再生瀝青混合料技術(shù)的環(huán)保減碳效益

李建華

摘 要：隨著我國(guó)公路工程建設(shè)的快速發(fā)展，截止2019年底全國(guó)高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)14.26萬公里?，F(xiàn)階段我國(guó)高速公路一般采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，其具有行車舒適、養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但瀝青屬于高分子有機(jī)材料，在受到汽車荷載和氣候環(huán)境的綜合作用下時(shí)瀝青會(huì)發(fā)生老化，致使性能降低，從而使得瀝青路面出現(xiàn)坑槽和開裂等病害，嚴(yán)重影響行車安全和路面使用壽命，本文對(duì)再生瀝青混合料技術(shù)的環(huán)保減碳效益進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：再生瀝青混合料;環(huán)保減碳;效益

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

近年來，隨著我國(guó)瀝青公路的大規(guī)模發(fā)展，由于路面維修和養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生的廢舊瀝青混合料也逐漸增多，廢料的堆積不僅給環(huán)境帶來了嚴(yán)重污染，更造成了較大的資源浪費(fèi)[1]。因此，通過再生劑恢復(fù)舊瀝青性能，同時(shí)結(jié)合再生技術(shù)對(duì)廢舊瀝青混合料進(jìn)行循環(huán)利用，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及資源的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。

1 稻殼灰改性瀝青混合料性能研究

1.1 高溫穩(wěn)定性

摻入稻殼灰可有效改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，且摻量越高，改善效果越好。稻殼灰摻量由0%分別增加至5%、10%、15%和20%時(shí)，60℃下瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度分別增加0.5倍、1.4倍、2.0倍和2.3倍，70℃下則分別增加0.6倍、1.8倍、2.9倍和3.4倍。同時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度隨稻殼灰摻量呈明顯的線性相關(guān)關(guān)系，60℃和70℃下R2值分別達(dá)到0.968 4和0.981 3。

1.2 低溫抗裂性

稻殼灰會(huì)造成瀝青混合料低溫性能下降，且隨摻量的增加下降程度逐漸增大。稻殼灰摻量由0%分別增加至5%、10%、15%和20%時(shí)，瀝青混合料低溫大彎拉破壞應(yīng)變分別下降2.5%、6.9%、14.7%和22.0%;稻殼灰改性瀝青混合料低溫大彎拉破壞應(yīng)變隨稻殼灰摻量呈明顯的線性相關(guān)關(guān)系，回歸分析中R2值達(dá)0.960 9，故根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）對(duì)不同溫區(qū)改性瀝青混合料大彎拉破壞應(yīng)變要求可知，稻殼灰改性瀝青混合料不滿足冬嚴(yán)寒區(qū)和冬寒區(qū)低溫性能使用要求，應(yīng)用于冬冷區(qū)或冬溫區(qū)時(shí)稻殼灰摻量應(yīng)小于9.0%。

2 環(huán)保再生劑摻量對(duì)再生瀝青混合料路用性能影響

2.1 高溫性能分析

摻入環(huán)保再生劑的再生瀝青混合料三次車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度均得到要低于未摻再生劑的瀝青混合料試件，說明環(huán)保再生劑可以改善再生混合料的高溫穩(wěn)定性能。隨著環(huán)保再生劑摻量的增大，再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度呈先減小后增大趨勢(shì)變化，當(dāng)再生劑摻量由3%增至9%時(shí)，三次車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度均不斷減小，在摻量為9%時(shí)再生瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度降到最小值，此時(shí)再生瀝青混合料的高溫性能相對(duì)較優(yōu)，而當(dāng)再生劑摻量超過9%后，其動(dòng)穩(wěn)定度開始逐漸上升，且再生劑摻量為9%的瀝青混合料三次車轍試驗(yàn)結(jié)果差距相對(duì)最小，由此說明環(huán)保再生劑摻量為9%時(shí)，再生瀝青混合料的高溫性能可以恢復(fù)到一個(gè)相對(duì)較優(yōu)的程度。

2.2 低溫性能分析

環(huán)保再生劑的摻入可以顯著增強(qiáng)再生瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變和抗彎拉強(qiáng)度，且隨著再生劑摻量的增大，再生瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變值越來越大，抗變形能力越來越強(qiáng)，可有效提升其低溫抗裂性能。再生劑的摻入會(huì)顯著降低再生瀝青混合料的勁度模量，摻入3%、6%、9%和12%再生劑的再生瀝青混合料相對(duì)于未摻再生劑的瀝青混合料，其勁度模量分別降低了約3 269.6 Mpa、3 003.2 Mpa、2 709.9 Mpa及4 364.5 Mpa，其中再生劑摻量為9%的再生瀝青混合料勁度模量下降幅度相對(duì)較小，同時(shí)綜合最大彎拉應(yīng)變和抗彎拉強(qiáng)度隨再生劑摻量的變化情況來看，環(huán)保再生劑可以有效提升再生瀝青混合料的低溫性能，且再生劑摻量為9%的改善效果更優(yōu)。

2.3 水穩(wěn)定性能分析

隨著環(huán)保再生劑摻量的增大，再生瀝青混合料0.5 h和24 h的浸水穩(wěn)定度呈先減后增再減趨勢(shì)變化，整體趨勢(shì)有所下降，再生劑摻量為9%時(shí)其穩(wěn)定度相對(duì)較大，說明再生劑的摻入會(huì)一定程度降低再生瀝青混合料的穩(wěn)定度，但再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度會(huì)隨著再生劑摻量的增加而增大，當(dāng)再生劑摻量由3%增至9%時(shí)，其殘留穩(wěn)定度增長(zhǎng)趨勢(shì)較大，摻量超過9%后，殘留穩(wěn)定度開始逐漸下降。

3 再生瀝青混合料節(jié)能分析

3.1 新料生產(chǎn)階段

改性瀝青是在石油瀝青的基礎(chǔ)上加入改性劑制造出來的，所以能耗比石油瀝青高。石料是瀝青路面建設(shè)和養(yǎng)護(hù)過程中使用量最大的一種材料，目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用專用的石料生產(chǎn)線進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，其生產(chǎn)線主要由振動(dòng)給料機(jī)、顎式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、振動(dòng)篩、膠帶輸送機(jī)、集中電控等設(shè)備組成，其生產(chǎn)工藝流程比較成熟，生產(chǎn)過程中主要機(jī)械設(shè)備多采用電力驅(qū)動(dòng)。因此，石料生產(chǎn)過程的能耗主要為電力消耗，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)石料生產(chǎn)線的產(chǎn)量能耗約為1.3 kW·h/t～4 kW·h/t，即取以行業(yè)平均值為3 kW·h/t用于石料生產(chǎn)階段能耗的估算，電力的能耗按照1 kW·h等效熱值為3.6 MJ計(jì)算，則在行業(yè)平均理想狀態(tài)下，石料生產(chǎn)階段的能耗約為10.8 MJ/t。

3.2 混合料施工階段

混合料施工階段主要分為瀝青混合料運(yùn)輸和瀝青混合料施工2個(gè)過程，能源消耗主要為液體燃料消耗，主要影響因素包括：運(yùn)輸距離、運(yùn)輸數(shù)量、車輛類型、攤鋪及壓實(shí)厚度等。在瀝青混合料施工過程中，為了提高施工效率，節(jié)約資源，應(yīng)根據(jù)瀝青混合料拌合設(shè)備生產(chǎn)能力來確定攤鋪機(jī)及壓力機(jī)的設(shè)備型號(hào)和數(shù)量，才能更好地提高施工效率，及時(shí)將生產(chǎn)出來的瀝青混合料攤鋪壓實(shí)，以免導(dǎo)致瀝青混合料的浪費(fèi)。根據(jù)以上分析得出，混合料施工階段基本的能源消耗與混合料的類型關(guān)系不是很大。

4 再生瀝青混合料節(jié)能效益計(jì)算

4.1 再生料生產(chǎn)階段能源消耗計(jì)算

再生料生產(chǎn)階段包括瀝青生產(chǎn)、石料生產(chǎn)、30%舊料生產(chǎn)、再生瀝青混合料生產(chǎn)等各過程，瀝青為SBS改性瀝青，油石比根據(jù)福建省大中修養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額（試行版）、云南公路專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)定額（JT53/T001-2013，2016營(yíng)改增版）[3]與實(shí)際相結(jié)合取4.2%（折算瀝青用量為4.03%），瀝青混合料生產(chǎn)時(shí)采用240 t/h產(chǎn)量的瀝青混合料拌合設(shè)備，計(jì)算結(jié)果如下：

E瀝青=22 160.72×97.4=2 158 454.13

E石料=10.8×1 724.98=18 629.78

E預(yù)處理=（0.545 1×42.65+0.232 2×3.6）×265.76=6 400.68

E再生料=21 818.14×40.5+8 218.64×3.6=913 221.71

Etotal=E瀝青+E石料+E預(yù)處理+E再生料=3 096 706.37

4.2 舊料摻比節(jié)能效益計(jì)算

添加舊料主要作用是取代天然粒料和節(jié)省所需的新瀝青用量[4]，根據(jù)目前相關(guān)數(shù)據(jù)可大致了解到我國(guó)舊料利用率一般在10%～50%。在固定目標(biāo)瀝青用量的前提下，拌和有添加舊料瀝青混合料所需的新瀝青用量會(huì)比完全使用天然粒料的少。再生瀝青混合料中所添加的舊料本身已含有一定的瀝青成分，按照理論加入的舊料越多，添加的新瀝青用量就越少[2]。

5 結(jié)語

綜上所述，瀝青路面的使用性能直接受到瀝青混合料的低溫抗裂性能的影響，所以在評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能的時(shí)候，選擇一種試件制作簡(jiǎn)便、結(jié)果穩(wěn)定性好的試驗(yàn)方法和準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)指標(biāo)是很重要的。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝譚雍.基于再生瀝青混合料性能特點(diǎn)的再生路面設(shè)計(jì)研究[D].東南大學(xué)，2017.

[2]肖紹碧.瀝青—集料粘附性及瀝青混合料抗水損性改善方法研究[D].重慶交通大學(xué)，2014.

[3]鄒會(huì)宗.瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2013.

[4]李延猛.高性能冷補(bǔ)瀝青混合料材料組成與性能評(píng)價(jià)[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2013.

[5]趙斌.瀝青混合料熱再生機(jī)理及技術(shù)性能研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2012.