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摘要：旧沥青混合料再生技术目前已成为国际上道路维修改造的主要方法之一。以厂拌热再生技术为研究对象，对旧料性能评价、再生沥青混合料配合比设计、生产工艺等关键技术进行了研究。通过室内试验，结合实际工程，表明再生沥青混合料具有良好的路用性能，经济效益和社会效益十分明显。
关键词：再生沥青混合料 厂拌热再生
配合比设计
一、前 言
在对旧沥青道路进行重建翻新中，都要产生大量的废弃沥青混合料。这些废料中有沥青、各级级配集料等，这是一笔可以加以很好利用的财富，白白丢弃，既浪费资源、污染环境，又造成经济上的损失。沥青再生技术是指对不能满足使用要求的沥青混凝土路面废料通过各种措施进行处理后重新利用的技术，包括对旧沥青混凝土路面进行翻挖、破碎、筛分，再与新集料、新沥青、再生剂重新混合，形成具有预期路用性能的混合料，并重新铺筑成路面的各种结构层(包括面层和基层)。沥青路面的再生技术，已在世界许多国家和地区得到广泛应用，目前已成为国际上道路维修改造的主要方法之一。我国的道路再生技术还刚刚起步，技术方面还处于探索阶段。
沥青再生技术主要分4大类：即厂拌热再生、厂拌冷再生、现场热再生和现场冷再生。其中厂拌热再生技术具有较好的适应性，适用于各类破坏路面，经过严格的配合比调整，再生沥青混合料能确保技术指标不低于使用全部新料拌制的沥青混合料，路用性能满足高级路面的使用要求；而且，既可利用原路废弃材料重新铺筑路面，也可以将回收材料再生后用于其他工程，能最大限度地发挥沥青混凝土路面废料的作用。
大量国内外研究成果和实践表明，沥青热再生技术主要难点包括：旧料的变异性问题；再生剂的研制和使用；旧沥青混合料的破碎和筛分；再生沥青混合料的配合比设计及其抗裂性能和耐久性能评价；再生沥青混合料的拌和工艺。
二、旧料热再生关键技术
本文以应用较广泛的厂拌热再生技术为研究对象，通过室内试验分析，结合实际工程，对其关键技术进行研究。
（1）旧料性能分析
旧料性能分析包括对旧沥青主要性能指标、沥青含量以及集料级配进行分析。通过对旧料进行抽提试验，对回收的沥青进行针入度、软化点、延度和粘度试验，从而可以辨别出沥青的老化程度，便于再生剂的选择。测定沥青含量，分析集料级配，为再生沥青混合料的配合比设计提供依据。
（2）再生剂选择
造成路面沥青老化的原因包括沥青各组分的氧化、缩合和聚合等反应，使沥青中不稳定的化合物转变为稳定的化合物，较低分子量的化合物转变为高分子量的化合物，油分向胶质转变，胶质向沥青质转变，最终使胶质减少，沥青质增多，致使沥青变的更稠硬，塑性降低，脆性增大，粘性减弱，综合性能差。
沥青的再生是沥青老化的逆过程，主要包括两种方法: ①使用标号较低的新沥青与旧沥青混合，让较软的新沥青与已老化的旧沥青掺配后达到路用沥青标准。 ②使用再生剂与旧沥青混合，再生剂既可以调节旧沥青的粘度，同时又能补充旧沥青所失去的化学组分，恢复原沥青性能，甚至还能超过原沥青性能。再生剂主要成分是低粘度、低饱和分的矿物油料，其粘度约在0.1～20pa.s范围内。它具有溶解沥青质，使沥青质分散的能力，并能改善沥青的流变性质，使沥青的非牛顿性质降低。
有关研究表明，对于南方炎热地区，进行再生时，当旧料沥青老化程度并非很大时，并不一定要求掺入标号较低的新沥青，而仍可以使用常用的70＃沥青，这样得到的沥青混合料虽然在低温性能方面有所损失，但抗车辙性能更佳。
（3）旧料破碎和筛分
旧料破碎和筛分是旧料再生前的一个重要步骤。破碎可分为两个阶段: ①现场破碎或现场预破碎阶段。在此阶段中，必须将老路的沥青混凝土铣刨或翻挖，以便将沥青混凝土旧料装入卡车，其破碎的程度直接影响到卡车的运送效率。②工厂破碎阶段。在此阶段，旧料按规格进行破碎筛分，以便形成适合用于生产的各种规格旧料。
旧沥青混合料由于来源不同，挖掘或铣刨会打碎原有的骨料，使它的“级配”中的细骨料增多。为保证破碎后的旧料具有较好的级配，需对其进行筛分。简单的筛分仅需用一层筛网控制回收旧料中骨料的最大粒径。较好的筛分可用双层筛网，将旧料分为两种规格，用5mm或15mm筛网分档，便于再生混合料级配设计时的调整。筛选出来的再生旧料需符合集料规格要求，现主要有0～15mm和15～25mm两种规格。
（4）再生沥青混合料配合比设计和性能分析
再生沥青混合料的配合比设计是旧料再生的关键技术，它需要确定旧料与新料的比例，以及再生剂的用量和新沥青添加量。
旧料的掺配比例可以通过经验公式估算一个基本值，然后根据以下因素进行确定：①旧沥青混合料的品质。旧料沥青老化程度越小，则旧料掺入量越大。②拌和设备和工艺。对于连续式双滚筒再生沥青混合料拌和设备，它的热效率高，旧料掺配率可达50～60％；对于间歇式再生沥青混合料拌和设备，旧料进入拌和机之前的预热温度不及前者，但它计量精确，旧料掺配率为30～50％。③再生混合料用途。如果再生料用于高速公路或一级公路的中、下面层，要求再生料具有很好的品质，则旧料掺量应取小值；如果再生料用于二、三级路、等外路的路面或者基层，交通量较小，则可取用较高的掺配率。④经济性的考虑。如果工程所处地的砂、石料短缺，沥青单价高，为节约资金，可提高旧料掺配率，同时要注意施工工艺和设备的改造，使生产出的再生料符合路用要求。
在确定旧料掺配比例后，按照马歇尔方法，确定新沥青添加量。值得注意的是，再生沥青混合料中掺入了旧料，它的理论密度不能通过计算法得到，而应采用真空法得到实测最大理论密度。表1为旧料掺配比例为30％的ac-20i和ac－30i再生沥青混合料的马歇尔试验结果。
表1 再生沥青混合料的马歇尔试验结果
另外，对ac-20i再生沥青混合料进行了车辙试验和劈裂试验。它的动稳定度为1438次/mm，大于规范要求的800次/mm，劈裂强度为0.9mpa，大于规范要求的0.6mpa。由此可见，再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及耐久性等均能达到规范标准。
（5）旧料热再生工艺
目前旧沥青混合料厂拌热再生方法主要有连续式和间歇式两种。连续式再生方法热效率高，生产率高，污染少，但骨料、沥青计量精度低，对新骨料质量要求高。间歇式再生方法计量精度高，产品质量稳定，但旧料掺配率比连续式再生方法略低。本文以ammann再生设备，对间歇式再生工艺进行介绍。
ammann3000型沥青拌和机配备了再生装置，它为一套旧料加热系统。加热后的沥青旧料通过计量后投入沥青混合料搅拌器中，喷入再生剂后再加入新骨料、沥青、石粉，经过强制拌和后成为再生沥青混合料。其工艺流程如图1所示。
在热再生过程中，对旧料的加热温度及新集料加热的控制非常重要。旧料加热温度太低，进入搅拌缸吸收的热量太多，导致拌和温度太低，影响产品质量；反之，旧料加热温度太高，旧沥青容易分解，并且熔化的沥青会部分粘住提升机、计量系统，影响正常工作。根据经验，再生料的加热温度一般为110℃左右。由于旧料是通过吸收新集料的热量而升温，为保证再生混合料能达到足够高的温度就必须首先提高新集料的加热温度，但集料温度过高会导致旧料沥青与新集料接触产生蓝烟现象，影响产品质量，也不利于环保。因此，在再生沥青混合料生产过程中，必须根据旧料掺配比例和旧料沥青老化程度，严格控制新集料加热温度，将其调节在最佳温度范围之内。
三、工程應用
石家庄道桥建设有限公司自成立“沥青混凝土旧料再生利用应用研究”课题以来，在市政府及有关部门的支持下，进行了大量室内试验研究，掌握了旧沥青混合料热再生的关键技术，并依靠ammann3000型拌和机的再生设备，使旧料热再生技术从试生产阶段发展到大面积推广应用。
2010年，体育南大街道路改造工程中，底面层和中面层首次应用到沥青混凝土旧料再生技术，共使用再生沥青料8000吨，取得了良好的社会和经济效益。
四、经济和社会效益
沥青再生技术的直接经济效益主要体现在两个方面：节约集料、沥青材料费和旧料的运输费、堆弃费。以某工程单价为例计算利用1吨旧料节约的费用。集料：60元／吨×0.95吨＝57元；沥青：3700元／吨 ×0.05吨＝185元；运输距离10km：0.8元／km × 10km＝8元；堆弃费：5元；合计: 258元／吨。再生沥青混合料需要对旧料进行破碎、筛分、加热，若将这部分费用计入，则利用1吨旧料可以节约成本235元。以利用10万吨旧料的工程为例，可节省费用2350万元，这是一个十分可观的数目。
充分利用旧沥青混合料，可以节约大量矿产资源，有效减缓因使用新石料、开采矿石造成的森林植被减少、水土流失等严重的生态破坏，避免了沥青路面旧料对环境的污染，其社会效益非常明显。
参考文献
[1] 吕伟民, 严家 沥青路面再生技术. 人民交通出版社,1989
[2] 胡达平. 再生沥青混合料应用技术研究. 市政工程,2003年7月,第21卷,第4期
[3] 王欣,刘先淼. 厂拌热再生沥青混台料配台比设计. 中外公路,2003年10月,第23卷,第5期
关键词：再生沥青混合料 厂拌热再生
配合比设计
一、前 言
在对旧沥青道路进行重建翻新中，都要产生大量的废弃沥青混合料。这些废料中有沥青、各级级配集料等，这是一笔可以加以很好利用的财富，白白丢弃，既浪费资源、污染环境，又造成经济上的损失。沥青再生技术是指对不能满足使用要求的沥青混凝土路面废料通过各种措施进行处理后重新利用的技术，包括对旧沥青混凝土路面进行翻挖、破碎、筛分，再与新集料、新沥青、再生剂重新混合，形成具有预期路用性能的混合料，并重新铺筑成路面的各种结构层(包括面层和基层)。沥青路面的再生技术，已在世界许多国家和地区得到广泛应用，目前已成为国际上道路维修改造的主要方法之一。我国的道路再生技术还刚刚起步，技术方面还处于探索阶段。
沥青再生技术主要分4大类：即厂拌热再生、厂拌冷再生、现场热再生和现场冷再生。其中厂拌热再生技术具有较好的适应性，适用于各类破坏路面，经过严格的配合比调整，再生沥青混合料能确保技术指标不低于使用全部新料拌制的沥青混合料，路用性能满足高级路面的使用要求；而且，既可利用原路废弃材料重新铺筑路面，也可以将回收材料再生后用于其他工程，能最大限度地发挥沥青混凝土路面废料的作用。
大量国内外研究成果和实践表明，沥青热再生技术主要难点包括：旧料的变异性问题；再生剂的研制和使用；旧沥青混合料的破碎和筛分；再生沥青混合料的配合比设计及其抗裂性能和耐久性能评价；再生沥青混合料的拌和工艺。
二、旧料热再生关键技术
本文以应用较广泛的厂拌热再生技术为研究对象，通过室内试验分析，结合实际工程，对其关键技术进行研究。
（1）旧料性能分析
旧料性能分析包括对旧沥青主要性能指标、沥青含量以及集料级配进行分析。通过对旧料进行抽提试验，对回收的沥青进行针入度、软化点、延度和粘度试验，从而可以辨别出沥青的老化程度，便于再生剂的选择。测定沥青含量，分析集料级配，为再生沥青混合料的配合比设计提供依据。
（2）再生剂选择
造成路面沥青老化的原因包括沥青各组分的氧化、缩合和聚合等反应，使沥青中不稳定的化合物转变为稳定的化合物，较低分子量的化合物转变为高分子量的化合物，油分向胶质转变，胶质向沥青质转变，最终使胶质减少，沥青质增多，致使沥青变的更稠硬，塑性降低，脆性增大，粘性减弱，综合性能差。
沥青的再生是沥青老化的逆过程，主要包括两种方法: ①使用标号较低的新沥青与旧沥青混合，让较软的新沥青与已老化的旧沥青掺配后达到路用沥青标准。 ②使用再生剂与旧沥青混合，再生剂既可以调节旧沥青的粘度，同时又能补充旧沥青所失去的化学组分，恢复原沥青性能，甚至还能超过原沥青性能。再生剂主要成分是低粘度、低饱和分的矿物油料，其粘度约在0.1～20pa.s范围内。它具有溶解沥青质，使沥青质分散的能力，并能改善沥青的流变性质，使沥青的非牛顿性质降低。
有关研究表明，对于南方炎热地区，进行再生时，当旧料沥青老化程度并非很大时，并不一定要求掺入标号较低的新沥青，而仍可以使用常用的70＃沥青，这样得到的沥青混合料虽然在低温性能方面有所损失，但抗车辙性能更佳。
（3）旧料破碎和筛分
旧料破碎和筛分是旧料再生前的一个重要步骤。破碎可分为两个阶段: ①现场破碎或现场预破碎阶段。在此阶段中，必须将老路的沥青混凝土铣刨或翻挖，以便将沥青混凝土旧料装入卡车，其破碎的程度直接影响到卡车的运送效率。②工厂破碎阶段。在此阶段，旧料按规格进行破碎筛分，以便形成适合用于生产的各种规格旧料。
旧沥青混合料由于来源不同，挖掘或铣刨会打碎原有的骨料，使它的“级配”中的细骨料增多。为保证破碎后的旧料具有较好的级配，需对其进行筛分。简单的筛分仅需用一层筛网控制回收旧料中骨料的最大粒径。较好的筛分可用双层筛网，将旧料分为两种规格，用5mm或15mm筛网分档，便于再生混合料级配设计时的调整。筛选出来的再生旧料需符合集料规格要求，现主要有0～15mm和15～25mm两种规格。
（4）再生沥青混合料配合比设计和性能分析
再生沥青混合料的配合比设计是旧料再生的关键技术，它需要确定旧料与新料的比例，以及再生剂的用量和新沥青添加量。
旧料的掺配比例可以通过经验公式估算一个基本值，然后根据以下因素进行确定：①旧沥青混合料的品质。旧料沥青老化程度越小，则旧料掺入量越大。②拌和设备和工艺。对于连续式双滚筒再生沥青混合料拌和设备，它的热效率高，旧料掺配率可达50～60％；对于间歇式再生沥青混合料拌和设备，旧料进入拌和机之前的预热温度不及前者，但它计量精确，旧料掺配率为30～50％。③再生混合料用途。如果再生料用于高速公路或一级公路的中、下面层，要求再生料具有很好的品质，则旧料掺量应取小值；如果再生料用于二、三级路、等外路的路面或者基层，交通量较小，则可取用较高的掺配率。④经济性的考虑。如果工程所处地的砂、石料短缺，沥青单价高，为节约资金，可提高旧料掺配率，同时要注意施工工艺和设备的改造，使生产出的再生料符合路用要求。
在确定旧料掺配比例后，按照马歇尔方法，确定新沥青添加量。值得注意的是，再生沥青混合料中掺入了旧料，它的理论密度不能通过计算法得到，而应采用真空法得到实测最大理论密度。表1为旧料掺配比例为30％的ac-20i和ac－30i再生沥青混合料的马歇尔试验结果。
表1 再生沥青混合料的马歇尔试验结果
另外，对ac-20i再生沥青混合料进行了车辙试验和劈裂试验。它的动稳定度为1438次/mm，大于规范要求的800次/mm，劈裂强度为0.9mpa，大于规范要求的0.6mpa。由此可见，再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及耐久性等均能达到规范标准。
（5）旧料热再生工艺
目前旧沥青混合料厂拌热再生方法主要有连续式和间歇式两种。连续式再生方法热效率高，生产率高，污染少，但骨料、沥青计量精度低，对新骨料质量要求高。间歇式再生方法计量精度高，产品质量稳定，但旧料掺配率比连续式再生方法略低。本文以ammann再生设备，对间歇式再生工艺进行介绍。
ammann3000型沥青拌和机配备了再生装置，它为一套旧料加热系统。加热后的沥青旧料通过计量后投入沥青混合料搅拌器中，喷入再生剂后再加入新骨料、沥青、石粉，经过强制拌和后成为再生沥青混合料。其工艺流程如图1所示。
在热再生过程中，对旧料的加热温度及新集料加热的控制非常重要。旧料加热温度太低，进入搅拌缸吸收的热量太多，导致拌和温度太低，影响产品质量；反之，旧料加热温度太高，旧沥青容易分解，并且熔化的沥青会部分粘住提升机、计量系统，影响正常工作。根据经验，再生料的加热温度一般为110℃左右。由于旧料是通过吸收新集料的热量而升温，为保证再生混合料能达到足够高的温度就必须首先提高新集料的加热温度，但集料温度过高会导致旧料沥青与新集料接触产生蓝烟现象，影响产品质量，也不利于环保。因此，在再生沥青混合料生产过程中，必须根据旧料掺配比例和旧料沥青老化程度，严格控制新集料加热温度，将其调节在最佳温度范围之内。
三、工程應用
石家庄道桥建设有限公司自成立“沥青混凝土旧料再生利用应用研究”课题以来，在市政府及有关部门的支持下，进行了大量室内试验研究，掌握了旧沥青混合料热再生的关键技术，并依靠ammann3000型拌和机的再生设备，使旧料热再生技术从试生产阶段发展到大面积推广应用。
2010年，体育南大街道路改造工程中，底面层和中面层首次应用到沥青混凝土旧料再生技术，共使用再生沥青料8000吨，取得了良好的社会和经济效益。
四、经济和社会效益
沥青再生技术的直接经济效益主要体现在两个方面：节约集料、沥青材料费和旧料的运输费、堆弃费。以某工程单价为例计算利用1吨旧料节约的费用。集料：60元／吨×0.95吨＝57元；沥青：3700元／吨 ×0.05吨＝185元；运输距离10km：0.8元／km × 10km＝8元；堆弃费：5元；合计: 258元／吨。再生沥青混合料需要对旧料进行破碎、筛分、加热，若将这部分费用计入，则利用1吨旧料可以节约成本235元。以利用10万吨旧料的工程为例，可节省费用2350万元，这是一个十分可观的数目。
充分利用旧沥青混合料，可以节约大量矿产资源，有效减缓因使用新石料、开采矿石造成的森林植被减少、水土流失等严重的生态破坏，避免了沥青路面旧料对环境的污染，其社会效益非常明显。
参考文献
[1] 吕伟民, 严家 沥青路面再生技术. 人民交通出版社,1989
[2] 胡达平. 再生沥青混合料应用技术研究. 市政工程,2003年7月,第21卷,第4期
[3] 王欣,刘先淼. 厂拌热再生沥青混台料配台比设计. 中外公路,2003年10月,第23卷,第5期