2024-07-02
 
RAP 精细分离技术的辽宁经验——辽宁阜锦高速公路维修项目大比例厂拌热再生工程实践
2024年07月02日   阅读量:108029

据统计,“十三五”期间辽宁省高速公路维修项目共产生沥青铣刨废料285万吨。预计“十四五”期间所产生的沥青路面废料将达550万吨,约是“十三五”期间的两倍。如何利用好如此大量的废旧沥青路面材料,成为亟待解决的难题沥青网sinoasphalt.com


困难与瓶颈


辽宁在以往再生技术研究过程中遇到的困难和技术瓶颈主要有如下几方面:


首先,厂拌冷再生技术可以用于高速公路基层或连接层(沥青面层与基层之间),可以实现100%利用,应用中反映较为突出的问题为:再生混合料需要养生一周左右,开放交通压力大;作为基层材料,其价格远高于水泥稳定类材料,经济效益不高。


其次,就地热再生技术可以实现100%再生利用。近年来,辽宁省开展了大量的就地热再生工程实践,主要用于高速公路的预防性养护、车辙病害处治等。在其应用中,反映较为突出的问题为:再生深度小(不超过5厘米),只能用于表面层再生;再生机组加热时对周边环境的影响较大;再生后的混合料质量变异性大,质量控制较为困难;经济效益的优势不显著。


最后,厂拌热再生技术要先将回收沥青路面材料(RAP)破碎、筛分后,再以一定比例与新矿料、新沥青、沥青再生剂等加热拌和为混合料,然后铺筑形成沥青路面。厂拌热再生是可利用价值很高的再生方式(可以降低混合料造价15%左右),适用于所有等级公路的所有沥青层位,也是发达国家最主要的路面再生方式。据美国沥青路面协会(NAPA)统计,2009年至2014年间每年回收废旧沥青路面材料(RAP)6720万吨至7910万吨,主要用于热拌沥青混合料的生产,占回收废旧沥青路面材料的83%至95%,且总体呈增长趋势。厂拌热再生技术应用中较为突出的问题为:在旧材料掺量20%左右情况下表现出的经济优势有限;受到设备和工艺的影响,大比例添加旧材料后再生混合料性能变异性较大;高速公路上面层应用再生沥青混合料的实践经验较少,对于RAP料添加在断级配沥青混合料(例如SMA)中的应用更是基本没有尝试。


产生上述技术瓶颈的原因是传统的铣刨料分离设备多采用简易分离方式(以对辊或者反击破设备为主机),加上简单的筛分分档方式(用传统振动筛或者圆滚筛),一般筛分成2档RAP材料,导致RAP料假粒径颗粒较多,再生沥青混合料级配不稳定。由于RAP料性能存在变异性(假粒径颗粒含量偏高)、旧沥青无法与新沥青、再生剂充分融合、再生沥青混合料出料温度低等原因,现在厂拌热再生技术只能掺配30%以下的RAP料,根据经验只能用在低交通量的高速公路的中、下面层。受筛分设备性能所限,不能将0毫米至5毫米的RAP料分成0毫米至3毫米和3毫米至5毫米两档,在断级配沥青混合料中无法使用RAP。


创造四项国内第一


2021年至2022年,阜锦高速路面养护维修项目主要维修处理通车运营19年的高速公路双向118公里主线及立交匝道路面病害,共完成路面维修235公里,桥梁维修372座,完成项目总投资额2.79亿元。项目在保证工程质量的前提下,推广试用15项新技术,尤其在沥青路面旧料再生利用领域创造了4个“国内第一”。


国内最大规模应用厂拌热再生SMA面层的工程项目 


阜锦高速项目采用铣刨料精分离+大比例厂拌热再生技术,通过一台4000型再生一体机沥青拌合站,共生产SMA再生沥青混合料24.8万吨,阜锦高速双向118公里表面层全部采用20%旧料-SMA,同时在中下面层铺筑50%旧料-AC厂拌热再生沥青混合料14.8万吨,这是辽宁省首次在表面层大面积使用厂拌热再生沥青混合料,也是国内最大规模的推广应用,具有极高的技术彰显度和科技推广价值。


国内路面旧料原位循环利用率最高的工程项目 


该项目是目前国内路面旧料原位循环利用率最高的高速公路路面修复性养护项目,共利用铣刨料14万吨,实现铣刨料“自产自消”率58%,减少砂石开采13.5万吨,减少新沥青生产4000吨以上,降低碳排放量1万吨以上,总计节约工程造价2093万元,占工程总造价的7.5%,实现了经济效益和社会效益双丰收。


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国内首次应用楼式铣刨料精分离设备的工程项目 


辽宁省交通科研院自主研发的铣刨料精细分离技术在阜锦项目成功实现成果转化与应用,国内首台楼式铣刨料精分离设备于项目建设初期落地投产,充分发挥其精准分离、高效便捷的技术优势,为路面旧料的绿色循环利用和厂拌热再生沥青混合料的规模化生产提供有力保障。


国内首次建成环氧改性沥青再生拌和站的工程项目 


国内首台环氧改性沥青再生拌和站于阜锦高速项目顺利完成实体设备组建并投产使用,标志着100%沥青路面旧料环氧改性沥青厂拌热再生技术的规模化应用得以实现。


RAP精细分离技术


技术简介


沥青路面回收料(RAP)精细分离技术是采用铣刨料精细分离设备将沥青路面铣刨料通过多次沥青与石料剥离、精细筛分分离将沥青路面铣刨料分成3档至5档规格的级配材料,可以基本消除旧料的假粒径问题,实现RAP细集料0毫米至3毫米、3毫米至5毫米精细分档,满足断级配沥青混合料再生利用需要,并且实现了大料(5毫米以上石料)油石比低于1.5%,关键筛孔假粒径含量(筛除率偏差)≤10%的技术水平,实现了沥青路面RAP材料化、骨料化。


沥青铣刨料经过分离工艺,将来源不同、级配变化大、质量参差不齐的沥青路面铣刨料变成一种材质和组成较为均质的矿料,从而克服了厂拌热再生技术中再生材料均质性差、掺量受限的缺点。在厂拌热再生过程中实现大比例添加(RAP50%以上添加),而且可以生产用于高速公路表面层的再生沥青混合料。


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技术优势


沥青路面旧料精分离技术,将旧料中沥青与石料进行了物理分离,技术优势主要为有效解决了厂拌热再生技术旧料掺量过高时再生沥青混合料质量波动问题,经工程验证可以实现RAP掺量比例50%高性能再生;旧沥青与石料的分离,促进了新旧沥青的有效融合和旧沥青性能的再生恢复,消除再生沥青混合料的“黑石”现象,有助于提高再生沥青混合料的路用性能;精分离RAP再生集料可应用于AC、SMA、高模量、超薄磨耗层等高性能沥青混合料及表面层中,实现原位、大比例、高性能、高值化再生利用;精分离RAP再生集料可以应用于全比例微表处、碎石封层、RAP裂缝处治、乳化沥青厂拌冷再生等多种技术中。


工程应用


依托辽宁省科技厅重点研发计划项目“沥青路面固废精细分选与再生利用关键技术研究”和辽宁省交通运输厅重点科研项目“沥青路面固废资源化高效循环利用成套技术与装备研发”,阜锦高速公路路面维修项目在沥青路面“原层位利用,大比例添加,高价值再生,多元化利用”方面取得了重大进展。


在大面积推广应用大比例厂拌热再生技术的基础上还成功完成了5项试验段的铺筑,其中70%RAP-AC沥青混合料和40%RAP-SMA混合料中20%的旧料是从原生料滚筒添加(当成新集料使用),而且未产生沥青烟气,也没有堵塞除尘布袋,这是因为采用了特殊处理工艺后,大于5毫米的RAP骨料沥青含量低于1.2%,这也探索了一个可行的、低造价的RAP骨料化应用方向。


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规划与建议


利用好相关政策法规主动担负固废利用主体责任 


2020年9月1日起颁布施行的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中要求“工程施工单位不得擅自倾倒、抛撒或者堆放工程施工过程中产生的建筑垃圾”。因此,高速公路养护和建设单位要主动承担起建设工程固废利用的主体责任,按照“减量化、无害化、资源化、产业化”标准,构建布局合理、管理规范、技术先进的固体废弃物资源化利用体系,并严格落实以下3点保障措施:在高速公路维修和改扩建工程招标文件中须明确废旧路面材料回收和再生利用要求;高速公路养护维修和改扩建工程的再生利用方案须进行专项设计审查;对路面再生技术应用给予财政资金支持和补贴。


制定高速公路废旧路面材料回收计划和战略布局 


《交通强国建设纲要》中明确提出:“推广施工材料、废旧材料再生和综合利用”“提高资源再利用和循环利用水平,推进交通资源循环利用产业发展”。这就要求我们综合考虑高速公路路网技术状况、路面维修和新建总体规划、可利用存储场地情况,编制路网内最优的废旧材料存储回收计划。确保在高速公路养护维修过程中做到废旧路面材料应收尽收、有计划地储存和再生利用,为废旧材料的科学再利用提供基础的材料保障,并以先进再生技术为引领进一步推进废旧沥青路面再生利用产业化。


开展废旧沥青路面材料的综合再利用关键技术研究 


在现有技术基础上,开展关键的技术研究,进一步提升再生废旧材料的利用性能和添加比例,重点开展几个关键技术研究:RAP精细分离设备、多档筛分设备、再生一体机沥青拌合站、逆流加热再生滚筒等生产设备;RAP骨料化再生设备(一次加工后实现大于5毫米骨料沥青含量低于1.2%,可以从原生料滚筒直接添加利用);大比例RAP掺量厂拌热再生技术;生产适用于重载交通的改性沥青再生混合料和上面层的再生沥青混合料;研究开发新型经济高效的再生剂;多方式、多领域、多元化再生利用,重点是RAP细集料的再生利用;快速开放交通型厂拌冷再生技术;编制质量控制标准,规范生产工艺流程,指导实际生产。


来源:《中国公路》  2024年第4期


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