乳化瀝青廠拌冷再生技術的研究與應用

郭彬

寧夏公路橋梁建設有限公司 寧夏 銀川 750016

引言

公路行業的快速發展為國民經濟的可持續發展注入了活力和動力。為了實現環境的平衡與和諧，實現交通運輸業的轉型升級，建設資源節約型、環境友好型模式，促進交通可持續發展是“十二五”科技發展總體規劃的重要組成部分，交通運輸業具有重要意義[1]。

1 乳化瀝青冷再生技術的發展過程

眾所周知，瀝青在室溫和半固態狀態下沒有良好的結構。冷再生技術要解決的主要問題是使黏結劑在室溫下仍具有良好的工作性能。乳化瀝青通過機械和化學方法形成水包油乳液來實現這一目標。瀝青顆粒懸浮在水相中，所有乳化液的流動都取決于水的流動，水了解水泥的常溫性能。而膠結料的常溫工作特性借此實現了[2]。

1.1 乳化劑結構

乳化瀝青和再生材料攪拌時，在合理時間內保證必要的乳化程度是混合過程與施工中的關鍵問題，主要包括了乳化液與除霧步驟等。當乳化瀝青和再生材料發生結合時，乳化劑被石料表面上的各向異性電荷所吸收，該電荷將在瀝青粒子中析出或聚集于石料表層。而失去了乳化物膜保護的瀝青粒子則將慢慢聚集組成連續相，這就是乳化瀝青的破乳過程。破乳過程也意味著將在室溫下喪失總體功能穩定性。因此如果將整個過程提前進行，將不能夠充分涂覆乳化瀝青。但如果在整個施工過程的最后一個階段進行，即使攪拌達到表面涂層，攤鋪和壓實過程也會產生嚴重問題。考慮到再生材料和新巖石的性能不可預測，且陽光、氣溫、風和其他天氣條件對這個過程有重大影響，乳化瀝青配方必須在項目層面設計，或者必須根據經驗確定代表性配方。如果之前未獲得瀝青樣品且難以更換，則乳化劑非常重要。乳化劑是一種可變的化學控制劑，因為乳化劑的組合，特別是不同的組合。極性基團的相對大小和數量以及非極性基團的組合對乳化瀝青破乳過程有很大影響[3]。

1.2 乳化瀝青冷再生技術特點和應用方向

從建筑材料種類上來說，道路瀝青生產所用建筑材料的低溫再生主要有三個類別：混凝土冷卻循環、乳化瀝青冷卻再生和泡沫冷卻再生。由于再生混凝土通常被認為完全骨料，因此產生的再生層也被歸類為半剛性。乳化瀝青再生材料主要用于為道路瀝青生產乳化瀝青，攪拌過程相似于熱瀝青。在撞擊前，它用石頭、回收料包裹，不同之處在于乳化瀝青結合力并非立即產生的，原則上分類于與瀝青有關的柔性材料。瀝青采用大量粉末和瀝青砂漿的點修整模式，通常混合2%的水泥，以確保水穩定性。水泥和瀝青砂漿有水泥在一起。外觀接近水泥穩定半剛性材料，破壞形式以明顯的脆性缺陷為特征。可以說，再生泡沫材料的類型是柔性和半剛性的[4]。

1.3 乳化瀝青的注意事項

1.3.1 溶劑滲透作用。乳化瀝青含有一種滲透性材料，該滲透性材料可穿透水泥的孔隙，其深度為3～5mm。不僅能修復瀝青混凝土表面的細小缺陷，而且能起到良好的毛細防水作用。在滲透過程中形成并牢固地附著在水泥表面上的防水罩能有效防止防水層的剝離和分層，不易損壞車輛和路面設備。

1.3.2 反應固化作用。在高溫（100℃以上）下，瀝青質通過使用最初磨損的不滲透黏合劑層產生微熔分布。滑動時，將大顆粒放入防水膠層中，形成均勻分布的形狀。冷卻后，增加了防水膠層的彈塑性黏結強度，黏結強度可達到10MPa以上。

1.4 瀝青路面的冷再生技術

再生技術是20世紀80年代末國外迅速發展起來的一項新技術。此外，更容易控制回收攪拌站的質量。除了少量的額外成本外，無須運輸原材料，可節省大量運輸成本，同時具有施工效率高、行車速度快的優點[5]。通過對舊路銑刨后，將瀝青回收材料（主要是路面材料，有時是一些基礎材料）、添加劑（水泥、石灰、泡沫瀝青、乳化瀝青或改性乳化瀝青等），通過粉碎和篩分被加入到它的特定部分。如有需要，還應加入若干新集料，經拌和形成冷再生混合料。結構冷再生主要用作道路基層和低質量道路。

2 施工工藝

2.1 乳化瀝青生產工藝階段

2.1.1 準備階段。準備階段，將水溫和瀝青溫度加熱到工藝溫度。普通乳化瀝青的水溫為55～60℃，如果使用90℃的瀝青，則可以控制道路瀝青的溫度130～134℃，如果使用70℃的瀝青，則必須控制道路瀝青的溫度135～140℃。上述溫度僅為最常見的常溫，其他乳化劑可能不同，使用溫度不同，或參照實驗室的具體配方。水溫好，到達攪拌槽后，如要配制1m乳狀液，先打0.6m水，然后將乳狀液放入攪拌槽或稀釋泵送入攪拌槽。然后在攪拌罐中加入其他添加劑，如酸、堿、增稠劑、穩定劑等，然后加水1m。乳化整理，瀝青也被加熱到操作溫度。打開預熱管，打開閥門，泵閥，預熱管。瀝青，乳化液，管道回收，沒有問題，可以下一步進行生產。

2.1.2 生產階段。生產階段從乳化泵、膠體磨、瀝青泵開始。三臺發動機正常啟動后，看其性能是否正常，最好是咖啡色。調整乳化瀝青泵轉速，調整目標固體含量。在調整過程中，先對乳化瀝青進行改性，再對其進行改性。注意，在改性瀝青過程中，乳化液的流速會發生變化。始終注意臨界值。在生產過程中，始終要注意乳化狀態，避免只有瀝青在膠體磨內，防止出現乳化現象。

2.1.3 結束階段。階段結束時，先停止瀝青泵，瀝青泵完全停止，停止磨漿機，停止乳化液泵。所有設備停機后，用熱水或清水清洗混合罐，然后用清水啟動乳化泵，清洗乳化管和膠體磨。注意冬季防寒措施。

2.2 施工現場準備

2.2.1 清理道路。在輔助冷再生層之前，應對支撐層的底面進行以下處理：用硬掃帚或掃路機清洗底面時，有污垢等物質污染骯臟的。應該用硬掃帚清掃，水在下層表面蒸發后，下層表面不光滑，必須用冷水或再生混合物磨平或穩定，恢復斷面。

2.2.2 撒有造層油。待路面完全清相干凈后開始撒布透層油。適層油噴灑量為純瀝青用量按0.2～0.3kg/2控制。撒布車在撒布過程中要緩慢且勻速行駛。撒布完成后對不均勻且有堆積的透層油用掃帚掃開。

2.2.3 撒線并安裝側模。撒完透層油及光全破乳后開始撒線，并按照路基的零點五幅寬度撒出邊條和中線，以調節工作區城。側模選用國標標準抗拉強度較高的糟鋼，將糟鋼內倒并與撒好的邊條重合后，向外側釘上鋼釬，同時用鉛絲將鋼釬與槽鋼緊縮聲。槽鋼管單條寬度約為6m。在槽鋼管與槽鋼連接點加釘二根鋼軒，或用毎根長約6m的糟鋼釘4根鋼軒。

2.3 工藝流程

乳化瀝青廠拌冷再生施工工藝與常規路面施工工藝相同，但大致有如下幾個過程。銑刨料的回收-銑刨料破碎篩分-再生混合料進行配合比設計-再生料拌合、運輸→現場攤鋪、 碾壓-養生等環節，這些環節都要按要求進行規范操作。

3 乳化瀝青冷再生的工藝與設備

3.1 乳化瀝青混合料工作性和膠結原理

乳化瀝青破乳過程的質量監控，是乳化瀝青冷再生工程能夠順利完成的重要基礎，在乳化瀝青冷再生工程中，有兩個很重要的過程必須要進行：首先，極性基團的化學乳液在與石子表面結合后，比混凝土與石子表面所結合的氫鍵更強。眾所周知，瀝青混凝土與石子表面的黏結強度遠遠低于混凝土與石頭表面的黏結強度。不過，由于黏附在舊石頭表面上的極性基團乳液中的親油性部分仍會在瀝青池內，因而可以將瀝青拉近石頭表面，同時又從石頭表面除去了水。而這二個過程就稱為凝聚過程。如果成功地實現了混凝過程，即可得到乳化瀝青對舊石面層有很強的穩定效果。完成再生瀝青路面，即使經過一段時間，也要鋪層，甚至更長時間，這可能是乳化瀝青的凝結過程。結塊過程不是最快最好的，結塊過程相對較慢，但最終形成的黏結強度可能更大。然而，在實際的回收環境中，不允許冷凝過程過慢，往往是因為臨時交通或施工期需要一定的初凝強度。最終破乳強度和初始破乳強度似乎是兩個矛盾，但幸運的是它們并不矛盾。通過選擇合適的材料，采用活性控制填料，更準確有效地解決了乳化液的調配問題，有效地平衡了兩者之間的關系，從而得到了理想的使用性能[6]。

4 乳化瀝青廠拌冷再生混合料運輸及施工

4.1 再生混合料的運輸

冷再生混合料拌和后不得存放，應立即運至施工現場進行施工。卡車的運輸必須清潔，以避免混合料受到污染。在運輸過程中避免混合料過早破乳。

4.2 再生混合料的攤鋪和碾壓

傳統的攤鋪設備可用于冷再生瀝青混合料的攤鋪碾壓，施工方便快捷。混合料攤鋪過程需緩慢、均勻、連續，松鋪系數和高度必須根據試驗段的要求進行充分的設計和調整。在平整和碾壓過程中，壓實是保證混合料質量的必要條件。乳化瀝青混合料的碾壓過程必須根據日溫度、風速和結構層厚度進行準確的確定和動態的調整，以保證設計質量。

5 乳化瀝青冷再生的直接經濟效益與社區環境效益分析

5.1 實際生產與施工

直接效益分析比較與評價已經成為建設項目中很重要的組成部分。在許多情況下，直接效益分析方法已經成為比較與評價工程項目建設體系質量的關鍵因素。乳化瀝青廠通過拌冷再生技術的應用，引入了低碳和可持續乳化瀝青的冷卻再生技術，來處理瀝青拋光研磨材料。這種技術不僅可以更經濟地降低成本，同時也可以處置廢舊瀝青路面垃圾，進而有效降低污染，對節能減排產生了積極影響。

5.2 統計數據

統計數據表明，與傳統的熱拌瀝青混合料（AC-25）比較，乳化瀝青裝置和冷再生技術的混合可直接減少近30%的項目成本，節約了80%以上的燃料能源，降低了80%以上的二氧化碳排放量，從而大幅度降低了項目施工成本，降低了對原料運輸和人力資源的要求，并減少了施工過程中的環境污染。與傳統施工技術和新型的施工方法比較，該技術的實施將產生可觀的經濟效益和環境效益。減少不可再生資源的開發和回收舊的材料肯定會為道路建設節省許多不可再生資源，此外，新石材的使用還將導致嚴重的環境破壞，如減少森林植被和土地侵蝕。

6 項目保證措施

確保前期的勘察工作落到實處，以保證設計品質。提高乳化瀝青的加工質量，以保證再生混合料性能；提高設備的準確度，并保證混合料的品質，加強施工工藝，保證成型質量。由于乳化瀝青廠拌冷再生瀝青混合料必須是冷拌的，在制備與碾壓過程中要注意碾壓過程，以保證再生混合料的相容性[7]。

7 結束語

經濟社會發展與人類文明進步，日益強調經濟社會發展與自然環境的和諧統一，節能環保意識已成為體現人類進步水平的關鍵指標。開發新技術與否，也是開發新技術存在問題和進展的前提。乳化瀝青廠拌冷再生技術具有良好的經濟性與施工性，且能夠高效利用舊路資源，變廢為寶，符合綠色交通發展，因此有著巨大的潛力。