李建華

摘 要：隨著我國公路工程建設(shè)的快速發(fā)展，截止2019年底全國高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)14.26萬公里?，F(xiàn)階段我國高速公路一般采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，其具有行車舒適、養(yǎng)護(hù)維修簡便等優(yōu)點(diǎn)，但瀝青屬于高分子有機(jī)材料，在受到汽車荷載和氣候環(huán)境的綜合作用下時瀝青會發(fā)生老化，致使性能降低，從而使得瀝青路面出現(xiàn)坑槽和開裂等病害，嚴(yán)重影響行車安全和路面使用壽命，本文對再生瀝青混合料技術(shù)的環(huán)保減碳效益進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：再生瀝青混合料;環(huán)保減碳;效益

中圖分類號：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

近年來，隨著我國瀝青公路的大規(guī)模發(fā)展，由于路面維修和養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生的廢舊瀝青混合料也逐漸增多，廢料的堆積不僅給環(huán)境帶來了嚴(yán)重污染，更造成了較大的資源浪費(fèi)[1]。因此，通過再生劑恢復(fù)舊瀝青性能，同時結(jié)合再生技術(shù)對廢舊瀝青混合料進(jìn)行循環(huán)利用，對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及資源的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。

1 稻殼灰改性瀝青混合料性能研究

1.1 高溫穩(wěn)定性

摻入稻殼灰可有效改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，且摻量越高，改善效果越好。稻殼灰摻量由0%分別增加至5%、10%、15%和20%時，60℃下瀝青混合料動穩(wěn)定度分別增加0.5倍、1.4倍、2.0倍和2.3倍，70℃下則分別增加0.6倍、1.8倍、2.9倍和3.4倍。同時，動穩(wěn)定度隨稻殼灰摻量呈明顯的線性相關(guān)關(guān)系，60℃和70℃下R2值分別達(dá)到0.968 4和0.981 3。

1.2 低溫抗裂性

稻殼灰會造成瀝青混合料低溫性能下降，且隨摻量的增加下降程度逐漸增大。稻殼灰摻量由0%分別增加至5%、10%、15%和20%時，瀝青混合料低溫大彎拉破壞應(yīng)變分別下降2.5%、6.9%、14.7%和22.0%;稻殼灰改性瀝青混合料低溫大彎拉破壞應(yīng)變隨稻殼灰摻量呈明顯的線性相關(guān)關(guān)系，回歸分析中R2值達(dá)0.960 9，故根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）對不同溫區(qū)改性瀝青混合料大彎拉破壞應(yīng)變要求可知，稻殼灰改性瀝青混合料不滿足冬嚴(yán)寒區(qū)和冬寒區(qū)低溫性能使用要求，應(yīng)用于冬冷區(qū)或冬溫區(qū)時稻殼灰摻量應(yīng)小于9.0%。

2 環(huán)保再生劑摻量對再生瀝青混合料路用性能影響

2.1 高溫性能分析

摻入環(huán)保再生劑的再生瀝青混合料三次車轍試驗的動穩(wěn)定度均得到要低于未摻再生劑的瀝青混合料試件，說明環(huán)保再生劑可以改善再生混合料的高溫穩(wěn)定性能。隨著環(huán)保再生劑摻量的增大，再生瀝青混合料的動穩(wěn)定度呈先減小后增大趨勢變化，當(dāng)再生劑摻量由3%增至9%時，三次車轍試驗的動穩(wěn)定度均不斷減小，在摻量為9%時再生瀝青混合料動穩(wěn)定度降到最小值，此時再生瀝青混合料的高溫性能相對較優(yōu)，而當(dāng)再生劑摻量超過9%后，其動穩(wěn)定度開始逐漸上升，且再生劑摻量為9%的瀝青混合料三次車轍試驗結(jié)果差距相對最小，由此說明環(huán)保再生劑摻量為9%時，再生瀝青混合料的高溫性能可以恢復(fù)到一個相對較優(yōu)的程度。

2.2 低溫性能分析

環(huán)保再生劑的摻入可以顯著增強(qiáng)再生瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變和抗彎拉強(qiáng)度，且隨著再生劑摻量的增大，再生瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變值越來越大，抗變形能力越來越強(qiáng)，可有效提升其低溫抗裂性能。再生劑的摻入會顯著降低再生瀝青混合料的勁度模量，摻入3%、6%、9%和12%再生劑的再生瀝青混合料相對于未摻再生劑的瀝青混合料，其勁度模量分別降低了約3 269.6 Mpa、3 003.2 Mpa、2 709.9 Mpa及4 364.5 Mpa，其中再生劑摻量為9%的再生瀝青混合料勁度模量下降幅度相對較小，同時綜合最大彎拉應(yīng)變和抗彎拉強(qiáng)度隨再生劑摻量的變化情況來看，環(huán)保再生劑可以有效提升再生瀝青混合料的低溫性能，且再生劑摻量為9%的改善效果更優(yōu)。

2.3 水穩(wěn)定性能分析

隨著環(huán)保再生劑摻量的增大，再生瀝青混合料0.5 h和24 h的浸水穩(wěn)定度呈先減后增再減趨勢變化，整體趨勢有所下降，再生劑摻量為9%時其穩(wěn)定度相對較大，說明再生劑的摻入會一定程度降低再生瀝青混合料的穩(wěn)定度，但再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度會隨著再生劑摻量的增加而增大，當(dāng)再生劑摻量由3%增至9%時，其殘留穩(wěn)定度增長趨勢較大，摻量超過9%后，殘留穩(wěn)定度開始逐漸下降。

3 再生瀝青混合料節(jié)能分析

3.1 新料生產(chǎn)階段

改性瀝青是在石油瀝青的基礎(chǔ)上加入改性劑制造出來的，所以能耗比石油瀝青高。石料是瀝青路面建設(shè)和養(yǎng)護(hù)過程中使用量最大的一種材料，目前，國內(nèi)外普遍采用專用的石料生產(chǎn)線進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)，其生產(chǎn)線主要由振動給料機(jī)、顎式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、振動篩、膠帶輸送機(jī)、集中電控等設(shè)備組成，其生產(chǎn)工藝流程比較成熟，生產(chǎn)過程中主要機(jī)械設(shè)備多采用電力驅(qū)動。因此，石料生產(chǎn)過程的能耗主要為電力消耗，根據(jù)目前國內(nèi)石料生產(chǎn)線的產(chǎn)量能耗約為1.3 kW·h/t～4 kW·h/t，即取以行業(yè)平均值為3 kW·h/t用于石料生產(chǎn)階段能耗的估算，電力的能耗按照1 kW·h等效熱值為3.6 MJ計算，則在行業(yè)平均理想狀態(tài)下，石料生產(chǎn)階段的能耗約為10.8 MJ/t。

3.2 混合料施工階段

混合料施工階段主要分為瀝青混合料運(yùn)輸和瀝青混合料施工2個過程，能源消耗主要為液體燃料消耗，主要影響因素包括：運(yùn)輸距離、運(yùn)輸數(shù)量、車輛類型、攤鋪及壓實厚度等。在瀝青混合料施工過程中，為了提高施工效率，節(jié)約資源，應(yīng)根據(jù)瀝青混合料拌合設(shè)備生產(chǎn)能力來確定攤鋪機(jī)及壓力機(jī)的設(shè)備型號和數(shù)量，才能更好地提高施工效率，及時將生產(chǎn)出來的瀝青混合料攤鋪壓實，以免導(dǎo)致瀝青混合料的浪費(fèi)。根據(jù)以上分析得出，混合料施工階段基本的能源消耗與混合料的類型關(guān)系不是很大。

4 再生瀝青混合料節(jié)能效益計算

4.1 再生料生產(chǎn)階段能源消耗計算

再生料生產(chǎn)階段包括瀝青生產(chǎn)、石料生產(chǎn)、30%舊料生產(chǎn)、再生瀝青混合料生產(chǎn)等各過程，瀝青為SBS改性瀝青，油石比根據(jù)福建省大中修養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額（試行版）、云南公路專項養(yǎng)護(hù)定額（JT53/T001-2013，2016營改增版）[3]與實際相結(jié)合取4.2%（折算瀝青用量為4.03%），瀝青混合料生產(chǎn)時采用240 t/h產(chǎn)量的瀝青混合料拌合設(shè)備，計算結(jié)果如下：

E瀝青=22 160.72×97.4=2 158 454.13

E石料=10.8×1 724.98=18 629.78

E預(yù)處理=（0.545 1×42.65+0.232 2×3.6）×265.76=6 400.68

E再生料=21 818.14×40.5+8 218.64×3.6=913 221.71

Etotal=E瀝青+E石料+E預(yù)處理+E再生料=3 096 706.37

4.2 舊料摻比節(jié)能效益計算

添加舊料主要作用是取代天然粒料和節(jié)省所需的新瀝青用量[4]，根據(jù)目前相關(guān)數(shù)據(jù)可大致了解到我國舊料利用率一般在10%～50%。在固定目標(biāo)瀝青用量的前提下，拌和有添加舊料瀝青混合料所需的新瀝青用量會比完全使用天然粒料的少。再生瀝青混合料中所添加的舊料本身已含有一定的瀝青成分，按照理論加入的舊料越多，添加的新瀝青用量就越少[2]。

5 結(jié)語

綜上所述，瀝青路面的使用性能直接受到瀝青混合料的低溫抗裂性能的影響，所以在評價瀝青混合料的低溫抗裂性能的時候，選擇一種試件制作簡便、結(jié)果穩(wěn)定性好的試驗方法和準(zhǔn)確的評價指標(biāo)是很重要的。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝譚雍.基于再生瀝青混合料性能特點(diǎn)的再生路面設(shè)計研究[D].東南大學(xué)，2017.

[2]肖紹碧.瀝青—集料粘附性及瀝青混合料抗水損性改善方法研究[D].重慶交通大學(xué)，2014.

[3]鄒會宗.瀝青混合料動態(tài)模量試驗研究[D].長安大學(xué)，2013.

[4]李延猛.高性能冷補(bǔ)瀝青混合料材料組成與性能評價[D].長安大學(xué)，2013.

[5]趙斌.瀝青混合料熱再生機(jī)理及技術(shù)性能研究[D].長安大學(xué)，2012.