[科普中国]-沥青路面再生技术

简述

在旧路翻修改造过程中会产生大量的废旧料，这些旧料作为路用材料，仍有很高的利用价值。因此，旧料的再生利用也被作为大修方案之一。

沥青路面再生技术，是将需要翻修的旧沥青路面，经翻挖、回收、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和，获得满足一定路用性能的再生沥青混合料，并用其重新铺筑路面的一套工艺技术。通过路面再生，不仅可以使其重新满足路用性能要求、节约大量材料资源和资金、降低工程造价，也可避免废弃材料对环境的污染、实现行业循环经济、促进生态环境保护，是实施“节约型社会”战略举措的具体实践，有着非常显著的社会效益和经济效益。

根据再生混合料拌制和施工温度的不同，沥青路面再生可分为冷再生和热再生。冷再生过程中，对旧路铣刨、新旧料的拌和与摊铺是在常温下进行的，冷再生结合料通常采用乳化沥青或泡沫沥青；热再生过程中，对旧路面铣刨、新旧料拌和时需要加热。

根据施工场合和施工工艺的不同，沥青路面再生可以分为厂拌再生和就地再生。现场再生与厂拌再生的区别在于的拌和过程发生的地方，现场再生的拌和过程是在旧路面现场进行，而厂拌再生的拌和过程在拌和厂进行。

在路面大修工程中，常用的再生方案有：现场冷再生、厂拌冷再生、现场热再生和厂拌热再生等。每种再生技术各有特点，各适合于不同状况的路面。在再生利用前，对路面状况进行详细的调查分析，选择最佳的再生方案，以实现效益最优。2

原理沥青路面材料分为胶结材料（沥青材料）和骨架材料（砂石材料）两大类，其中砂石材料只需略加处理就可直接利用，所以沥青路面材料的再生，关键在于沥青材料的再生。

1．沥青的老化

沥青在使用过程中，由于长时间受阳光、空气和水的作用，以及沥青与矿料之间的物理、化学作用，沥青分子会发生氧化和聚合作用，使低分子化合物转变为较高分子化合物，导致路用性能劣化，这种现象通常称之为“老化”。沥青老化后，化学组分改变，性质也发生改变，表现为针入度减少，延度降低，软化点升高，绝对粘度提高，脆点降低等。

2．旧沥青材料的再生机理

旧沥青再生的机理研究有两种理论：一种理论是“相容性理论”，认为沥青产生老化的原因是沥青胶质物系中各组分相容性降低，导致组分问溶度参数差增大，认为掺入一定的再生剂使其溶度参数差减小，沥青即能恢复到(甚至超过)原来性质。另一理论是“组分调节理论”，认为由于组分的移行，沥青老化后，各组分间比例不协调导致沥青路用性能降低，认为通过掺加再生剂调节其组分，可使沥青恢复原来的性质。因此，要使老化沥青恢复原有性能，就需要将老化沥青和原沥青的组分进行比较后，向老化沥青中加入所缺少的组分（即添加沥青再生剂），使组分重新协调。

3．旧沥青材料的再生

沥青材料是由油分、胶质、沥青质等几种组分组成的混合物，而且沥青的某一种组分，如油分，也同样是由分子量大小不等的碳氢化合物所组成的混合物。根据沥青材料是混合物的原理，将几种不同组分进行调配，可得到性质各异的调合沥青。用这种方法所生产的沥青，在石油工业中称之为调合沥青。

旧沥青材料再生，就是根据生产调合沥青的原理，在已经老化的沥青中加入某种组分的低粘度油料(再生剂)或适当粘度的沥青材料，进行调配，使调配后的再生沥青具有适合的粘度和所需的使用性质。所以再生沥青实际上是由旧沥青与新沥青材料(必要时添加再生剂)经过调配混合成的一种调合沥青。当然在实际施工中，旧沥青与再生剂、新沥青材料的混合是在伴随有砂石材料的情况下进行的，并不是专门抽提出旧沥青再进行调合，远不及石油工业中生产调合沥青调配得那么好，但它们的理论基础是相同的。3

方式沥青路面在长期使用过程中，在车辆荷载和气候因素的作用下，其构成材料的质量发生了变化与衰减，主要表现为矿料级配的退化和沥青的老化。

根据旧沥青的老化状况，可采用以下三种方式进行再生：

①新旧沥青调和再生。将标号较高的新沥青与旧沥青混合，较软的新沥青与已老化的旧沥青掺配混合，掺配后的沥青达到路用沥青标准。

②再生剂再生。在旧沥青中加入适量的再生添加剂，添加剂既可以调节旧沥青的黏度，同时又能补充旧沥青所失去的化学组分、恢复原沥青的性能，甚至还能超过原沥青的性能。

③混合再生。在添加新沥青的同时，加入再生剂混合后，再生料能获得较好的性能。

(1)新、旧沥青调和再生

沥青胶体结构理论认为沥青是一种胶体分散体系，其分散相是以沥青质为核心吸附部分胶质而形成的胶束，并分散在芳香烃、饱和烃组成的分散介质中。研究表明，只有当沥青中各组分的相对比例满足一定的关系时，沥青才具有较好的性质。沥青路面质量劣化的实质是沥青结合料发生老化，即沥青胶结料的组分发生变化，芳香分减少，胶质和沥青质增加。沥青化学组分的这种“移行”引起的沥青物理、力学性质的变化，会导致针入度变小、延度降低、软化点和脆点升高，沥青变硬、变脆，延伸性降低。根据组分调节理论，老化沥青中加入其所失去的组分，使组分比例重新协调，就能恢复沥青的性能。由于新鲜的软沥青中含有较多的软沥青质成分，通过调和，使旧沥青的性能达到一定的水平，从而达到沥青再生的目的。

(2)再生剂再生

在选择沥青的再生方法时，应根据旧料中沥青的含量和老化程度来综合确定是否需要使用再生剂。为了尽可能地利用旧料，工程中希望采用较大的旧料掺配率，但如果沥青老化较为严重，若采用新旧沥青调和再生，需要较大的新沥青掺配比例，经济性较差，这时可以考虑采用添加再生剂的沥青再生方法。一般认为，当回收的旧沥青的针入度小于40（0.1mm）时，宜考虑使用再生剂进行再生。

再生剂的一般定义为：用以改善结合料的物理化学性质而添加于沥青之中的材料或能改善已老化沥青的物理性能的碳氢化合物。再生剂有如下的作用：

第一，调节旧沥青的黏度，降低旧沥青黏度，以达到沥青混合料所需的黏度，软化过于脆硬的旧沥青混合料，使其在机械和加热的作用下充分分散，以便与新沥青、新集料混合均匀，并保证胶结料具有足够的黏附性。

第二，渗入旧混合料中，并与旧沥青充分交融，重新溶解分散那些在老化后凝聚起来的沥青质，调节沥青胶体结构，以达到改善沥青流变性质的目的。2

施工方法沥青路面再生利用技术，按施工温度分为热拌再生法和冷拌再生法，按废旧料拌和场地不同可分为集中厂拌再生法和就地再生法。所以沥青路面再生利用技术可分为厂拌热再生、就地热再生、厂拌冷再生、就地冷再生4种施工方法。

(1)厂拌热再生，就是在前面所述的旧路面冷铣刨和热摊铺施工中，将铣刨废料运回沥青拌和厂，按一定的比例和新沥青材料、再生剂、新集料在热态下混合、搅拌，形成符合要求的沥青混合料。

(2)就地热再生，也称热表面再生，主要是指加热旧路面面层至要求的深度（一般不超过3 cm），翻松旧路面， 添加还原或再生剂，重新铺筑成型的施工方法。

(3)厂拌冷再生，是用乳化沥青或热态的低粘度沥青与常温的废旧沥青混合材料、新集料拌和成再生混合料，运至工地后，经摊铺压实而成路面的施工方法。

(4)就地冷再生，是指对旧路面进行冷破碎、翻松，添加乳化沥青及其他外加剂，拌和、摊铺、压实而成路面的施工方法。

在实际工程中采用何种工艺，主要应考虑旧路面基层损坏情况和沥青路面面层的厚度。3