循環(huán)經(jīng)濟中的瀝青路面回收材料再利用研究

李從軍

（中交西安筑路機械有限公司，陜西 西安 710200）

改革開放40年中國經(jīng)濟的騰飛史，也是中國公路建設(shè)爆發(fā)式增長的發(fā)展史，全國范圍在“要想富先修路”政策的引導(dǎo)下，工程規(guī)模越做越大，工程質(zhì)量越做越高，工程技術(shù)越做越先進。到2019年末，中國公路總里程已達484.65萬km，其中高速公路達14.26萬km，國道、省道超過73.5萬km，縣鄉(xiāng)以下公路超過400萬km。而對于瀝青路面的設(shè)計使用年限，一般沿用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是高速公路的使用年限15年、 二級公路12年、三級公路10年、四級公路8年。目前，新建與改擴建已經(jīng)形成了龐大的筑路市場規(guī)模，筑路事業(yè)迅猛發(fā)展的同時，人地相爭、開礦取石等也為自然環(huán)境保護造成了巨大的壓力。在國家實施保護環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的大背景下，筑路事業(yè)如何在既能取得長足發(fā)展、為國民經(jīng)濟發(fā)展保駕護航的前提下，踐行保護綠水青山就是保護金山銀山，發(fā)展公路修筑材料的再回收循環(huán)利用顯得尤為重要。

施工企業(yè)的發(fā)展也逐漸從粗放型管理向精益管理轉(zhuǎn)變，通過精細化管理，不斷提高施工技術(shù)和工藝研究，不斷挖掘成本潛力。在企業(yè)生存發(fā)展的新階段，公路瀝青修筑材料的再回收循環(huán)利用技術(shù)發(fā)展情況也必然成為公路施工企業(yè)的關(guān)注重點之一。

以2020年以后中國公路總里程將達到500萬km為標(biāo)志，已建成的在運營瀝青路面的養(yǎng)護、翻建、改擴建的規(guī)模和公路增量建設(shè)規(guī)模相比，已經(jīng)處于市場主體地位。而在舊有公路的瀝青面層翻新重鋪施工中，銑刨出的廢舊路面材料的合理利用與無害化處理已經(jīng)成為每一個公路施工企業(yè)必須面對的重大課題。中交西安筑路機械有限公司通過旗下路面工程分公司的大量施工實踐，對瀝青拌合設(shè)備和施工工藝不斷進行改良、試驗研究，針對不同設(shè)計要求的舊路面瀝青材料回收再利用中質(zhì)量把控的難點和目前很多施工企業(yè)在進行回收再利用施工中出現(xiàn)的失誤，提出了系統(tǒng)解決問題的思路。

1 瀝青路面回收材料再利用的現(xiàn)狀和存在的問題

中國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施和循環(huán)經(jīng)濟概念從提出到全面推廣也就短短的20多年。在筑機行業(yè)，中交西安筑路機械有限公司早在20世紀(jì)90年代以交通部引進吸收德國邊寧荷夫瀝青攪拌站技術(shù)為契機，就開始了舊瀝青路面材料的回收利用工藝及裝備研究。公司調(diào)研考察了西歐和美國就地冷再生的施工工藝與裝備，針對舊路銑刨、瀝青、添加劑等新材料添加、就地拌合、鋪筑碾壓等聯(lián)合作業(yè)的“銑刨再生攤鋪列車”概念性施工工藝和設(shè)備進行了跟蹤引進和開發(fā)等工作。但因為國內(nèi)道路的特殊性和再生施工后路面質(zhì)量等級降低等問題，該工藝沒有大面積推廣，只有零星的幾條道路采取了此工藝。但該工藝進入中國市場卻打開了國內(nèi)瀝青路面回收材料再利用研究的大門，就地冷再生、場拌熱再生、泡沫瀝青、改性瀝青、各種添加劑層出不窮，中國瀝青路面再生循環(huán)利用研究得到迅速發(fā)展。

十八大以后，國家把環(huán)境保護提升到戰(zhàn)略高度，“綠水青山就是金山銀山”的提出，終結(jié)了路面筑路材料取之不盡、用之不竭的神話，筑路地材價格普遍快速上漲。雖然增加了筑路成本，但客觀上卻起到了倒逼舊路面回收材料再利用的作用。所以，最近5年也是中國路面材料回收再利用技術(shù)應(yīng)用加速推廣的5年。

總體而言，我國瀝青路面材料回收利用的實踐走過了3個階段：

第1階段，以就地冷再生工藝的試應(yīng)用階段為代表。這個階段的特點是不加區(qū)分的全部利用了舊路面銑刨材料，雖然也嘗試了添加新瀝青和新集料，但施工結(jié)果存在的普遍問題是再生路面達不到設(shè)計要求。原因有3個方面：（1）原有老舊路面本身施工質(zhì)量不佳，材料控制不嚴(yán)格。例如早期瀝青公路普遍使用了回收粉，當(dāng)時的采石場普遍質(zhì)量意識淡漠，對表土清理不干凈，造成早期路面材料中含泥量控制不達標(biāo)，這樣的舊路面材料用做再生路面的質(zhì)量指標(biāo)根本難以保證。（2）就地銑刨材料把原有路面的下面層、中面層、磨耗層等不同功能的混合料層拌合在一起。這種類似于不分規(guī)格的通料，不管是添加新瀝青還是增加新骨料，都無法有效地控制其變化，使路面的混合料級配不可控，路面的孔隙率、承載力都不可控，所以導(dǎo)致路面使用等級達不到原有標(biāo)準(zhǔn)。（3）就地冷再生設(shè)備本身集合了銑刨、添加、拌和、鋪壓等工序，施工組織中各設(shè)備配合銜接難度較大，對設(shè)備穩(wěn)定性要求也同樣很高，施工局限較大。

第2階段，為了保證新筑路面質(zhì)量不降低，隨著再生料場拌設(shè)備和工藝的不斷優(yōu)化，回收材料添加比例從15%逐步提高到了30%，甚至更高。這個階段最鮮明的特征就是開始不同程度地對回收路面材料進行篩分或分類，通過控制回收料添加比率來保證新鋪筑路面質(zhì)量。理論界也對回收的路面材料再利用有了進一步的細分研究。例如重慶交大郭小宏教授經(jīng)過大量的現(xiàn)場調(diào)研以及與中交西筑公司等單位的長期交流，逐步完善了路面材料回收再利用的細節(jié)管理理論，分層銑刨，分類分倉存放，篩分后分類存放，新舊料再按試驗比例添加使用的方法，舊料新用，從理論上仍然堅持沿襲新材料配合比的控制方法和理論。雖然提高了管理要求，但確實解決了回收材料再利用中的可控性問題。長安大學(xué)焦生杰教授、劉洪海教授長期研究瀝青攪拌設(shè)備和瀝青攤鋪工藝，對未來筑機機械的發(fā)展提出了智能辨識、智能操控、更利于實現(xiàn)材料粒徑、溫度均勻分布控制的原理，將來回收材料的添加率可能達到60%或80%。正是基于中國公路瀝青路面的回收再利用技術(shù)已經(jīng)取得的長足進步，交通部新版本的JTGT5521-2019《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》，已經(jīng)于2019年11月1日正式執(zhí)行，JTGF41-2008版本同時廢止。

第3階段，以近年來路面回收材料多途徑被利用為特征。

第1個途徑是從高等級路面上回收的銑刨材料降級使用到較低等級的道路上。部分高速路在改擴建中，設(shè)計階段已經(jīng)考慮到了回收的銑刨瀝青面層材料應(yīng)用問題，將其場地?zé)嵩偕笥糜阡佒忝裆a(chǎn)路，百分之百得到了利用。

第2個途徑是將回收材料經(jīng)過篩分按配比添加到新材料中，用于鋪筑各個等級的公路瀝青路面，并且隨著技術(shù)、工藝、設(shè)備的不斷改進，回收材料參配率也在不斷提高。西筑、鐵拓、瑪連尼等裝備公司的再生設(shè)備都在激烈的競爭中不斷改進。隨著回收料使用比例的提高和新材料添加比例的減少，2016年以后，西筑為克服回收料加熱后粘性大、側(cè)向輸入拌缸不暢的問題，已經(jīng)將主樓設(shè)計為再生的回收料系統(tǒng)，側(cè)樓為新料添加系統(tǒng)，有效解決了設(shè)備工藝上的瓶頸，促進了路面材料的回收利用，使工作效率得到提升。

第3個途徑是針對瀝青路面的不同功能區(qū)塊，采取不同的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行利用施工。例如2018年動工的京哈高速改擴建工程，設(shè)計方案中就將舊路銑刨料用于鋪筑應(yīng)急停車帶的中粒式泡沫瀝青冷再生柔性基層，采用了發(fā)泡瀝青場地冷攪拌工藝，以不低于150°的瀝青，發(fā)泡加注2.8%的水，瀝青體積膨脹8～10倍，形成體積半衰期12s以上的發(fā)泡瀝青進行冷拌和。經(jīng)檢測對比發(fā)現(xiàn)，拌合成品料含水率控制在5.1%時，取芯效果最好?；厥詹牧蠀⒂帽嚷蔬_到了82.2%。其中回收材料篩分為0～9.5、9.5～33.5兩檔，具體級配見表1。

表1 回收材料的具體級配

伴隨國內(nèi)道路大規(guī)模建設(shè)成長起來的眾多施工單位、設(shè)備制造單位和老牌的各科研院所在新工藝新設(shè)備研究方面不斷創(chuàng)新，不斷深化，使得路面回收材料再利用的方法和途徑得到了全面拓展。同時，市場主體的多元化也使得從改擴建項目單一應(yīng)用向回收材料市場化流轉(zhuǎn)，回收材料被多數(shù)固定瀝青拌合站所回收利用，每噸回收價格在20～60元不等。他們通過對回收瀝青路面材料的篩分、精細化利用，結(jié)合面對的市場服務(wù)對象不同，將適量參比、滿足試驗標(biāo)準(zhǔn)的瀝青混凝土推廣應(yīng)用到了市政道路、縣村道等路面上，既有效利用了回收路面材料，又有效降低了新石場的采挖需求，減輕了環(huán)境壓力。

2 瀝青路面回收材料循環(huán)利用的精細化管理、系統(tǒng)性解決方案及其經(jīng)濟價值

瀝青路面回收材料再利用的主流趨勢是最大程度地利用舊路面回收材料，減少廢舊料污染環(huán)境同步減少路面材料的新增需求量，實現(xiàn)路面材料的循環(huán)經(jīng)濟模式。在碎石集料、機制砂等地材生產(chǎn)、石油瀝青各類化工添加劑、筑路施工工藝管理等全要素、全過程都要不斷加大認知程度，通過精細化、科學(xué)化的方法措施，提供系統(tǒng)性的工藝解決方案和系統(tǒng)性的質(zhì)量管理、組織管理。

按照循環(huán)經(jīng)濟的特點，可以從一個循環(huán)的開始來解析瀝青路面材料循環(huán)再利用的過程和其帶來的綜合社會經(jīng)濟價值。

方案（1）：對于病害到一定程度的舊瀝青路面翻新重修，要基于原有路面材料本身無質(zhì)量問題，基于水害、路基塌陷、車轍、磨耗層損壞等不同原因，結(jié)合計劃利用的方式途徑不同，確定不同的銑刨方案。比如降級使用到村道的，就可以將可利用瀝青層厚度1次銑刨，回收材料場拌再生后直接利用，再生材料鋪筑的村道每噸材料直接成本在100元以下，降低材料成本60%以上，6m寬6cm厚村道材料成本僅8萬余元/km。

方案（2）：對于計劃利用到新建較高等級公路上的瀝青面層回收材料，則需要分層銑刨，然后分類篩分，得出不同的材質(zhì)、粒徑規(guī)格的材料，在試驗檢測的基礎(chǔ)上確定回收利用時各類面層的級配和添加比例，舊料中的骨料重復(fù)利用，瀝青等膠凝材料通過添加改性劑等恢復(fù)其物理性能指標(biāo)，在新路面中予以利用。每重復(fù)利用1t回收料，在不計運費，粗集料100元/t、瀝青3000元/t的情況下，減去加工費可節(jié)約新路面材料費約200元。按照全國每年500萬km縣鄉(xiāng)以上道路，保守估算每平均15年重修一次計，每年重修路面30萬km以上，按照道寬10.5m、均厚0.12m估算，每年循環(huán)利用瀝青路面約9億t，按照200元/t成本差價計算，節(jié)約材料費用1800億元?？梢?，循環(huán)利用避免污染的同時，節(jié)約的廢舊瀝青筑路材料處置費也相當(dāng)可觀。

3 結(jié)束語

綜上所述，推動瀝青路面材料的循環(huán)利用是符合我國發(fā)展環(huán)保經(jīng)濟、可持續(xù)性發(fā)展的重要內(nèi)容、在確保瀝青路面建設(shè)質(zhì)量的前提下，不僅能保護自然環(huán)境，有效降低礦山開采需求，同時也能夠減少廢棄物排放堆積，變廢為寶節(jié)約工程成本。因此，從新建路面的設(shè)計施工階段就應(yīng)充分考慮將來路面材料循環(huán)再利用的客觀要求，并采取積極地措施為將來的路面材料回收循環(huán)利用創(chuàng)造條件。在現(xiàn)有路面改造或重修設(shè)計中，也應(yīng)充分考慮舊路面材料的再利用方案?？傊?，隨著現(xiàn)階段理論研究及施工技術(shù)工藝、施工設(shè)備的不斷改進，我國已經(jīng)初步具備了系統(tǒng)性的推進瀝青路面材料循環(huán)利用的技術(shù)和設(shè)備基礎(chǔ)，這種循環(huán)利用技術(shù)的全面應(yīng)用和推廣必將促進我國公路建設(shè)事業(yè)的更好發(fā)展。