用讓雙輥式破碎機2個滾軸的轉動速度不同，同時輥子遇到過硬或不可破碎物時可以自動退讓，可使塊狀的黑色固廢在破碎過程中沿輥子表面切線方向受到較大切向力，這樣在法向壓力與切向剪力的共同作用下，使得黑色固廢的破碎過程呈現(xiàn)出一種復雜的揉搓作用。在這種揉搓作用下，塊狀黑色固廢中不同粒徑的顆粒料沿著結合的界面被揉搓分離，被分解成更小粒徑的顆粒料。這一過程稱為揉搓分離過程，提出的這一技術稱為黑色固廢柔性破碎技術。通過柔性破碎與篩分降低黑色固廢性能的變異性，提高了穩(wěn)定性。

在技術條件許可時，也可采用RAP料破碎機破碎舊瀝青路面材料。該設備作業(yè)時，對集料破壞較少，能夠保證材料的原有級配。

（3）篩分與檔位。破碎后的舊瀝青路面材料應進行篩分，應根據(jù)本地區(qū)基準料不同類型的需要范圍，進行分檔與選擇檔位。

為了精確控制黑色固廢的變異性，提高黑色固廢在再生混合料中的摻配率，黑色固廢顆粒料粒徑應控制在0 4.75mm、4.75 13.2mm、13.2 16mm、16 19mm、19 26.5mm等檔位或近似檔位。一般情況下，篩分的檔位應劃分為3擋：0 4.75mm、4.75 9.5mm、大于9.5mm。

對于不同來源地的黑色固廢，應分別破碎后，分別篩分；對于不同來源地、但性能相近的黑色固廢，經(jīng)充分混合、破碎后，應一同篩分。黑色固廢經(jīng)過篩分，形成了規(guī)格不同、但性能穩(wěn)定的黑色固廢顆粒料。

（4）細料的有效利用。0 4.75mm檔位的細料中含有大量老化瀝青，但同時可能含有大量泥土。為了減少0 4.75mm檔位老化瀝青的流失，避免泥土對該檔料的污染，在舊瀝青路面材料移除前，應對原路面進行清潔，掃除泥土及污染物。

3.3 黑色固廢顆粒料拌合

（1）黑色固廢顆粒料拌合設備作業(yè)參數(shù)的確定。根據(jù)擬合成的基準料類型及各檔黑色固廢顆粒料在該類型基準料中的投放比例，分別調整拌合設備配料系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)。當初步拌合出的基準料集料級配符合該類型基準料設計級配時，配料系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)即可予以確定。

（2）瀝青再生劑供給系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)確定。當確有必要在黑色固廢顆粒料拌合階段，再生黑色固廢顆粒料的舊瀝青時，應按瀝青再生劑的選用要求與確定的劑量，調整并確定瀝青再生劑供給系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)。

（3）黑色固廢顆粒料上料。利用裝載機將相關檔位的黑色固廢顆粒料按要求供給拌合設備配料系統(tǒng)。一種檔位的黑色固廢顆粒料，對應配料系統(tǒng)1個料斗。正常生產(chǎn)中，配料系統(tǒng)各料斗中黑色固廢顆粒料不能出現(xiàn)短缺。

（4）基準料拌合。攪拌機拌合RAP顆粒料時，攪拌軸的作用速度應穩(wěn)定，避免忽快忽慢。黑色固廢顆粒料的拌合時間不宜過長，防止離析。具體拌合作業(yè)參數(shù)以拌合出的基準料中各粒徑黑色固廢顆粒料分布均勻為宜。

（5）基準料出料。拌合好的基準料直接卸給自卸汽車或成品料皮帶輸送機進行存儲。

表4 基準料合成生產(chǎn)過程的質量控制標準

3.4 基準料合成生產(chǎn)過程的質量控制

基準料合成生產(chǎn)中，其質量應滿足表4的要求。

4 技術應用效果

截止到2017年底，本技術先后在貴州江口、銅仁的多個國道、省道的公路改擴建工程中得到應用，累計里程達35km。在應用本技術前，該地區(qū)采用廠拌熱再生技術處理黑色固廢的效果不明顯，每噸熱拌再生瀝青混合料中黑色固廢摻量在15%，并且熱再生混合料質量不穩(wěn)定。應用本技術后，每噸熱拌再生瀝青混合料中的黑色固廢摻量實際為40%以上，目前依托工程的技術觀測時間已經(jīng)超過4年。

依托工程應用的技術效果為：通過對黑色固廢采用本文提出的RMS-HMR技術，與新拌瀝青混合料相比，可將每噸熱拌再生瀝青混合料中的黑色固廢摻量實際提高到40%以上；利用本技術拌制的再生瀝青混合料質量穩(wěn)定，滿足規(guī)范要求。

依托工程應用的經(jīng)濟與環(huán)境效果為：每噸熱拌再生混合料可節(jié)約新集料390kg，節(jié)約新瀝青9.5kg，減少黑色固廢400kg，減少CO2排放量2.4kg。在項目實施中，節(jié)約瀝青路面直接養(yǎng)護費用10%左右。

貴州的依托工程實踐證明：RMS-HMR技術具有良好的經(jīng)濟效益，顯著的社會效益與環(huán)境效益。