同時(shí)冷熱再生雙系統(tǒng)添加方式的可行性試驗(yàn)

梁新文，王 磊，丁 香，張 奧

（中交西安筑路機(jī)械有限公司，陜西 西安 710200）

0 引 言

“十三五”國(guó)家頒布了相關(guān)政策法規(guī)，要求公路廢舊瀝青混合料的循環(huán)利用率達(dá)到90%以上［1－2］。國(guó)內(nèi)的瀝青攪拌設(shè)備大部分是強(qiáng)制間歇式，故通過(guò)廠拌熱再生設(shè)備利用廢舊瀝青混合料最為常見(jiàn)［3－4］，但廢舊瀝青混合料在滾筒加熱過(guò)程中出現(xiàn)的瀝青老化、黏連和煙氣排放等技術(shù)問(wèn)題很難徹底解決［5－6］。

目前，國(guó)內(nèi)外的廠拌熱再生設(shè)備廢舊瀝青混合料的添加方式都是將粗、細(xì)再生料一起放入再生干燥筒進(jìn)行烘干加熱處理［7］。筆者所在公司的廠拌熱再生設(shè)備采用雙系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，具有熱再生和常溫再生的功能，既可冷再生添加，也可熱再生添加，又可同時(shí)冷、熱再生添加。同時(shí)冷、熱再生的添加方式，可有效減少再生料加熱所造成的瀝青老化、黏連和煙氣排放等問(wèn)題，此項(xiàng)技術(shù)已獲得國(guó)家專利。

本文主要介紹這種雙系統(tǒng)再生設(shè)備的組成及工藝流程，通過(guò)對(duì)雙系統(tǒng)工藝下再生成品料生產(chǎn)過(guò)程中回收料（RAP）的破碎篩分、配合比設(shè)計(jì)、油石比檢測(cè)、生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)的試驗(yàn)及檢測(cè)分析，說(shuō)明同時(shí)冷、熱再生添加方式的可行性。整個(gè)試驗(yàn)研究過(guò)程以北京路冠公司為順昌路生產(chǎn)再生瀝青混合料為依托。

1 雙系統(tǒng)再生設(shè)備的組成及工藝流程

1.1 雙系統(tǒng)再生設(shè)備的組成

雙系統(tǒng)再生設(shè)備是由常溫再生和熱再生2套系統(tǒng)組成。常溫再生系統(tǒng)由配料斗、輸送皮帶、提升機(jī)、暫存?zhèn)}、放料門、稱量斗和進(jìn)鍋皮帶（或溜槽）組成；熱再生系統(tǒng)由配料斗、輸送皮帶、提升機(jī)、烘干加熱系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、暫存?zhèn)}、放料門、稱量斗和進(jìn)鍋皮帶（或溜槽）組成。

1.2 雙系統(tǒng)再生設(shè)備的工藝流程

該雙系統(tǒng)設(shè)備的工藝流程分為常溫再生部分和熱再生部分。在此雙系統(tǒng)設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中，可單獨(dú)冷再生（或熱再生）使用，也可冷、熱再生同時(shí)使用。雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的再生設(shè)備生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。常溫再生和熱再生具體的生產(chǎn)過(guò)程如下。

圖1 雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)再生設(shè)備的生產(chǎn)工藝流程

（1）常溫再生部分。細(xì)回收料由裝載機(jī)裝入到配料斗中，按級(jí)配通過(guò)皮帶給料器（變頻調(diào)速）送入到回收料提升機(jī)，提升機(jī)的料進(jìn)入細(xì)料暫存?zhèn)}，后經(jīng)稱量斗進(jìn)行稱量，計(jì)量后通過(guò)進(jìn)鍋皮帶機(jī)（或溜槽）被送至攪拌鍋進(jìn)行攪拌。

（2）熱再生部分。粗回收料由配料斗經(jīng)皮帶給料器（變頻調(diào)速）按級(jí)配送入到回收料提升機(jī)，提升到特殊設(shè)計(jì)的專用再生料干燥筒中進(jìn)行加熱，加熱后的再生料直接送入再生料暫存?zhèn)}中，再生料稱量斗安裝在暫存?zhèn)}下面，再生料計(jì)量后通過(guò)皮帶機(jī)（或溜槽）送至主機(jī)攪拌鍋進(jìn)行攪拌。

2 雙系統(tǒng)工藝下成品料各生產(chǎn)過(guò)程的試驗(yàn)及檢測(cè)分析

2.1 廢舊瀝青混合料的破碎和篩分

目前常見(jiàn)的廢舊瀝青混合料的破碎方式分為反擊式破碎和柔性破碎2種［8］。柔性破碎的原理為：雙輥?zhàn)酉騼?nèi)旋轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)動(dòng)速度不同，在法向壓力和切向剪力的共同作用下，使不同粒徑的瀝青混合料沿著結(jié)合的界面被分離開(kāi)，分解成小顆粒料，不破碎原有的集料［9－10］。為了盡量不破壞廢舊瀝青混合料的原有級(jí)配，北京路冠公司選用柔性破碎方式。

根據(jù)再生規(guī)范對(duì)采用柔性破碎得到的回收料進(jìn)行一系列篩分試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。最終，確定將0～3mm（圖2）和3～15mm（圖3）2種規(guī)格的回收料分別用于常溫再生和熱再生部分，其中0～3mm的回收料占總量的30%左右，其余為3～15mm的回收料。

表1 回收料篩分試驗(yàn)結(jié)果

圖2 銑刨料0～3mm

2.2 再生混合料配合比的設(shè)計(jì)

圖3 銑刨料3～15mm

再生混合料配合比的設(shè)計(jì)采用馬歇爾試驗(yàn)方法進(jìn)行［11－13］，分檔的回收料按照一定的比例合成，合成的回收料再按照一定的摻配率與新集料進(jìn)行級(jí)配合成［14－15］。通過(guò)多次試驗(yàn)確定：將0～3mm的回收料在常溫再生系統(tǒng)中按4%的比例進(jìn)行冷添加，3～15 mm的回收料在熱再生系統(tǒng)中按26%的比例進(jìn)行熱添加。表2為再生瀝青成品料ZAC-16C和ZAC-13C中回收料的添加比例。圖4為ZAC-16C級(jí)配篩分曲線，圖5為ZAC-13C級(jí)配篩分曲線。

表2 再生混合料中回收料的添加比例

圖4 ZAC-16C級(jí)配篩分曲線

圖5 ZAC-13C級(jí)配篩分曲線

2.3 回收料的油石比檢測(cè)

回收料油石比的測(cè)定采用了燃燒爐法［16－17］，將篩分好的2種規(guī)格的回收料分別送往丙級(jí)實(shí)驗(yàn)室、順義實(shí)驗(yàn)室及楊鎮(zhèn)廠實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定，最終測(cè)定0～3mm回收料的油石比為7.57%，3～15mm回收料的油石比為3.98%。

2.4 成品料生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制

為了確保成品料的質(zhì)量，在雙系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)2種規(guī)格回收料的上料速度、加熱溫度、新石料上料速度及溫度、放料順序、拌合時(shí)間、成品料溫度等都進(jìn)行了嚴(yán)格的控制。

回收料的溫度嚴(yán)格控制在120℃～130℃之間。如果料溫低于120℃，瀝青混合料加熱不透，會(huì)使攤鋪過(guò)程中溫度下降過(guò)快，成型后路用性能下降；如果料溫高于130℃，將使回收料表面的瀝青老化；最終影響再生成品料的質(zhì)量。

新石料的加熱溫度為185℃～190℃，且上料速度不能太快。設(shè)計(jì)的放料順序?yàn)椋夯厥樟吓c新石料同時(shí)放，為了使新舊料充分混合均勻且新舊瀝青充分裹覆均勻［18－19］，所以增加了攪拌時(shí)間，干拌延長(zhǎng)10s后放入瀝青再拌，再拌同樣延長(zhǎng)10s，最后放礦粉。最終生成的成品料溫度控制在160℃～165℃之間。

成品料生產(chǎn)出來(lái)后，實(shí)驗(yàn)室人員首先對(duì)第一斗料的溫度及外觀進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后裝入運(yùn)料車以便投入生產(chǎn)；其次對(duì)后面的每車料都進(jìn)行不同部位的溫度檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可運(yùn)出生產(chǎn)基地。

2.5 成品料質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

本次共生產(chǎn)再生瀝青成品料1 525.8t，其中ZAC-13C混合料151.2t，ZAC-16C混合料1 374.6 t，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)，再生瀝青混合料各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）中的標(biāo)準(zhǔn)，且高溫性能高于普通熱拌瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足路用性能要求。表3、4分別為再生瀝青成品料ZAC-16C和ZAC-13C各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果。圖6為使用本次試驗(yàn)生產(chǎn)的再生瀝青成品料的攤鋪施工現(xiàn)場(chǎng)。

表3 ZAC-16C瀝青成品料各指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

表4 ZAC-13C瀝青成品料各指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

圖6 再生瀝青成品料攤鋪現(xiàn)場(chǎng)

3 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)同時(shí)冷、熱再生雙系統(tǒng)工藝下再生瀝青成品料生產(chǎn)過(guò)程中相關(guān)性能指標(biāo)的檢測(cè)分析，可知該工藝下生產(chǎn)的成品料ZAC-16C和ZAC-13C的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的要求，可用于瀝青混凝土路面的鋪筑，其中馬歇爾穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度等指標(biāo)均高于普通熱拌瀝青混合料的相應(yīng)指標(biāo)，尤其是動(dòng)穩(wěn)定度有大幅提高，具有良好的抗車轍性能。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明了同時(shí)進(jìn)行冷、熱再生這種添加方式的可行性。

由于廢舊瀝青混合料性能具有很強(qiáng)的地域性，差異性較大，故上述生產(chǎn)過(guò)程和試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅供參考。