西部交通建設科技項目總報告簡本：瀝青路面再生利用關鍵技術研究PAGE－PAGE1－瀝青路面再生利用關鍵技術研究報告簡本1研究背景公路瀝青路面再生是通過重復利用瀝青和石料，最大限度地利用資源和減少環境污染（減少開采石料造成的環境破壞和丟棄舊瀝青混合料的直接污染）的技術，將需要翻修或廢棄的舊瀝青路面，經翻挖、回收、破碎、篩分，再與部分新集料與新瀝青（及再生劑，必要時）適當配合，重新拌制獲得滿足路用性能要求的再生瀝青混合料，并用于鋪筑路面面層或基層。瀝青路面再生利用可為國家節約大量的瀝青與砂石材料，緩解資源消耗壓力；有利于處治廢料，循環利用資源，保護生態環境。根據國外經驗，瀝青路面再生利用可以降低工程造價，提高壽命周期成本效益。因此，瀝青路面再生利用應該成為我國公路建設可持續發展和保護生態環境的戰略手段，可以期待顯著的經濟效益和社會效益。自本項目立項后，由浙江蘭亭高科有限公司主持，長沙理工大學、湖南省交通科學研究院、四川省交通廳公路規劃勘察設計研究院、浙江省公路管理局共同參加，于2004年12月～2007年12月共同開展西部交通建設科技項目－“瀝青路面再生利用關鍵技術研究”。項目組結合項目的實踐工程，通過大量的資料整理、室內試驗、試驗分析和理論研究、檢測測試，在再生設備評價及選用、再生劑研制及選用、舊瀝青路面性能調查與再生方式選擇、瀝青路面廠拌熱再生關鍵技術研究、廠拌冷再生關鍵技術研究、就地熱再生關鍵技術研究等方面，得到了一批有價值的可供工程應用參考的研究結果和建議。為此，本報告將根據研究大綱確定的研究內容及項目研究過程中解決的新問題，對本項目獲得的主要研究結果和結論進行總結。2國內外研究現狀分析從歐美等發達國家瀝青路面再生利用技術研究發展的狀況來看，這些國家都特別重視再生實用性的研究，他們在再生劑的開發以及實際工程應用中的各種挖掘、銑刨、破碎、拌和等機械設備的研制方面都取得了很大的成就，正逐步形成一套比較完整的再生實用技術，并且達到了規范化和標準化的程度。國外對瀝青再生機理的理論研究較少，但在再生劑的再生效果、再生瀝青混合料的路用性能等方面積累了豐富的數據，進行了深入的研究，為瀝青路面再生技術的實用可操作性提供了科學依據。我國對瀝青路面材料的再生利用研究相對較晚，在早期曾不同程度地利用廢舊瀝青料來修路，但都將其作為廢料利用考慮，一般只用于輕交通道路、人行道或道路墊層。1983年建設部下達了“廢舊瀝青混合料再生利用”的研究項目，由上海市政工程研究所為主，組織相關單位進行過專題研究，當時的主攻方向是把渣油路面加熱適當的輕油使之軟化，來代替常規瀝青混合料。于1991年6月發布了《熱拌再生瀝青路面施工及驗收規程CJJ43-91》，提出了再生瀝青混合料所用的礦料、瀝青的品質和混合料的技術要求，應符合不用廢料的普通瀝青混合料的有關要求，對原路面性能評價、再生劑的選擇、施工工藝等方面闡述較少，不能很好的指導施工。我國從八十年代中后期開始進行大規模的公路建設，人力、物力的不足及對瀝青再生技術不夠重視，致使我國對這方面研究的深化與延伸基本處于停滯狀態。進入二十一世紀以來，現在我國很多路面，特別是高等級路面已經或即將進入維修或改建期，大量的翻挖、銑刨瀝青混合料被廢棄，一方面造成環境污染，另一方面是資源的極大浪費。近幾年一些公路養護單位嘗試著將舊料簡單再生后用于高等級公路或道路基層，如97年江蘇淮陰市公路處用乳化瀝青冷法再生舊料后鋪筑路面，取得了一定效果。但由于缺乏必要的理論指導及科學的設計方法和機械設備的支持，目前在我國再生舊料并沒有在實際工程中得到大量應用，主要原因在于：1）國內瀝青路面再生設備的研究與開發大大落后于歐美國家。盡管國產瀝青路面再生設備近些年來有了一定的發展，但和國外產品相比，我們在品種規格、技術性能及總體技術水平上仍有較大的差距。有關瀝青路面銑刨、加熱和復拌工作過程的理論研究，在國內顯得非常薄弱，在銑刨作業阻力的實際計算以及銑刨轉子切削速度、機器作業速度與銑刨厚度對銑刨作業阻力的影響上還缺乏精確的定量分析，以及再生設備的溫度控制和拌和設計還需要有所改進。2）國內瀝青再生劑研制工作至今仍處于起步階段，未形成系列高效再生劑產品進行推廣應用。國外從七十年代石油危機后開始再生劑研制工作，迄今為止、在國外特別是美國已有許多種再生劑應用于路面再生，形成再生利用技術，并達到標準化的程度。我國是從八十年代開始瀝青路面再生利用研究的，再生劑的研制工作至今基本上還處于起步階段。而今一些高等級公路已陸陸續續進入了維修設施，然后以項目提出的技術規范為指導，進行再生瀝青混合料的試生產，生產成功后轉入西部依托工程鋪設試驗路，觀測試驗路一冬一夏的使用情況，最后作全過程的總結，提交研究成果。主要關鍵技術路線如圖1-1所示。廠拌熱再生利用關鍵技術研究廠拌熱再生利用關鍵技術研究就地熱再生利用關鍵技術研究廠拌冷再生利用關鍵技術研究瀝青路面再生利用關鍵技術研究瀝青路面再生利用設計與施工技術指南再生瀝青路面結構組合設計研究再生瀝青混合料配合比設計研究施工工藝與施工質量控制研究再生用材料技術指標研究再生設備選用及開發研究再生方式選擇方法研究現有再生設備應用與二次開發高效瀝青再生劑研發再生設備評價方法研究結構類型、厚度、混合料類型確定配合比設計方法、RAP摻量、最佳瀝青用量、性能驗證RAP回收與預處理、施工工藝、質量管理、驗收與評定指標再生劑技術指標RAP技術指標舊瀝青路面狀況調查與評價研究現有再生方式適應性研究再生瀝青混合料路用性能研究試驗路及實體工程鋪筑與效果評價1km廠拌熱再生試驗路,1km廠拌冷再生試驗路,1km就地熱再生試驗路,相關實體工程高溫穩定性低溫抗裂性力學性能水穩定性圖1-1瀝青路面再生利用關鍵技術研究總路線

主要技術成果及實體工程如下：瀝青路面再生利用設計與施工技術指南瀝青路面再生技術調查研究報告（研究分報告之一）瀝青路面現有再生設備的評價與開發（研究分報告之二）系列瀝青再生劑的研發（研究分報告之三）舊瀝青路面性能評價及再生方式選擇（研究分報告之四）瀝青路面廠拌熱再生利用關鍵技術研究（研究分報告之五）瀝青路面廠拌冷再生利用關鍵技術研究（研究分報告之六）瀝青路面就地熱再生利用關鍵技術研究（研究分報告之七）廠拌熱再生瀝青路面示范性試驗路1km與1km實體工程廠拌冷再生瀝青路面示范性試驗路1km就地熱再生瀝青路面示范性試驗路1km與170km實體工程5主要研究結論本項目結合西部課題“瀝青路面再生利用關鍵技術研究”項目的依托工程實踐，通過充分的國內外調查研究分析、大量的室內外試驗、檢測測試、試驗分析和理論研究，對瀝青路面再生利用關鍵技術：再生設備、再生劑、舊瀝青路面性能評價、再生方式選擇、再生瀝青混合料性能及結構組合設計等進行了較系統深入的研究后，主要得到如下結論：1）基于舊瀝青路面狀況調查的情況分析，提出了舊瀝青路面再生方式選擇的具體方法，提出了再生方式初選表和再生方式綜合選擇指南表。按照初選表確定可選的再生方案（有可能多于1個），然后根據再生方式選擇指南表，進一步確定再生方案（有可能多于1個），最后對選定的再生方案進行經濟分析與評價，最終確定再生方案。其中舊瀝青狀況調查主要內容有：歷史資料、路面破損狀況、路面結構強度、舊路面材料性能等4項內容。路面破碎狀況調查和路面結構強度調查內容在現行《公路瀝青路面養護技術規范JTJ073.2-2001》基礎上有所補充。2）成功二次開發了相關再生設備，有效保障了課題依托工程的實施及其效果。在雙輥式破碎機基礎上，成功開發出回收舊瀝青混合料破碎分散設備，使用效果良好；在原有浙江蘭亭高科有限公司研制的ZLS-1000型雙滾筒連續式廠拌熱再生設備基礎上，成功二次開發將其應用于廠拌冷再生瀝青混合料，使用效果良好；在鋪筑就地熱再生試驗路段和實體工程中，成功將德國維特根公司的HM4500加熱機和RX4500再生機機組應用于再生層和罩面層雙層同時攤鋪成型，有效保障了層間的聯結效果。3）采用四組分法和瀝青調和機理進行了再生劑的研發，通過向油分中混溶增粘樹脂這一工藝來提高再生劑的抗老化性能，成功研制出了系列高效再生劑。主要有熱再生劑4種：輕質油再生劑、復配型再生劑、重質油再生劑、就地熱再生專用復配型再生劑等。冷再生劑主要以乳化瀝青和改性乳化瀝青為主體，摻配適當再生劑。所研制的系列再生劑性能指標達到國際水平，其室內路用性能和試驗路依托工程使用后效果良好，均滿足設計要求。4）提出了高等級公路瀝青再生劑的技術指標建議值，填補了國內空白。流動性指標：60℃動力粘度≤2Pa.s；耐熱性指標：薄膜烘箱質量損失163℃/5h范圍為±1，薄膜烘箱試驗粘度比（后/前）≤1.8；安全性指標：閃點>2305）分別對依托工程所用的廠拌熱再生、就地熱再生、廠拌冷再生瀝青混合料的路用性能進行了系統的研究。采用了疲勞試驗、單軸壓縮試驗、車轍試驗、凍融劈裂試驗與劈裂試驗、低溫彎曲試驗、滲水試驗等試驗方法，研究表明：總體上再生混合料的高溫性能有所增加、強度與新拌瀝青混合料基本相當、低溫性能一般有所降低、水穩定性稍有降低。6)系統提出了廠拌熱再生、就地熱再生、廠拌冷再生三種再生瀝青路面結構組合設計方法，給出了各自的適應層位、厚度等。廠拌熱再生瀝青混合料可用于路面各面層，進行結構層厚度設計時可根據其所應用的場合不同參照現有相關的設計方法。廠拌冷再生瀝青混合料應盡可能用于路面面層，一般不直接用于表面層，其再生層厚度設計按路面加鋪設計方法進行，延續了現行《公路瀝青路面設計規范JTGD50-2006》的理論法。就地熱再生瀝青混合料對二級及二級以下公路可直接作為原路面的表面層，對于高等級公路宜用于中、下面層，再生層的厚度一般為2-5cm。7）結合項目依托工程的建設實踐，參照現行交通部頒布和國家頒布的相關設計、施工技術規范和試驗規程及國外相關實施規范等文獻，提出了《瀝青路面再生利用設計與施工技術指南》。成功鋪筑了3km示范性試驗路和相關的實體工程共約171km。8）各種再生方式具有顯著的經濟效益和社會效益。總體上，瀝青路面再生利用可以顯著降低工程造價，與鋪筑全新瀝青路面比，其中廠拌熱再生瀝青路面可降低造價約20~30%，廠拌冷再生瀝青路面可降低造價約40%，就地熱再生瀝青路面可降低造價約50%，顯著提高壽命周期成本效益。同時再生瀝青路面有利于處治廢料、節省能源、保護環境，促進社會的可持續發展，具有社會環保效益。6創新點國內首次提出了舊瀝青路面再生方式選擇方法。在借鑒國外相關舊瀝青路面再生方式確定方法的基礎上，結合我國高等級公路瀝青路面的實際情況，提出了可操作性強的再生方式選擇方法，有利于瀝青路面再生技術的有效利用。成功二次開發了相關再生設備，達到國際水平。在雙輥式破碎機基礎上，成功開發出回收舊瀝青混合料破碎分散設備，使用效果良好；通過技術改造，使雙滾筒連續式瀝青混合料再生設備既可以拌制熱再生瀝青混合料，又可以拌制冷再生瀝青混合料。成功研發了高等級公路用系列高效瀝青再生劑，首次提出了高等級公路瀝青再生劑的技術指標建議值，填補了國內空白。我國八十年代的再生劑主要是針對渣油路面再生的，本次開發的系列再生劑是針對高等級瀝青路面再生的，填補了這一空白。在研發過程中,通過向油分中混溶了增粘樹脂這一工藝來提高再生劑的抗老化性能，克服了傳統再生劑穩定性差的特點。結合系列再生劑的研發，提出了目前我國高等級瀝青路面再生劑的技術指標建議值，有效保障再生瀝青路面的質量。首次提出了廠拌冷再生瀝青路面結構厚度設計方法。為了今后規范的拓展，該設計方法延續了現行《公路瀝青路面設計規范JTGD50-2006》中的理論法，按路面加鋪設計方法進行再生層路面厚度設計。根據不同RAP摻量的混合料室內試驗結果，把廠拌冷再生材料分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類，并針對Ⅱ、Ⅲ類材料對于不同的軸載累計次數推薦了路面結構組合與表面層的厚度。為方便設計，給出了按彈性層狀體系理論計算出的冷再生結構表面層和再生層總厚度的選用圖表。改進了現有相關規范的試驗方法。一是提出了阿布森改進法：在利用阿布森法回收瀝青時，將回收溶液加熱后即刻通CO2，CO2通入量1600mL/min、160℃持續加熱時間25min，試驗效果較規范好。二是提出了修正的馬歇爾設計法：冷再生瀝青混合料配合比設計在采用馬歇爾法時，對試件采用二次擊實成型、60℃恒溫養生72h的室內加速養生方法、以干或濕的馬歇爾穩定度或劈裂強度確定最佳油石比、以試件最大密度確定最佳液體總量，效果較好。提出了瀝青路面再生利用的成套技術及完善的設計與施工技術指南。7存在的問題與建議由于研究時間有限，加之瀝青路面再生利用關鍵技術研究涉及因素縱多，且再生瀝青路面的工程實踐總體上欠缺，因此，今后有必要進一步研究不同地域和不同氣候條件下的瀝青路面再生利用的關鍵技術，跟蹤觀測已再生后瀝青路面的長期性能，進一步完善現有研究成果，從而為瀝青路面再生利用的設計和施工提供科學合理的理論和充分的實踐依據。由于舊瀝青混合料的再生利用具有顯著的經濟效益和社會環保效益，有利于資源的可持續發展，但再生利用初期投資較大、工序繁瑣，效益在于長遠利用，一般施工企業不愿承擔，建議國家出臺相關的政策保障廢舊瀝青混合料的有效再生利用。

合作者本項目依托工程實施過程中的參加單位主要有：浙江蘭亭高科有限公司、湖南長沙理工大學公路工程學院、湖南省交通科學研究院、四川省交通廳公路規劃勘察設計研究院。浙江蘭亭高科有限公司：國家重點高新技術企業。所屬工程技術研究與長安大學、同濟大學等科研機構、院校合作，以產、學、研相結合的模式建立了雄厚的軟、硬件技術研發隊伍，形成公路、化工、機械三位一體的研發機構。二十年來，先后實施國家級火炬計劃，開發國家級重點新產品，完成省部級新產品二十余項，擁有多項國家專利，其中發明專利6項。曾獲浙江省科技進步一等獎，全國交通系統科技成果一等獎。先后編著了技術專著《SBS改性瀝青的生產與應用》、《改性瀝青及其乳化技術》。目前為止，公司產品在國內二十余個省、市、自治區高等級公路、機場跑道和城市干道得到了廣泛應用，取得了顯著的社會經濟效益。項目中主要承擔再生設備的開發和系列再生劑的研發工作。長沙理工大學公路工程學院：長沙理工大學是一所多學科協調發展的多科性大學，下屬公路工程學院具有鮮明的交通特色，“九五”以來，獲省（部）級以上優秀教學成果獎30余項，建成了一批優勢明顯的重點學科。近幾年學院省（部）級以上先后承擔縱、橫向科研課題200多項，其中獲國家及省、部級科技進步獎50多項，“瀝青路面設計指標及參數的研究”等課題的研究達到國際先進水平。項目中主要承擔瀝青路面廠拌熱再生利用關鍵技術研究。湖南省交通科學研究院：有較大規模和實力的綜合型交通科研機構，2000年7月總體轉制成為高科技企業。具有交通部和建設部工程監理甲級資質、建設部公路設計甲級資質、交通部工程檢測甲級資質、交通部交通工程施工綜合資質。承擔和完成了多項國家科技攻關項目和交通部、湖南省科委多項重大科研項目的研究，獲得多項省部級科技進步獎和國家發明獎，數項成果被評為國家級和省部級新產品，已在公路建設工程中得到廣泛應用。項目中主要承擔瀝青路面廠拌冷再生利用關鍵技術研究。四川省交通廳公路規劃勘察設計研究院：集設計、科研于一體的大型甲級設計研究院。持有國家勘察、設計、測繪、咨詢、監理和環評等甲級證書。獲得國家、部（省）級優秀設計和科技進步獎120多項。多次進入全國勘察設計行業綜合實力100強。1999年通過ISO9001國際質量認證。項目中主要承擔瀝青路面就地熱再生利用關鍵技術研究。

致謝感謝浙江省公路局、諸暨公路段、紹興公路段在廠拌熱再生瀝青路面和廠拌冷再生瀝青路面的試驗路鋪筑工作和檢測工作中的大力支持!感謝四川成渝高速公路股份有限公司、華宇路橋養護新技術有限責任公司在就地熱再生瀝青路面的試驗路鋪筑工作和檢測工作中的大力支持！

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