CN110331637A - 道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及再生沥青的技术领域，公开了道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，具体包括如下步骤：S1：采用冷铣刨机铣刨出现严重的裂缝、车辙、坑槽、松散的沥青路面，并将铣刨出的沥青废料进行收集、筛分；S2：采用11mm筛将沥青废料分成粗档沥青10～20mm与细档沥青0～10mm，并对两档沥青废料分别进行燃烧与性能的检测，同时也对沥青废料中的的物理指标进行检测。本发明在对道路铣刨沥青废料进行精细分选再利用，通过了一系列的试验数据能够体现出新合成沥青的各项物理指标未发生较大改变，并且随着沥青废料掺量的增加，再生沥青混合料的抗车辙能力逐渐增强，随着再生沥青混合料中沥青废料掺量的减少，混合料水稳定性愈来愈好。
Description
技术领域
本发明专利涉及再生沥青的技术领域，具体而言，涉及道路铣刨 沥青废料的精细分选再利用方法。
背景技术
随着政策利好地不断落实，交通路网逐步完善，我国公路通车里程不断增长。 据交通部相关统计数据显示，截止2017年年底，我国公路通车总里程达477.35 万公里，其中高速公路里程13.65万公里。目前，很多早期铺筑的沥青路面已出 现严重的裂缝、车辙、坑槽、松散等病害，上世纪建成的高速公路也陆续开始进 入改扩建及大中修期。在对原路面翻修和改建的过程中，将产生大量的废旧沥青 混合料(Reclaimed Asphalt Pavement，简称RAP)，若不将其进行再生利用，不 仅会占用大量的土地，污染周边生态环境，同时也是对沥青和石料等不可再生资 源的一种巨大浪费。
在此背景下，沥青路面再生利用技术越来越受到人们的关注和重 视，厂拌热再生目前发展较快，应用较广，也是现阶段我国沥青混合 料再生技术研究的重点。它是将回收的RAP材料运至搅拌站，经破 碎、筛分等处理工艺，以一定的比例与新集料、新沥青、再生剂(必 要时)等混拌成热拌再生沥青混合料铺筑路面的技术。目前我国厂拌 热再生沥青混合料RAP掺配率一般控制在20％左右，而沥青厂拌热 再生技术在实际生产应用中，由于RAP的变异性及其性能不稳定性， 常常影响RAP的掺配率，这便给道路铣刨沥青废料的再利用技术带 来了难度，无法保证再生后沥青的使用效果。
发明内容
本发明的目的在于提供道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方 法，在对道路铣刨沥青废料进行精细分选再利用，通过了一系列的试 验数据能够体现出新合成沥青的各项物理指标未发生较大改变，并且 随着沥青废料掺量的增加，再生沥青混合料的抗车辙能力逐渐增强， 随着再生沥青混合料中沥青废料掺量的减少，混合料水稳定性愈来愈 好，旨在解决现有技术中沥青厂拌热再生技术在生产应用中，由于 RAP的变异性及其性能不稳定性，常常影响RAP的掺配率，这便给 道路铣刨沥青废料的再利用技术带来了难度的问题。
本发明是这样实现的，道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法， 具体包括如下步骤：
S1：采用冷铣刨机铣刨出现严重的裂缝、车辙、坑槽、松散的沥 青路面，并将铣刨出的沥青废料进行收集、筛分；
S2：采用11mm筛将沥青废料分成粗档沥青10～20mm与细档 沥青0～10mm，并对两档沥青废料分别进行燃烧与性能的检测，同 时也对沥青废料中的的物理指标进行检测；
S3：将检测后的沥青废料与现制备的AC-20沥青进行混合，适 当调整各档材料的比例，使其最终合成级配与GAC-20合成级配相接 近，即制得新合成沥青；
S4：查阅GAC-20配合比的系列研究，在利用新合成沥青混合料 配合比设计计算沥青用量时，需要综合考虑新合成沥青中所含旧沥青， 并根据S3所调节出新合成沥青的合成级配料计算新沥青用量；
S5：依据S4所计算出的新沥青用量进行生产，并加入填料混合， 在生产中对新合成沥青进行性能评价试验，而新合成沥青需满足规范 要求，若不满足回料之S3中进行合成级配；
S6：按照热拌沥青混合料摊铺工艺进行摊铺，摊铺速度为 3-5m/min，钢轮初压2-3遍、胶轮复压2-3遍、钢轮终压1-2遍， 施工结束后养护7-10d，使路面含水量降至1-1.5％，即完成铺摊作业。
进一步地，在S2中，所述燃烧检测的操作方法为：对燃烧后两 档RAP残留物水洗烘干进行筛分，检测其级配。
进一步地，所述性能检测为依次检测粗档沥青与细档沥青的密度、 压碎值、针片状含量及吸水率指标的检测。
进一步地，在S3中，适当调整各档材料的比例包括：AC-20内 分别掺入20％、30％、40％和50％的粗档沥青与AC-20内分别掺入 20％、30％、40％和50％的细档沥青，并后续进行配合比试验。
进一步地，在S4中，在利用新合成沥青混合料配合比设计计算 沥青用量时，也考虑沥青废料老化使用性能降低的影响，在再生混合 料沥青用量的得数上增加0.01-0.02％。
进一步地，在S5中，所述性能评价试验包括马歇尔试验、高温 性能试验、水稳定性能试验、肯塔堡飞散试验。
进一步地，所述马歇尔试验的方法为：先将基质沥青加热至 155℃，两档沥青材料在110℃烘箱中预热4h，新合成沥青加热 至180℃，填料与常规混合料拌合的方式相同，试件双面击实各75 次。
进一步地，所述肯塔堡飞散试验的方法为：将新合成沥青的马歇 尔试件冷却后置于20℃恒温水槽中养生20h，不加钢球，以30r/min 的速度旋转300r，并记录试验结果。
进一步地，在S5中，所加入的填料为矿粉，且所述矿粉要求干 燥洁净，能自由从料仓中流出。
进一步地，加入矿粉后需采用机械搅拌对新合成沥青进行搅拌 2-4h，且搅拌速度为20-25r/min。
与现有技术相比，本发明提供的道路铣刨沥青废料的精细分选再 利用方法具备如下优点：
1、厂拌热再生技术的应用能够有效的降低材料成本，与普通沥 青混合料相比，生产1t再生AC-20沥青混合料可以节约材料成本： 212.71-175.80＝36.91元。因此，针对当前再生AC-20的应用量，仅 在材料成本方面可节省6984.08元/吨×36.91元＝25.78万元，以上 仅是从节省材料成本角度得到的直接经济效益，由此可以看出，应用 厂拌热再生技术具有显著的经济效益；
2、应用厂拌热再生技术，将道路翻修和改造过程中产生的废旧 沥青混合料循环利用于新建公路和养护工程，不仅有效解决了废旧料 堆放所带来的环境污染问题，同时减少了混合料中沥青和砂石用量， 节约石料资源和土地资源，减少石料开采对环境的破坏，缓和沥青和 石料供求紧张的状态，另外，在保证工程质量的前提下，节省投资降 低工程造价，提高公路的通行能力，降低运输成本。
3、在对道路铣刨沥青废料进行精细分选再利用，通过了一系列 的试验数据能够体现出新合成沥青的各项物理指标未发生较大改变， 并且随着沥青废料掺量的增加，再生沥青混合料的抗车辙能力逐渐增 强，随着再生沥青混合料中沥青废料掺量的减少，混合料水稳定性愈 来愈好，因此，沥青废料再利用符合我国可持续化发展战略和建设环 境友好型社会的要求，有利于推动节能减排机制的建立，具有显著的 社会效益。
附图说明
图1是本发明提供的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法 中GAC-20沥青混合料目标配合比的曲线图；
图2是本发明提供的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法 中不同RAP掺量再生沥青混合料的高温性能检测柱状图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段及所达到的具体功能， 下面以具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
注：下列RAP掺量即为废旧沥青混合料的掺量。
实施例1
道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，具体包括如下步骤：
S1：采用冷铣刨机铣刨出现严重的裂缝、车辙、坑槽、松散的沥 青路面，并将铣刨出的沥青废料进行收集、筛分；
S2：采用11mm筛将沥青废料分成粗档沥青10～20mm与细档 沥青0～10mm，并对两档沥青废料分别进行燃烧与性能的检测，同 时也对沥青废料中的的物理指标进行检测；
S3：将检测后的沥青废料与现制备的AC-20沥青进行混合，适 当调整各档材料的比例，使其最终合成级配与GAC-20合成级配相接 近，即制得新合成沥青；
S4：查阅GAC-20配合比的系列研究，在利用新合成沥青混合料 配合比设计计算沥青用量时，需要综合考虑新合成沥青中所含旧沥青， 并根据S3所调节出新合成沥青的合成级配料计算新沥青用量；
S5：依据S4所计算出的新沥青用量进行生产，并加入填料混合， 在生产中对新合成沥青进行性能评价试验，而新合成沥青需满足规范 要求，若不满足回料之S3中进行合成级配；
S6：按照热拌沥青混合料摊铺工艺进行摊铺，摊铺速度为 3m/min，钢轮初压2遍、胶轮复压2遍、钢轮终压1遍，施工结束 后养护7d，使路面含水量降至1％，即完成铺摊作业。
在S3中，适当调整各档材料的比例包括：AC-20内分别掺入20％ 的粗档沥青与AC-20内分别掺入20％的细档沥青，并后续进行配合 比试验。
在S4中，在利用新合成沥青混合料配合比设计计算沥青用量时， 也考虑沥青废料老化使用性能降低的影响，在再生混合料沥青用量的 得数上增加0.01％。
加入矿粉后需采用机械搅拌对新合成沥青进行搅拌2h，且搅拌 速度为20r/min。
实施例2
道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，具体包括如下步骤：
S1：采用冷铣刨机铣刨出现严重的裂缝、车辙、坑槽、松散的沥 青路面，并将铣刨出的沥青废料进行收集、筛分；
S2：采用11mm筛将沥青废料分成粗档沥青10～20mm与细档 沥青0～10mm，并对两档沥青废料分别进行燃烧与性能的检测，同 时也对沥青废料中的的物理指标进行检测；
S3：将检测后的沥青废料与现制备的AC-20沥青进行混合，适 当调整各档材料的比例，使其最终合成级配与GAC-20合成级配相接 近，即制得新合成沥青；
S4：查阅GAC-20配合比的系列研究，在利用新合成沥青混合料 配合比设计计算沥青用量时，需要综合考虑新合成沥青中所含旧沥青， 并根据S3所调节出新合成沥青的合成级配料计算新沥青用量；
S5：依据S4所计算出的新沥青用量进行生产，并加入填料混合， 在生产中对新合成沥青进行性能评价试验，而新合成沥青需满足规范 要求，若不满足回料之S3中进行合成级配；
S6：按照热拌沥青混合料摊铺工艺进行摊铺，摊铺速度为 4m/min，钢轮初压2遍、胶轮复压2遍、钢轮终压1遍，施工结束 后养护8d，使路面含水量降至1.5％，即完成铺摊作业。
在S3中，适当调整各档材料的比例包括：AC-20内分别掺入30％ 的粗档沥青与AC-20内分别掺入30％的细档沥青，并后续进行配合 比试验。
在S4中，在利用新合成沥青混合料配合比设计计算沥青用量时， 也考虑沥青废料老化使用性能降低的影响，在再生混合料沥青用量的 得数上增加0.01％。
加入矿粉后需采用机械搅拌对新合成沥青进行搅拌3h，且搅拌 速度为20r/min。
实施例3
道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，具体包括如下步骤：
S1：采用冷铣刨机铣刨出现严重的裂缝、车辙、坑槽、松散的沥 青路面，并将铣刨出的沥青废料进行收集、筛分；
S2：采用11mm筛将沥青废料分成粗档沥青10～20mm与细档 沥青0～10mm，并对两档沥青废料分别进行燃烧与性能的检测，同 时也对沥青废料中的的物理指标进行检测；
S3：将检测后的沥青废料与现制备的AC-20沥青进行混合，适 当调整各档材料的比例，使其最终合成级配与GAC-20合成级配相接 近，即制得新合成沥青；
S4：查阅GAC-20配合比的系列研究，在利用新合成沥青混合料 配合比设计计算沥青用量时，需要综合考虑新合成沥青中所含旧沥青， 并根据S3所调节出新合成沥青的合成级配料计算新沥青用量；
S5：依据S4所计算出的新沥青用量进行生产，并加入填料混合， 在生产中对新合成沥青进行性能评价试验，而新合成沥青需满足规范 要求，若不满足回料之S3中进行合成级配；
S6：按照热拌沥青混合料摊铺工艺进行摊铺，摊铺速度为 3-5m/min，钢轮初压3遍、胶轮复压3遍、钢轮终压1遍，施工结 束后养护9d，使路面含水量降至1.5％，即完成铺摊作业。
在S3中，适当调整各档材料的比例包括：AC-20内分别掺入40％ 的粗档沥青与AC-20内分别掺入40％和的细档沥青，并后续进行配 合比试验。
在S4中，在利用新合成沥青混合料配合比设计计算沥青用量时， 也考虑沥青废料老化使用性能降低的影响，在再生混合料沥青用量的 得数上增加0.02％。
加入矿粉后需采用机械搅拌对新合成沥青进行搅拌3h，且搅拌 速度为25r/min。
实施例4
道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，具体包括如下步骤：
S1：采用冷铣刨机铣刨出现严重的裂缝、车辙、坑槽、松散的沥 青路面，并将铣刨出的沥青废料进行收集、筛分；
S2：采用11mm筛将沥青废料分成粗档沥青10～20mm与细档 沥青0～10mm，并对两档沥青废料分别进行燃烧与性能的检测，同 时也对沥青废料中的的物理指标进行检测；
S3：将检测后的沥青废料与现制备的AC-20沥青进行混合，适 当调整各档材料的比例，使其最终合成级配与GAC-20合成级配相接 近，即制得新合成沥青；
S4：查阅GAC-20配合比的系列研究，在利用新合成沥青混合料 配合比设计计算沥青用量时，需要综合考虑新合成沥青中所含旧沥青， 并根据S3所调节出新合成沥青的合成级配料计算新沥青用量；
S5：依据S4所计算出的新沥青用量进行生产，并加入填料混合， 在生产中对新合成沥青进行性能评价试验，而新合成沥青需满足规范 要求，若不满足回料之S3中进行合成级配；
S6：按照热拌沥青混合料摊铺工艺进行摊铺，摊铺速度为 3-5m/min，钢轮初压2遍、胶轮复压3遍、钢轮终压1遍，施工结 束后养护10d，使路面含水量降至1％，即完成铺摊作业。
在S3中，适当调整各档材料的比例包括：AC-20内分别掺入50％ 的粗档沥青与AC-20内分别掺入50％的细档沥青，并后续进行配合 比试验。
在S4中，在利用新合成沥青混合料配合比设计计算沥青用量时， 也考虑沥青废料老化使用性能降低的影响，在再生混合料沥青用量的 得数上增加0.01％。
加入矿粉后需采用机械搅拌对新合成沥青进行搅拌4h，且搅拌 速度为25r/min。
实验例
以下是本技术方案中的实验所得数据表格：
在S2中，测量两档沥青废料中的沥青量，其结果如表1：
表1
S2中沥青废料的物理指标检测值如表2：
表2
加入填料的的基本物理性能指标测试验结果如表3：
表3
现有技术中的GAC-20沥青混合料级配如表4：
表4
另外，沥青混合料目标配合比曲线如附图1所示
实施例1-4掺和GAC-20合成级配如表5：
表5
不同RAP掺量下各档材料用量比例如表6
表6
在S4中，计算新沥青用量方式：
Pnd＝4.8％-Pa×n1×(1-n)-6.74％×n2×(1-n)，其中：
Pnd—为再生混合料的新沥青用量；
Pa—为10～20mm档RAP的平均油石比；
Pb—为0～10mm档RAP的平均油石比；
n1—为再生混合料10～20mm档RAP的掺配比例；
n2—为再生混合料0～10mm档RAP的掺配比例；
n—为再生混合料RAP总的掺配比例；
以RAP掺量为30％为例计算再生混合料沥青用量 Pnd＝4.8％-4.7％×12％×(1-30％)-6.74％×18％×(1-30％)＝3.56％。 其他RAP掺配比例下再生混合料新沥青用量计算方法以此类推；在 计算所得的沥青用量下，按目标配合比分别成型马歇尔试件和车辙试件，并进行相关性能指标检测。
在S5中，在生产中对新合成沥青进行性能评价试验，试验的结 果如下：
不同RAP掺量再生沥青混合料马歇尔试件的性能检测结果如表 7：
表7
不同RAP掺量再生沥青混合料的高温性能检测的结果如附图2所示；
评价沥青混合料水稳定性的方法有很多，本文采用浸水马歇尔试 验和冻融劈裂试验，分别测定不同RAP掺量下马歇尔试件的残留稳 定度和冻融劈裂强度比TSR，以此评价再生沥青混合料的水稳定性能， 不同RAP掺量下的再生沥青混合料水稳定性试验结果如表8所示：
表8不同RAP掺量再生沥青混合料水稳定性试验检测结果
不同RAP掺量再生沥青混合料飞散试验检测结果如表9：
表9不同RAP掺量再生沥青混合料飞散试验检测结果
从表9可以看出，掺入RAP材料后，再生沥青混合料的飞散损 失率均很低(6％以下)，且随着RAP掺量的增加，再生混合料的飞 散损失率呈逐渐增大的趋势，表明随RAP掺量的增加，沥青与集料 之间的粘结性能逐渐减弱。因此，厂拌热再生过程中应严格控制RAP的掺量。
上述对沥青废料与新合成沥青进行检测，得出如下结论：
(1)RAP中沥青含量波动不大，回收的RAP材料服役过程各项 物理指标未发生较大改变，其石料仍具有较大的再生利用价值。
(2)与普通沥青混合料相比，掺入RAP材料后再生沥青混合料 体积性能变化不大，均能满足规范要求。
(3)再生沥青混合料的抗车辙能力优于普通沥青混合料，且随 着RAP掺量的增加，再生沥青混合料的抗车辙能力逐渐增强，随着 再生沥青混合料中RAP掺量的减少，混合料水稳定性愈来愈好。
(4)再生沥青混合料的飞散损失率均较低，且随着RAP掺量增 加，再生混合料的飞散损失率逐渐增大，沥青与集料之间的粘结性能 逐渐减弱。
(5)综合再生混合料的体积指标、高温性能、水稳定性及飞散 损失试验结果，结合实际应用中的可行性及质量要求，建议RAP的 掺入比例为30％。
道路铣刨沥青废料的精细分选再利用的效益分析
根据室内试验的研究成果，采用道路铣刨沥青废料的精细分选再 利用方法，生产新合成沥青的量如表10：
表10采用本发明生产新合成沥青的量
废旧沥青混合料的再生利用，不仅可以大量节省石料、沥青等产 生的材料费，还能在一定程度上降低废旧料运输及堆弃处理产生的附 加费用。本文忽略运输费、机械台班费、燃油动力费、人工管理费、 设备维修折旧费用及税费等其他因素的影响，单纯比较普通AC-20 和再生AC-20沥青混合料的材料成本。按照生产时材料的市场价格， 粗略的估算分别生产1t普通AC-20和再生AC-20沥青混合料的材料 费用，如表11和表12所示：
表11生产1t普通AC-20沥青混合料材料成本概算
表12生产1t厂拌热再生AC-20沥青混合料材料成本概算
注：RAP的材料价格是按照运输费和机械费折算后所得。
由表11和表12可以看出，厂拌热再生技术的应用能够有效的 降低材料成本，与普通沥青混合料相比，生产1t再生AC-20沥青混 合料可以节约材料成本：212.71-175.80＝36.91元。因此，针对当前 再生AC-20的应用量，仅在材料成本方面可节省6984.08元/吨×36.91元＝25.78万元。以上仅是从节省材料成本角度得到的直接经济 效益，尚未考虑废旧料的堆弃费及使用新石料、开采矿石等产生的附 加费用。由此可以看出，应用厂拌热再生技术具有显著的经济效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：采用冷铣刨机铣刨出现严重的裂缝、车辙、坑槽、松散的沥青路面，并将铣刨出的沥青废料进行收集、筛分；
S2：采用11mm筛将沥青废料分成粗档沥青10～20mm与细档沥青0～10mm，并对两档沥青废料分别进行燃烧与性能的检测，同时也对沥青废料中的的物理指标进行检测；
S3：将检测后的沥青废料与现制备的AC-20沥青进行混合，适当调整各档材料的比例，使其最终合成级配与GAC-20合成级配相接近，即制得新合成沥青；
S4：查阅GAC-20配合比的系列研究，在利用新合成沥青混合料配合比设计计算沥青用量时，需要综合考虑新合成沥青中所含旧沥青，并根据S3所调节出新合成沥青的合成级配料计算新沥青用量；
S5：依据S4所计算出的新沥青用量进行生产，并加入填料混合，在生产中对新合成沥青进行性能评价试验，而新合成沥青需满足规范要求，若不满足回料之S3中进行合成级配；
S6：按照热拌沥青混合料摊铺工艺进行摊铺，摊铺速度为3-5m/min，钢轮初压2-3遍、胶轮复压2-3遍、钢轮终压1-2遍，施工结束后养护7-10d，使路面含水量降至1-1.5％，即完成铺摊作业。
2.如权利要求1所述的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，其特征在于，在S2中，所述燃烧检测的操作方法为：对燃烧后两档RAP残留物水洗烘干进行筛分，检测其级配。
3.如权利要求2所述的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，其特征在于，所述性能检测为依次检测粗档沥青与细档沥青的密度、压碎值、针片状含量及吸水率指标的检测。
4.如权利要求3所述的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，其特征在于，在S3中，适当调整各档材料的比例包括：AC-20内分别掺入20％、30％、40％和50％的粗档沥青与AC-20内分别掺入20％、30％、40％和50％的细档沥青，并后续进行配合比试验。
5.如权利要求4所述的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，其特征在于，在S4中，在利用新合成沥青混合料配合比设计计算沥青用量时，也考虑沥青废料老化使用性能降低的影响，在再生混合料沥青用量的得数上增加0.01-0.02％。
6.如权利要求5所述的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，其特征在于，在S5中，所述性能评价试验包括马歇尔试验、高温性能试验、水稳定性能试验、肯塔堡飞散试验。
7.如权利要求6所述的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，其特征在于，所述马歇尔试验的方法为：先将基质沥青加热至155℃，两档沥青材料在110℃烘箱中预热4h，新合成沥青加热至180℃，填料与常规混合料拌合的方式相同，试件双面击实各75次。
8.如权利要求7所述的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，其特征在于，所述肯塔堡飞散试验的方法为：将新合成沥青的马歇尔试件冷却后置于20℃恒温水槽中养生20h，不加钢球，以30r/min的速度旋转300r，并记录试验结果。
9.如权利要求1-8任一项所述的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，其特征在于，在S5中，所加入的填料为矿粉，且所述矿粉要求干燥洁净，能自由从料仓中流出。
10.如权利要求9所述的道路铣刨沥青废料的精细分选再利用方法，其特征在于，加入矿粉后需采用机械搅拌对新合成沥青进行搅拌2-4h，且搅拌速度为20-25r/min。
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