遼寧省高速公路瀝青路面再生利用發(fā)展規(guī)劃與關(guān)鍵技術(shù)

霍繼輝

(遼寧省高速公路運營管理有限責(zé)任公司 沈陽市 110003)

0 引言

截至2019年底，遼寧省高速公路通車里程已達到4331km，隨著高速公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展和時間的推移，遼寧省高速公路陸續(xù)進入了大、中修期。伴隨著維修工程的逐年增加，每年將產(chǎn)生大量的瀝青路面廢料，據(jù)統(tǒng)計，“十三五”期間遼寧省高速公路維修項目共產(chǎn)生瀝青銑刨廢料285萬噸?！笆奈濉逼陂g，遼寧省將對錦阜、錦朝、平康、盤海營高速進行中修，對沈山、沈陽繞城、遼寧中部環(huán)線高速進行維修和預(yù)防性養(yǎng)護，以及對沈山高速公路進行擴寬改建，預(yù)計“十四五”期間所產(chǎn)生的了瀝青路面廢料將近550萬噸，約是“十三五”期間的2倍。如何利用好如此大量的廢舊瀝青路面材料，得到了各界的高度重視，但在高價值利用、原位利用和綜合利用長期規(guī)劃方面仍存在很多的技術(shù)瓶頸和管理難點，下面對遼寧省高速公路在瀝青路面再生利用方面的總體現(xiàn)況、發(fā)展規(guī)劃和關(guān)鍵技術(shù)進行簡要分析。

1 遼寧省高速公路瀝青路面再生利用發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 高速公路路面再生利用概況

目前遼寧省高速公路上成功實施了就地?zé)嵩偕?、廠拌冷再生和廠拌熱再生。從2010年開始大莊線、沈大線、鐵阜線、西開線等高速公路部分路段使用了就地?zé)嵩偕夹g(shù)，到目前共完成了236萬平方米的就地?zé)嵩偕?015年在沈四高速公路改擴建項目中30km(雙向四車道)的上基層中使用了11cm厚的廠拌泡沫瀝青冷再生的實體工程施工。高速公路由于受到渠化交通和重載交通的影響，在瀝青路面再生技術(shù)推廣方面較為謹慎，對于廠拌熱再生技術(shù)在高速公路上的應(yīng)用研究開展的較晚，2019年之前未在高速公路上使用過，但是從2019年開始，兩年的時間里，通過各方的共同努力廠拌熱再生技術(shù)在高速公路上取得了飛速的發(fā)展。在2019年以前，遼寧省高速公路養(yǎng)護維修項目中的瀝青路面銑刨廢料除了自己利用了一小部分以外，都移交給普通公路的道路養(yǎng)護部門，進行再生利用，應(yīng)用在普通公路的養(yǎng)護維修和改造項目中，可以說高速公路瀝青路面材料循環(huán)利用并沒有實現(xiàn)“原位利用、統(tǒng)籌利用、高價值利用”的目標(biāo)。從2020年開始，遼寧省高速公路維修所產(chǎn)生的銑刨廢料統(tǒng)一由業(yè)主單位回收儲存，計劃下一步統(tǒng)籌使用。

1.2 遼寧在以往再生技術(shù)研究過程中遇到的困難和技術(shù)瓶頸

(1)廠拌冷再生技術(shù)可以用于高速公路基層或連接層(瀝青面層與基層之間)，可以實現(xiàn)100%利用，應(yīng)用中反映較為突出的問題主要是：

①再生混合料需要養(yǎng)生一周左右，開放交通壓力大。

②作為基層材料其價格要遠遠高于水泥穩(wěn)定類材料，經(jīng)濟效益不高[1]。

(2)就地?zé)嵩偕夹g(shù)可以實現(xiàn)100%再生利用。近些年遼寧省采用鞍山森遠生產(chǎn)的就地?zé)嵩偕O(shè)備進行了大量的工程實踐，主要用于高速公路的預(yù)防性養(yǎng)護、車轍病害處置等。目前看就地?zé)嵩偕夹g(shù)應(yīng)用中反映較為突出的問題主要是：

①再生深度小(不超過5cm)，只能用于表面層再生。

②再生機組加熱時對周邊環(huán)境的影響較大。

③再生后的混合料質(zhì)量變異性大，質(zhì)量控制較為困難。

④經(jīng)濟效益的優(yōu)勢不顯著[1]。

(3)廠拌熱再生技術(shù)要先將瀝青路面回收料(RAP)破碎、篩分后，再以一定的比例與新礦料、新瀝青、瀝青再生劑等加熱拌和為混合料，然后鋪筑形成瀝青路面。廠拌熱再生是利用價值很高的再生方式(可以降低混合料造價15%左右)，可以適用于所有等級公路的所有瀝青層位，也是發(fā)達國家最主要的路面再生方式。據(jù)美國瀝青路面協(xié)會(NAPA)統(tǒng)計，2009至2014年間每年回收廢舊瀝青路面材料(RAP)6720萬噸至7910萬噸，主要用于熱拌瀝青混合料的生產(chǎn)，占回收廢舊瀝青路面材料的83%～95%，且總體呈增長趨勢[1]。

廠拌熱再生技術(shù)應(yīng)用中較為突出的問題主要是：

①在舊材料摻量20%左右情況下表現(xiàn)出的經(jīng)濟優(yōu)勢有限。

②受到設(shè)備和工藝的影響，大比例添加舊材料后再生混合料性能變異性較大[1]。

③高速公路上面層應(yīng)用再生瀝青混合料的實踐經(jīng)驗較少，對于RAP料添加在斷級配瀝青混合料(例如SMA)中的應(yīng)用更是基本沒有嘗試。

產(chǎn)生上述技術(shù)瓶頸的原因是由于傳統(tǒng)的銑刨料分離設(shè)備多采用簡易分離方式(以對輥或者反擊破設(shè)備為主機)，加上簡單的篩分分檔方式(用傳統(tǒng)震動篩或者圓滾篩)，一般篩分成2檔RAP材料，導(dǎo)致RAP料假粒徑顆粒較多，影響再生瀝青混合料級配不穩(wěn)定。由于RAP料性能存在變異性(假粒徑顆粒含量偏高)、舊瀝青無法與新瀝青、再生劑充分融合、再生瀝青混合料出料溫度低等原因，現(xiàn)在廠拌熱再生技術(shù)只能摻配30%以下的RAP料，根據(jù)經(jīng)驗只能用在低交通量的高速公路的中、下面層。由于篩分設(shè)備性能所限，不能將0～5mm的RAP料分成0～3mm和3～5mm兩檔材料，在斷級配瀝青混合料中無法使用RAP料。

1.3 近幾年高速公路瀝青路面再生所取得的新突破

近幾年，遼寧省高速公路在瀝青路面材料循環(huán)利用方面做了積極嘗試，再生瀝青混合料預(yù)制構(gòu)件實用技術(shù)和瀝青路面回收料(RAP)精細分離+廠拌熱再生技術(shù)都取得了很好的應(yīng)用效果。

(1)再生瀝青混合料預(yù)制構(gòu)件實用技術(shù)

再生瀝青混合料預(yù)制構(gòu)件實用技術(shù)是將瀝青路面回收料(RAP)經(jīng)過破碎、篩分，加入再生劑、改性劑、纖維增強劑、新瀝青混合料等材料，高溫拌和后振動壓制成預(yù)制構(gòu)件，目前生產(chǎn)了路緣石、泄水槽、排水溝、防護蓋板等公路附屬設(shè)施，在解決廢棄舊料的再利用和常規(guī)公路附屬設(shè)施防腐蝕性、耐久性差等難題的同時，拓寬了舊料再生利用方式。

(2)廠拌熱再生技術(shù)

2019年在沈彰和沈吉高速公路路面預(yù)防性養(yǎng)護項目中，進行了30%RAP料添加量的廠拌熱再生(用在下面層和硬路肩表面層)，經(jīng)過2019年的嘗試和總結(jié)，2020年在西開線(全長85km)和永桓線(全長65km)維修項目中大力推動瀝青路面再生利用，全線的中、下面層維修所有瀝青混合料全部采用30%RAP舊料添加量的廠拌熱再生混合料，應(yīng)用廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕夹g(shù)鋪筑157萬平方米的高速公路路面，再生利用瀝青路面回收料7.27萬噸，節(jié)約工程造價400多萬元，大大減少了周邊環(huán)境的污染和石料的開采量，有效起到“節(jié)能減排”的環(huán)保效益。

(3)瀝青路面回收料(RAP)精細分離技術(shù)

瀝青路面回收料(RAP)精細分離技術(shù)，是采用銑刨料精細分離設(shè)備將瀝青路面銑刨料通過多次瀝青與石料剝離、精細篩分分離將瀝青路面銑刨料分成3～5檔規(guī)格的級配材料，可以基本消除舊料的假粒徑問題，實現(xiàn)RAP細集料0～3mm、3～5mm精細分檔，滿足斷級配瀝青混合料再生利用需要，并且實現(xiàn)了大料(5mm以上石料)油石比低于1.5%，關(guān)鍵篩孔假粒徑含量(篩余率偏差)≤10%的技術(shù)水平，實現(xiàn)了瀝青路面RAP材料化、骨料化。瀝青銑刨料經(jīng)過分離工藝，將來源不同，級配變化大、質(zhì)量參差不齊的瀝青路面銑刨料變成一種材質(zhì)和組成較為均質(zhì)的礦料，從而克服了廠拌熱再生技術(shù)中再生材料均質(zhì)性差、摻量受限的缺點。在廠拌熱再生過程中實現(xiàn)大比例添加(RAP料50%以上添加)，而且可以生產(chǎn)用于高速公路上面層的再生瀝青混合料。

依托遼寧省科技廳重點研發(fā)計劃項目“瀝青路面固廢精細分選與再生利用關(guān)鍵技術(shù)研究”，在高速公路瀝青路面“原層位利用，大比例添加，高價值再生”方面取得了重大進展。2020年在遼寧省永桓高速中成功完成了8種類型的試驗段的鋪筑，具體名稱與工程量見表1。驗證并熟練掌握了廠拌熱再生大比例添加50%以上RAP舊料的生產(chǎn)工藝，并且在高速公路表面層SMA-13中應(yīng)用了摻配27%RAP(石灰?guī)r)的再生瀝青混合料，在橋面上使用100%精分離RAP料進行了微表處的施工，實現(xiàn)了“原層位利用，大比例添加，高價值再生，多元化利用”的循環(huán)利用目標(biāo)，積累了寶貴的施工與技術(shù)經(jīng)驗。

表1 2020年永桓高速公路維修項目中鋪筑試驗段工程量

2 瀝青路面固廢再生綜合應(yīng)用發(fā)展規(guī)劃建議

我們應(yīng)該清醒地認識到瀝青路面舊料是固體廢棄物，但在科學(xué)的回收利用后具有很高的利用價值，隨著我國國力的增強和科學(xué)技術(shù)的進步，這種廢料的回收利用價值也越來越高，決不能將這種資源隨意丟棄和低價值利用。在現(xiàn)階段圍繞路面廢舊材料開展綜合再利用方面的技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化布局，將對科學(xué)的綜合循環(huán)利用廢棄瀝青路面材料開辟嶄新的道路，不僅擁有廣闊的應(yīng)用前景，還具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。同時，也響應(yīng)了《交通強國建設(shè)綱要》中明確提出的“綠色發(fā)展節(jié)約集約，低碳環(huán)保”的國家戰(zhàn)略。

系統(tǒng)地總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)存在的弊端，開展高速公路廢舊材料循環(huán)再利用綜合技術(shù)研究，就做好瀝青路面再生利用發(fā)展規(guī)劃，提出以下三點建議：

2.1 利用好相關(guān)政策法規(guī)，主動擔(dān)負起固廢利用主體責(zé)任

2015年財政部和國家稅務(wù)總局出臺了《資源綜合利用產(chǎn)品和勞務(wù)增值稅優(yōu)惠目錄》(財稅〔2015〕78號)，其中規(guī)定，產(chǎn)品原料30%以上來自廢舊瀝青混凝土，且產(chǎn)品符合GB/T 25033-2010《再生瀝青混凝土》規(guī)定的，享受增值稅即征即退政策，退稅比例50%，這是目前對于瀝青路面舊料回收利用最新的財政方面的鼓勵政策[2]。2020年9月1日起頒布施行的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》中要求“工程施工單位不得擅自傾倒、拋撒或者堆放工程施工過程中產(chǎn)生的建筑垃圾”。因此，高速公路養(yǎng)護和建設(shè)單位要主動承擔(dān)起建設(shè)工程固廢利用的主體責(zé)任，按照“減量化、無害化、資源化、產(chǎn)業(yè)化”，構(gòu)建布局合理、管理規(guī)范、技術(shù)先進的固體廢棄物資源化利用體系。并嚴格落實以下三點保障措施：

(1)在高速公路維修和改擴建工程招標(biāo)文件中須明確廢舊路面材料回收和再生利用要求。

(2)高速公路養(yǎng)護維修和改擴建工程的再生利用方案須進行專項設(shè)計審查。

(3)對路面再生技術(shù)應(yīng)用給予財政資金支持和補貼。

2.2 制定高速公路廢舊路面材料回收計劃和戰(zhàn)略布局

《交通強國建設(shè)綱要》中明確提出：“推廣施工材料、廢舊材料再生和綜合利用”，“提高資源再利用和循環(huán)利用水平，推進交通資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展”。這就要求我們綜合考慮高速公路路網(wǎng)技術(shù)狀況、路面維修和新建總體規(guī)劃、可利用存儲場地情況，編制路網(wǎng)內(nèi)最優(yōu)的廢舊材料存儲回收計劃。確保在高速公路養(yǎng)護維修過程中做到廢舊路面材料應(yīng)收盡收、有計劃的儲存和再生利用，為廢舊材料的科學(xué)再利用提供基礎(chǔ)的材料保障，并以先進再生技術(shù)為引領(lǐng)進一步推進廢舊瀝青路面再生利用產(chǎn)業(yè)化。

2.3 開展廢舊瀝青路面材料的綜合再利用關(guān)鍵技術(shù)研究

在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，開展關(guān)鍵的技術(shù)研究，進一步提升再生廢舊材料的路用性能和添加比例，向著“原層位利用，原路線利用，高價值利用，高摻量利用，多元化利用”的更高目標(biāo)邁進。在保證再生瀝青路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和各項路用性能的前提下開展以下關(guān)鍵技術(shù)的研究：

(1)RAP料精細分離設(shè)備、多檔篩分設(shè)備、再生一體機瀝青拌合站、逆流加熱再生滾筒等生產(chǎn)設(shè)備。

(2)大比例RAP摻量廠拌熱再生技術(shù)。

(3)生產(chǎn)適用于重載交通的改性瀝青再生混合料和上面層的再生瀝青混合料。

(4)研究開發(fā)新型經(jīng)濟高效的再生劑。

(5)多方式、多領(lǐng)域、多元化再生利用。

(6)快速開放交通型廠拌冷再生技術(shù)。

(7)編制質(zhì)量控制標(biāo)準，規(guī)范生產(chǎn)工藝流程，指導(dǎo)實際生產(chǎn)。

3 結(jié)語

目前遼寧省在高速公路瀝青路面再生利用技術(shù)方面取得了很大進展，針對現(xiàn)有科技成果中具有行業(yè)引領(lǐng)性的創(chuàng)新技術(shù)要充分發(fā)揮其科技價值，加大科研投入力度，給予重點扶持，進一步提高其示范引領(lǐng)作用，努力實現(xiàn)從先行先試到示范引領(lǐng)、從探索創(chuàng)新到創(chuàng)新引領(lǐng)的升級。形成標(biāo)準化、規(guī)范化、系統(tǒng)化的再生技術(shù)體系，以及瀝青路面再生利用統(tǒng)籌管理模式，并為其他省份提供技術(shù)輸出和管理模式復(fù)制，進一步推進廢舊瀝青路面再生利用產(chǎn)業(yè)化。