RAP對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝影響

丁攀

烏魯木齊匯聚路面工程有限公司 新疆 烏魯木齊 830000

我國現(xiàn)階段實體經(jīng)濟和互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟突飛猛進的發(fā)展對交通運輸行業(yè)提出了更高更緊迫的要求，高速公路因而必須進行大規(guī)模養(yǎng)護和改建擴建，養(yǎng)護工作任務量較為繁重。截至2021年底，全國公路總里程528.07萬公里，我國僅干線公路大中修工程，每年產(chǎn)生瀝青路面舊料（RAP）達近2億噸。針對達到設計使用年限的瀝青路面，可以通過回收利用RAP，利用RAP再生技術(shù)，使其再次滿足路面設計要求，節(jié)省大量生產(chǎn)成本，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。RAP通過合理的方式加以回收利用，可節(jié)省大量的開采原材料成本，有效避免了材料的浪費和環(huán)境污染，已成為我國交通運輸行業(yè)資源循環(huán)再利用發(fā)展的大勢所趨。

1 RAP對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝影響范圍

1.1 RAP熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝過程

第一，銑刨運輸：目前均采用銑刨機械對達到使用年限的瀝青路面進行銑刨，形成散塊狀物料裝車運出施工現(xiàn)場；

第二，臨時存儲：經(jīng)銑刨運輸來的散塊狀RAP臨時存儲在堆料場；一般工廠根據(jù)自身情況將RAP存儲在料棚內(nèi)（南方地區(qū)）或露天場地（北方地區(qū)）后進行防塵網(wǎng)覆蓋；

第三，預處理加工：工廠根據(jù)生產(chǎn)需要，提前一定時間對回收來的RAP集料進行破碎、篩分，并分級存放；

第四，輸送加熱：工廠根據(jù)生產(chǎn)需要，將RAP輸送至生產(chǎn)設備，并烘干加熱至適合溫度，臨時存儲，根生產(chǎn)需要計量后進行下一步加工；

第五，添加拌和：工廠根據(jù)生產(chǎn)配比的不同，將RAP集料與原生集料、新瀝青、新填料、添加劑等按一定比例進行均質(zhì)拌和，獲得路用性能達標的再生瀝青混凝土。

1.2 RAP熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝涉及系統(tǒng)

結(jié)合當前RAP主流生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀，其生產(chǎn)工藝過程主要涉及以下系統(tǒng)：

第一，RAP銑刨運輸系統(tǒng)：包括銑刨機、運輸車輛等；

第二，RAP存儲系統(tǒng)：即棚倉堆場、露天堆場；

第三，RAP預處理系統(tǒng)：包括破碎設備、篩分設備及必要的輸送轉(zhuǎn)運設備；亦包含必要的除塵環(huán)保設備；

第四，RAP輸送加熱系統(tǒng)：包括冷料倉、烘干筒、燃燒器及必要的輸送機械，如斗式提升機、皮帶輸送機等；亦包含必要的除塵環(huán)保設備；

第五，RAP添加拌和系統(tǒng)：包括暫存?zhèn)}、稱重計量系統(tǒng)、流道系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和必要的除塵環(huán)保設備等。

1.3 RAP對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝影響范圍

結(jié)合RAP集料的特殊理化性質(zhì)和生產(chǎn)工藝特點，RAP對再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝影響范圍主要有以下幾個內(nèi)容：

一是RAP存儲系統(tǒng)：受工廠管理者主觀因素影響，采取不同的存儲方式（棚倉或露天加蓋防塵網(wǎng)）即會造成RAP再次變性（如再結(jié)塊、雨水造成含水率增加等），影響后續(xù)加工環(huán)節(jié)的效率及產(chǎn)成品的路用性能指標，又會產(chǎn)生不利于環(huán)境保護的因子，如有毒有害氣體釋放（尤其在北方高溫天氣、棚倉堆放時）、有毒有害液體污染土壤（尤其在南方多雨、露天堆放時）；這就造成了，在RAP集料存儲過程中，工廠需要根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件對堆場合理設計及建設。

二是RAP預處理系統(tǒng)：由于RAP集料與原生骨料的理化性質(zhì)的存在差異性,首先體現(xiàn)在破碎環(huán)節(jié),RAP即需要打破因瀝青粘附在一起的粗細骨料,又要盡量不破壞RAP原始的級配比例,同時盡量保護粗骨料不被破壞。在篩分環(huán)節(jié)，由于瀝青組分的存在，導致篩分時造成篩網(wǎng)粘附瀝青，造成堵塞篩網(wǎng)的情況出現(xiàn)，尤其在篩分RAP細集料的過程中此問題更為突出。同時，由于RAP在破碎篩分過程中存在瀝青細粉顆粒的存在，這些瀝青細粉顆粒會粘附于袋式除塵器的過濾網(wǎng)布上，造成除塵效率的降低，增加更換過濾網(wǎng)布的頻率。

三是RAP輸送加熱系統(tǒng)：由于RAP集料上的瀝青存在，且裹附在RAP上的瀝青均經(jīng)過長期使用，已經(jīng)老化變性。在RAP輸送加熱系統(tǒng)，主要控制點在于再次加熱環(huán)節(jié)中，即要考慮RAP骨料的加熱溫度，又要兼顧其表面裹附里的瀝青不發(fā)生因加熱溫度過高造成的二次老化。這就要求RAP加熱系統(tǒng)不能像原生骨料那樣進行火焰直接加熱，同時還要經(jīng)過試驗，確定RAP骨料表面裹附瀝青不發(fā)生二次老化的合適加熱溫度（一般比原生骨料加熱溫度低20-30°C）。與此同時，由于隨著RAP溫度的升高，RAP骨料表面裹附瀝青會揮發(fā)出一定的有機煙霧，這些有機煙霧會產(chǎn)生對人體及環(huán)境有毒有害的影響，這就需要另外輔助設備對這些有機煙霧進行無害處理。

四是RAP添加拌和系統(tǒng)：主要影響在稱重計量和拌和環(huán)節(jié)。RAP骨料加熱再生后，由于溫度升高，RAP骨料表面裹附瀝青會軟化，粘附力增加。在稱重計量環(huán)節(jié)，采用常規(guī)計量斗會造成瀝青會黏附于計量斗內(nèi)壁，粘附厚度會隨時間的增減不斷變厚，影響計量精度，這就需要采取防粘措施；在拌和環(huán)節(jié)，加熱后的RAP骨料在與新骨料和新瀝青拌和時，需要增加額外的攪拌時間以抵消粘附力增加造成的不利影響，降低設備的生產(chǎn)效率。同時，需要生產(chǎn)操作人員具備一定的再生瀝青混凝土生產(chǎn)經(jīng)驗，即要保證生產(chǎn)成品的質(zhì)量，又要權(quán)衡設備生產(chǎn)效率的最大化。

1.4 RAP對熱再生瀝青混凝土熱再生生產(chǎn)工藝影響現(xiàn)狀

再生瀝青混凝土熱再生生產(chǎn)工藝是目前行業(yè)內(nèi)主流的再生工藝，但由于各區(qū)域的RAP組分結(jié)構(gòu)的不同和工廠在RAP再利用過程中的存儲、預處理、加熱、拌和環(huán)節(jié)的不規(guī)范行為，使RAP再生利用過程中能耗增加、設備維修周期縮短、成品質(zhì)量問題和全壽命周期較原生成品料段的問題均有存在。

2 RAP預處理技術(shù)對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝影響

2.1 RAP預處理技術(shù)工藝原理

目前，對RAP骨料的預處理有以下2種主流生產(chǎn)工藝。

破碎篩分工藝：即采用骨料柔性破碎、高頻振篩分級的方式，既不破壞RAP原始級配，又不破壞各級配骨料上的裹附瀝青含量，基本保持原始RAP的級配比例。這種預處理工藝獲得的RAP骨料中假顆粒組分相對偏高，對產(chǎn)成品的級配有一定的不利影響。

剝離篩分工藝：即采用高速剝離瀝青，高頻振篩分級，首先將RAP粗骨料外裹附瀝青進行剝離，在進行高頻篩分，獲得較為接近原生的粗骨料和瀝青含量較高的細骨料，同時，RAP骨料假顆粒組成較低。但是，在高速剝離過程中，會在一定程度上破壞RAP的骨料級配比例，造成RAP細骨料組分的增加。

2.2 RAP預處理技術(shù)對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝影響因素

RAP預處理工藝的不同，直接關(guān)系到后續(xù)的輸送加熱及添加拌和系統(tǒng)的組成，以及RAP摻量的高低和摻加環(huán)節(jié)。

當采用破碎篩分的預處理工藝時，一般要求工廠預先設定粗細RAP的初始配比（RAP摻量比例40%以下），將RAP粗細料集中混合加熱，添加至拌和系統(tǒng)和原生骨料進行均質(zhì)拌和。

當采用剝離篩分的預處理工藝時，因獲得的RAP粗骨料在理化性質(zhì)上較為接近原生骨料，因此一般工廠根據(jù)預先設定粗細RAP的初始配比（RAP摻量比例50%以上），將RAP粗料與原生骨料集中混合加熱后進行均質(zhì)拌和；細骨料不經(jīng)過加熱，按配合比（10%-15%）直接添加至拌和設備，連同RAP粗料與原生骨料一同進行均質(zhì)拌和。經(jīng)過驗證，這種預處理方式的RAP綜合摻量可達到60%-65%及以上。

2.3 熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝RAP預處理工藝的要求

RAP預處理工藝關(guān)系到最終RAP循環(huán)利用比例高低，結(jié)合當前主流的熱再生生產(chǎn)工藝，熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝對RAP預處理工藝的要求有以下幾個要素：

級配還原比：級配還原率及RAP原始配合比中各骨料組分與處理后個骨料組分的質(zhì)量比，要求經(jīng)過預處理后的RAP盡量保持原有的骨料組成比例，最大程度上還原RAP初始的骨料配合比，避免二次破壞骨料造成生產(chǎn)環(huán)節(jié)成本的浪費。

假顆粒含量：假顆粒即粘接成團的細顆粒骨料未經(jīng)充分破碎形成的具備一定尺寸和形狀的“假骨料”。因未經(jīng)充分破碎，添加至熱再生瀝青混凝土的過程中，經(jīng)過加熱二次裂解，從而導致產(chǎn)成品的級配比例的偏差，不利于最終的質(zhì)量控制。假顆粒含量用結(jié)團率衡量，可經(jīng)由RAP燃燒篩分試驗進行測定。這就要求RAP預處理設備能夠充分對RAP集料進行破碎，盡量降低RAP結(jié)團率，降低假顆粒含量。

瀝青相對含量：即預處理后的RAP骨料中瀝青質(zhì)的與骨料的質(zhì)量比。由于預處理過程中會產(chǎn)生一定的損失和部分組分結(jié)構(gòu)比例的變化，各規(guī)格RAP骨料中瀝青含量也不同。RAP細骨料中瀝青相對含量較高，利用價值高。由于加工中粉狀石質(zhì)部分的產(chǎn)生，會吸附較多的瀝青質(zhì)，這就要求RAP預處理設備盡量降低破碎過程中產(chǎn)生的粉狀石質(zhì)部分，提高瀝青相對含量。

3 RAP對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝影響分析

3.1 RAP對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝影響范圍

由于RAP的特殊理化性質(zhì)和預處理的方式的不同，其對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝影響范圍也表現(xiàn)在以下幾個不同方面：

加熱工藝方式：采用破碎篩分預處理工藝獲得的RAP集料，其加熱溫度較原生集料溫度低，一般不采用同一個烘干加熱系統(tǒng)進行加熱，需要配套獨立的烘干加熱系統(tǒng)，增加家人設備成本投入；當采用剝離篩分的預處理工藝時，因無需對RAP骨料獨立加熱，不需要配套獨立烘干加熱系統(tǒng)，加熱設備投入不增加[1]。

工藝設備組成：因RAP加熱過程中的有毒有害物質(zhì)的揮發(fā)，工藝中要設置無害化處理設備，一般將有毒有害煙氣通過引風機及管道引入燃燒器進行二次燃燒，或者另外獨立設置UV煙氣設備進行單獨處理后排放[2]。

配合比的設計：RAP熱再生瀝青混凝土的配合比設計較原生瀝青混凝土復雜，原因在于RAP集料的組分結(jié)構(gòu)不一造成的，不同批次的RAP集料中的瀝青相對含量隨著取料區(qū)域、取料分層的不同而呈現(xiàn)不均勻變化，造成RAP集料瀝青相對含量值一致性不強，需要多次分批取樣測定，取其較低值作為瀝青相對含量指標。

3.2 RAP對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝要求分析

基于RAP集料特殊的預處理和添加方式, RAP對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝要求包括以下方面:

輸送加熱環(huán)節(jié)：當采用破碎篩分預處理工藝時，RAP集料需獨立的加熱烘干系統(tǒng)；同時需要根據(jù)不同批次的RAP集料進行最佳加熱溫度的實驗驗證，之后才能進行批量生產(chǎn)；當采用剝離篩分的預處理工藝時，則不需要進行以上步驟。

尾氣處理：需要對其進行無害化處理。當采用剝離篩分的預處理工藝時，需考慮粗骨料殘余瀝青二次加熱的揮發(fā)氣體對除塵器布袋網(wǎng)布的影響，當除塵器進出氣負壓差值達到2000kPa以上時，就要對除塵器網(wǎng)布進行檢查更換，保持網(wǎng)布的通透性能。

配合比設計：在進行RAP熱再生瀝青混凝土配合比設計時，不僅需要對RAP集料瀝青相對含量精準測定，以確定油石比；同時，以往的瀝青路面經(jīng)過多年的使用,使得瀝青老化程度比較嚴重,與新瀝青相比，針入度與延度明顯下降,年度和軟化點顯著提高，故需要對RAP集料瀝青進行抽提，測定其瀝青的的老化程度，并根據(jù)測定數(shù)據(jù)，通過試驗確定添加適量再生劑，包括軟化劑和活化劑，改善RAP瀝青的瀝青質(zhì)的延度和粘度指標，提升RAP集料拌和和易性和攤鋪性能[3]。

3.3 RAP對熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)工藝影響控制方法分析

RAP集料的回收和再利用技術(shù)，是我國交通道路綠色節(jié)能發(fā)展之路上的重要技術(shù)手段,為逐步提高再利用比例和成品質(zhì)量，在RAP集料用于熱再生瀝青混凝土生產(chǎn)時，工廠需要采用不同的控制方法，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

根據(jù)工廠所在地的氣象條件和投資情況，選擇合理的RAP集料存儲方式，以降低高溫、雨雪天氣對RAP集料的不利影響。

選擇合適的預處理方式。改擴建的工廠，需根據(jù)現(xiàn)有拌合設備特點和改造難易程度，合理選擇采用破碎篩分預處理工藝還是剝離篩分的預處理工藝。

選擇合適的再生拌合設備：新建的工廠，需綜合考慮投資額度、RAP集料來源方式（銑刨還是開挖方式）、預處理方式、用能用電等情況，綜合選擇熱再生拌合設備，以提高RAP集料的綜合利用率和降低生產(chǎn)成本。

檢測檢測：要求檢測人員應能精準的測定RAP集料的瀝青相對含量和殘余瀝青老化程度，以便確定最優(yōu)油石比和再生劑用量。

生產(chǎn)拌和：通過生產(chǎn)，生產(chǎn)操作人員根據(jù)實驗檢測數(shù)據(jù)，確定使RAP集料均質(zhì)得最佳拌和時間，已達到生產(chǎn)效能和成品質(zhì)量的最佳均衡。

尾氣處理及排放：要求加熱拌合設備具備完善的尾氣處理設備，以降低RAP集料再生利用過程中對周圍環(huán)境的不利影響。

4 結(jié)語

RAP熱再生瀝青混凝土技術(shù)的發(fā)展和應用，很好的切合了《交通運輸部關(guān)于引發(fā)綠色交通“十四五“發(fā)展規(guī)劃的通知》的要求，即時國家戰(zhàn)略發(fā)展的需求，也是構(gòu)建綠色環(huán)保的工業(yè)體系不可或缺的一部分，更是企業(yè)技能降耗、提升效益的有效途徑。采用科學的配比能提高舊瀝青混凝土的路用性能是使用壽命,同時也有助于提高經(jīng)濟效益和控制成本。RAP集料合理高效的利用再次提升行業(yè)發(fā)展的技術(shù)水平，成為企業(yè)降低材料成本和能源成本的有效手段。