废旧沥青混合料资源化再利用技术研究进展

废旧沥青混合料资源化再利用技术研究进展

李亚楠

中石化安全工程研究院有限公司 山东省青岛市 266100

摘要：“无废城市”和 “无废集团”建设理念的提出，使得固体废弃物的资源化再利用技术更加受到科研人员的关注。沥青是石油炼制行业的主要产品之一，废旧沥青混合料（Reclaimed Asphalt Pavemetn, RAP）是石油沥青路面发展过程中产生的典型固体废弃物，其中含有大量的老化沥青，而老化沥青中含有的蒽、萘、吡啶等有毒有害物质对环境存在重大的污染隐患。本文对国内外RAP资源化再利用技术的研究进展进行了总结和分析， 并针对冷再生技术的研究及在国内的应用现状提出了建议。

关键词：废旧沥青混合料；资源化；再利用 ；研究进展

随着国民经济的高速发展，沥青混合料路面因其诸多的优点得到了广泛应用。然而沥青路面在使用过程中会产生车辙、坑槽、裂缝等病害，为减小病害的影响，对旧的沥青路面进行维修或重新铺筑过程中会产生大量的废旧沥青混合料。这些铣刨下来的RAP如果直接抛弃废置的话，会造成其中沥青和矿料等不可再生资源的极大浪费，而且其中的老化沥青中对周边环境具有污染隐患。因此，近年来可以实现RAP资源化再利用的沥青路面再生技术受到国内外广大科研工作者的重视和关注^[1]。

1.1国外研究进展

1981年美国交通运输研究委员会编制出版了《路面废料再生指南》， 1983年又出版了《沥青路面冷拌再生技术手册》。1998年美国联邦公路局出版了《州和地方政府用路面再生指南》，2001年沥青再生协会制定了《沥青路面再生技术手册》。内华达州运输部采用就地冷再生和全深式冷再生对中低等级道路进行了20多年的研究，且已经节省了6亿多美元的路面维修和重建费用，北卡罗莱纳州研究人员对冷再生混合料设计时所用 Superpave方法进行了相应的调整。2002年明尼苏达州在“蓝色地球州县援助公路20号”项目中采用了就地冷再生技术，2013年又在某路面项目中使用三种不同的冷再生技术铺筑了试验路段。

加拿大于1983年首次引进冷再生技术。2001年萨斯喀彻温省的专家们针对泡沫沥青冷再生技术如何缩短养护周期进行了研究。魁北克省根据过去12年来完成的约90个冷再生项目监测数据对两种冷再生技术的车辙深度和国际粗糙度指数进行了评估。

德国是欧洲首先将厂拌再生技术应用于高速公路路面养护维修的国家，法国现在几乎所有的城镇都会组织废旧沥青混合料的收集和储存工作。自1990年起冷再生技术就因其经济和环境方面的优势开始在西班牙得到应用。由于筑路费用不断增加以及优质混合料越来越稀缺，希腊交通部门21世纪初期也进行了一系列的研究以了解冷再生技术对路面行驶质量的影响。

纵观国外对沥青路面再生利用技术的研究，可以看出他们特别重视再生利用技术的实际工程应用研究，在再生沥青混合料的拌制工艺以及与之配套的各种挖掘、铣刨、破碎、拌合等机械设备的研制方面形成了一整套完整的再生混合料拌制、摊铺和碾压等工艺的再生实用技术手册，已经基本形成了一套比较完整的再生技术，达到了规范化和标准化的程度。

1.2国内研究进展

我国对废旧沥青混合料的回收利用开始于20世纪70年代。到1982年，在对山西油路的大、中修工程当中，共铺筑了80余公里的再生混合料实验路面^[2]。湖北省对具有不同结构及处于不同使用条件以及不同路面结构类型的的沥青路面进行了再生研究，共铺筑了88公里的试验路段。1983年国家建设部下达了“废旧沥青混合料的再生利用”研究项目。课题研究过程中研究人员尝试将乳化沥青加入旧渣油混合料并铺筑了再生试验路。2001年，新颁布的《公路沥青路面养护技术规范》中部分条款论述了有关再生沥青混合料的内容，但由于公路建设重心的转移，沥青路面再生技术的研究和发展没有获得明显的进展。

国内现场路面冷再生技术最早应用于河北省境内的一段路面改造工程，当时使用的机械是邯郸市交通局于1998年10月引进的德国Wirtgen公司的WR2500冷再生机。南京市市政设计院完成的“废旧沥青混合料冷再生利用”课题，制定了《废旧沥青混合料冷再生技术路面施工暂行操作指南》，为冷再生技术应用于实际工程时的工艺设计和施工过程提供了参考依据^[3]。2004年5-8月，在辽宁省营大线一级公路大修工程中首次使用乳化沥青进行沥青路面就地冷再生，随后2年多的路面性能跟踪监测表明其使用效果良好。2006年江西昌九高速公路维修工程也采用了厂拌拌冷再生技术对旧沥青路面进行再生处理，后期跟踪监测表明实际使用效果良好。

可以看出我国沥青路面冷再生技术发展以大量的工程实践为特点，并带有一定的经验性。之后有研究人员对应用于基层的冷再生技术的使用周期成本以及其级配对冷再生技术用于修复沥青路面性能时的影响进行了考察和分析。2008年4月1日，我国颁布了《公路沥青路面再生技术规范》，对沥青路面再生技术所用原材料、再生混合料配合比设计、施工工艺和质量控制指标等进行了规定，为我国沥青路面再生技术的进一步推广和应用提供了指导和依据，也标志着我国的再生技术迈上了一个新的台阶。

1.3总结

纵观国内外对冷再生技术的研究，可以看出在冷再生沥青混合料的拌制工艺，以及与之配套的各种挖掘、铣刨、破碎、拌合等机械设备的研制方面，都取得了较为丰硕的成果。此外，在冷再生技术的施工工艺及路面性能方面也开展了大量的研究，积累了丰富的数据。但是乳化沥青冷再生混合料是以胶浆为基体的非均质多相复合材料，由于是在自然环境温度下施工以及拌合过程中伴随着RAP的使用和水泥的添加，使得其物相组成和界面结构更为复杂，材料特性、不同相之间尤其是RAP料与破乳后沥青薄膜之间的界面特性，以及混合料养生条件等都会对其强度形成过程产生影响^[4]。其强度的影响因素和形成机理目前尚不清楚，因此建议针对乳化沥青冷再生混合料强度的影响因素以及形成过程和机理进行研究。这不仅有利于今后提出更加合理的设计方法与评价指标、路面结构设计参数和冷再生路面结构组合，而且可以为应用乳化沥青冷再生技术改造旧沥青路面提供理论基础和实践指导，进一步提高乳化沥青冷再生混合料的使用性能并扩展其应用范围。

参考文献

[1] Wang T, Xiao F, Zhu X, et al. Energy consumption and environmental impact of rubberized asphalt pavement[J]. Journal of Cleaner Production, 2018, 180: 139-158.

[2] 张建, 肖维, 黄晓明. 沥青路面再生中旧沥青的回收与再生研究[J]. 湖南交通科技, 2006(04): 11-13.

[3] 李艳春, 陈朝霞, 阎峰,等. 旧路面材料的冷再生利用及力学性能分析[J]. 公路交通科技, 2001(05): 15-16.

[4] Graziani A, Iafelice C, Raschia S, et al. A procedure for characterizing the curing process of cold recycled bitumen emulsion mixtures[J]. Construction and Building Materials, 2018, 173: 754-762.