廢舊瀝青混合料再生利用技術探討

摘 要：大規模公路建設與養護工程產生的廢舊瀝青混合料若未能合理利用，將造成資源浪費與環境污染。針對傳統再生工藝能耗高污染重的問題，通過建立回收處理、再生料活化及材料摻配等關鍵技術體系，研發的溶劑萃取-超聲波協同分離技術實現了RAP細集料中老化瀝青的分離率提升30%。水性環氧改性體系的引入有效提升了再生瀝青混合料的高溫穩定性與低溫抗裂性，通過多尺度表征與力學性能測試構建的損傷演化模型揭示了新舊瀝青界面結構特征與混合料性能的關聯機制，為廢舊瀝青混合料的資源化利用與工藝優化提供了技術方案。

關鍵詞：廢舊瀝青混合料 低碳再生 油石分離 再生工藝 路用性能

隨著全球氣候變化與資源短缺問題日益突出，公路建設行業的綠色低碳轉型勢在必行。廢舊瀝青混合料再生利用過程面臨傳統油石分離技術效果不佳以及再生混合料性能控制難度大等技術瓶頸，特別是在西北干旱區（年溫差＞70℃），再生混合料需同時滿足：動穩定度≥5000次/mm；低溫應變≥3000με，傳統再生技術因RAP細集料界面殘留瀝青導致性能劣化，難以滿足施工要求。深入研究廢舊瀝青混合料的低碳再生工藝，對提高資源利用效率與降低環境影響以及推動行業技術進步具有重要意義。

1 廢舊瀝青混合料再生工藝研究

廢舊瀝青混合料再生工藝是一項涉及材料分離，性能恢復與品質提升的系統工程，其核心在于實現廢舊瀝青混合料的高效循環利用，傳統的再生工藝主要包括熱拌熱再生，溫拌再生與冷拌再生等技術路線，而熱拌熱再生工藝因其較高的能耗與碳排放，已難以適應當前低碳發展要求[1]。隨著環保要求日趨嚴格，低碳再生工藝的技術需求愈發迫切，尤其是針對RAP細集料的處理工藝亟待突破，現有研究表明，RAP細集料中老化瀝青的提取效率與再生混合料的性能密切相關，通過溶劑萃取以及超聲波輔助等技術手段可顯著提升油石分離效果，基于綠色低碳理念，研究采用溶劑萃取-超聲波協同分離技術，輔以水性環氧改性體系，構建了一套完整的低碳再生工藝體系，該工藝在保證再生混合料性能的同時，實現了能耗與碳排放的雙重降低，為廢舊瀝青混合料的資源化利用提供了新的技術途徑。

2 廢舊瀝青混合料低碳再生關鍵技術

2.1 回收處理技術

廢舊瀝青混合料的回收處理技術對再生工藝的實施效果具有決定性影響，專用銑刨設備需采用智能控制系統實現銑刨深度精準調節，銑刨施工過程中應嚴格控制行進速度與轉速匹配度，避免因銑刨應力集中導致RAP粒徑級配波動，回收料的破碎處理采用立式沖擊破碎技術，通過調控沖擊能量實現對RAP團聚體的定向破碎，篩分系統采用振動與氣流分選復合技術，在保證分級精度的同時提高了生產效率，回收料堆場宜設置防雨棚與排水設施。通過合理規劃堆存區域實現RAP分類儲存，破碎篩分后的RAP材料需進行取樣檢測，重點檢驗各粒徑含量、含水率與瀝青含量，回收料處理過程中需建立完整的質量控制體系，對關鍵工藝參數進行動態監測與記錄，確保再生原料的均勻穩定性，處理后的RAP材料需進行養護期管理，通過溫濕度調控防止材料性能劣化，建立完整的追溯體系記錄RAP來源與處理工藝參數。

2.2 再生料活化技術

再生料活化技術通過再生劑改性與溫度調控實現對老化瀝青性能的恢復，再生劑的選擇應基于RAP中老化瀝青的理化性質，針對性選用芳香族再生劑改善瀝青組分結構，再生劑添加量需通過老化度評價確定，并結合微觀形貌分析驗證其對瀝青膠質層的修復效果，間接加熱系統采用熱傳導原理，通過設置隔熱罩降低直接輻射對RAP的影響，雙滾筒加熱裝置實現了新舊料的分區控溫，有效避免了老化瀝青的二次老化。溫度監測系統通過紅外傳感技術實現對加熱過程的實時控制，通過調節熱源功率保證RAP的均勻加熱，活化過程中應建立溫度分布動態監測機制，針對不同粒徑RAP制定差異化加熱曲線，實現老化瀝青的高效軟化，活化效果評價應結合微觀結構表征與宏觀性能測試，驗證再生劑與溫度的協同作用機制，活化工藝的控制應采用智能化手段，通過建立再生劑用量預測模型實現活化參數的精準調控，提高老化瀝青的再生效率。

2.3 材料摻配技術

材料摻配技術貫穿于再生混合料配制全過程，摻配體系設計需綜合考慮RAP粒徑分布與老化程度，通過調整新舊料配比優化混合料級配結構，新集料的選擇應與RAP材料性質相匹配，通過調控粗細集料比例改善混合料的骨架強度，新瀝青的性能等級應根據RAP中老化瀝青性質確定，通過性能互補提升混合料的綜合性能，摻配過程中應重點關注新舊瀝青的相容性，建立RAP摻量與混合料性能的關聯模型，配合比設計采用分步法，在滿足目標級配要求基礎上通過性能驗證確定最佳配比。拌合工藝參數應通過試驗確定，重點控制拌合溫度與時間對新舊料結合程度的影響，應建立混合料性能評價體系，通過高溫穩定性與低溫抗裂性能測試驗證摻配設計的合理性，摻配體系的優化應采用正交試驗方法，通過建立性能預測模型實現配比參數的智能優化，提升混合料的綜合路用性能。

3 低碳再生工藝的開發與優化

3.1 油石分離工藝設計

油石分離工藝的核心在于實現RAP細集料中老化瀝青的高效分離，研究通過對熱水洗法，有機溶劑萃取法與熱解干餾法的系統分析，發現傳統工藝普遍存在污染環境與能耗高的問題，針對這一技術瓶頸，研究引入了超聲波輔助萃取技術，結合堿性助劑的添加，顯著提升了油石分離效率，研究表明，堿性助劑NaOH的加入能夠增強熱水洗分離過程中表面活性劑的作用，與油砂瀝青中的有機酸發生中和反應，生成具有界面活性的羧酸鹽，從而提高水潤性油砂的熱水洗分離效果[2]。該工藝相較于超臨界流體萃取法與離子液體強化萃取法，具有工業化應用成本低的優勢。另外該工藝操作簡單，易于在生產中推廣應用，可滿足大規模工程施工需求。

3.2 再生結合料制備工藝

再生結合料制備工藝采用水性環氧改性技術，實現了老化瀝青性能的有效恢復，實驗研究表明，通過添加定量的乳化瀝青，水性環氧樹脂與固化劑及水泥，可顯著改善再生結合料的性能，水性環氧改性體系的選擇需要綜合考慮其與瀝青的相容性及固化特性，研究發現采用改性型水性環氧樹脂，并通過調控固化劑用量可有效控制固化速率，確保再生結合料具有良好的施工性能[3]。同時通過添加硅烷偶聯劑改善水性環氧與集料的界面結合性能，提高混合料的整體強度，配比設計采用質量比為180-200份RAP細集料，40-60份填料與60-80份乳化瀝青的組合，并通過添加20-40份預聚體，5-15份熱塑性聚合物及20-30份玄武巖纖維進行性能調控，該工藝體系增強了再生舊細集料混合料的整體性，提高了瀝青路面材料的適應性與親和性。該體系的另一優勢在于其良好的儲存穩定性，有利于工程施工質量控制。

3.3 混合料配制工藝參數優化

混合料配制工藝參數優化主要圍繞RAP細集料的粒徑分布與再生混合料的性能控制展開，研究發現，在RAP摻量達70%的條件下，通過精細化篩分技術實現0-3mm及3-5mm細集料的有效分離，可基本消除舊料的假粒徑問題，經試驗驗證，優化后的再生混合料在高溫穩定性，抗剪切與抗彈性變形能力方面均有提升，滿足AC，SMA與高模量及超薄磨耗層等高性能瀝青路面表層的應用要求，工藝設計過程中，通過控制溫度與拌合工藝，有效降低了能源消耗，實現了廢舊瀝青混合料的低碳再生利用。優化后的工藝流程具有較強的工程適應性，可根據具體工程需求靈活調整工藝參數，通過合理控制拌合溫度和時間，既保證了混合料性能，又實現了能源消耗的有效控制。

4 低碳再生工藝的性能評價

4.1 再生混合料的路用性能分析

再生混合料的路用性能直接決定了其在實際工程中的應用價值，對于評估低碳再生工藝的有效性具有重要意義[4]。研究通過馬歇爾試驗與車轍試驗及低溫彎曲試驗等綜合評價體系，對不同RAP摻量條件下再生混合料的路用性能進行系統分析，重點考察其高溫穩定性，水穩定性及低溫抗裂性（表1）。

試驗結果表明，隨著RAP摻量的增加，再生混合料的高溫穩定性與抗車轍能力呈現顯著提升趨勢，70%摻量條件下的動穩定度較30%摻量提高13.8%，水穩定性與低溫性能雖隨RAP摻量增加而略有下降，但各項指標仍滿足規范要求，其中殘留穩定度均保持在80%以上，低溫彎拉強度與最大變形量均處于設計指標范圍內，體現了該工藝良好的性能調控效果。

4.2 工藝節能減排效果評估

低碳再生工藝的節能減排效果是衡量其環境友好性的重要指標，通過對工藝全過程的能耗監測與碳排放核算，建立了相應的評價體系，重點對比分析了傳統熱再生工藝與本研究開發的低碳再生工藝在資源消耗與環境影響方面的差異（表2）。

基于環境影響評價數據分析可知，研究開發的低碳再生工藝在能源消耗，碳排放及污染物產生方面均實現了顯著降低，相較于傳統熱再生工藝，單位產品能耗降低44.0%，二氧化碳排放減少42.2%，揮發性有機物排放降低56.3%，廢水產生量減少43.5%，充分體現了該工藝的環境友好特性。

4.3 混合料性能適應性評價與機理分析

再生混合料在服役過程中面臨著復雜的環境因素與荷載作用，其性能演化規律直接影響著路面結構的耐久性，基于多尺度表征與力學性能測試，研究構建了再生混合料的損傷演化模型，深入探究了材料內部結構特征與宏觀性能之間的關聯機制，研究采用微觀表征與宏觀力學性能相結合的方法，深入探討了再生混合料的內部結構演化規律。通過溫度循環試驗與加速老化試驗，分析了混合料在不同環境條件下的性能變化特征，為評估其長期服役性能提供依據。通過原子力顯微鏡觀測發現，RAP中的老化瀝青與新瀝青在微觀層面形成了穩定的界面結構，這種結構特征在很大程度上決定了混合料的黏彈性能[5]。研究表明水性環氧改性體系的引入顯著改善了新舊瀝青的界面結合性能，提高了混合料的整體強度與變形抵抗能力，進一步通過掃描電鏡觀察發現，水性環氧改性體系在新舊瀝青界面形成了網絡狀結構，這種特殊的空間構型有效增強了界面結合強度，通過建立老化瀝青-集料界面的細觀力學模型，揭示了RAP再生混合料的強度形成機制與破壞演化過程，為優化再生工藝參數提供了理論依據。

5 結語

研究開發的溶劑萃取-超聲波協同分離技術解決了細集料中老化瀝青的回收難題，該技術通過堿性助劑與超聲波的協同作用提高了油石分離效率。建立的回收處理、再生料活化及材料摻配技術體系，結合水性環氧改性工藝提升了再生混合料的綜合性能，通過合理調控固化劑用量與界面改性劑的添加改善了新舊瀝青的結合性能，滿足不同氣候區域使用需求。多尺度表征與力學性能測試構建的損傷演化模型揭示了再生混合料的界面結構特征與性能形成機制，為工程實踐提供了理論依據。工藝實施過程中的節能減排效果顯著，相比傳統熱再生工藝實現了能耗與污染物排放的雙重降低。建議一步探索環境因素對再生混合料性能的影響機制，開展長期服役性能評價研究，完善再生工藝的標準化體系，推進廢舊瀝青混合料再生利用技術的工程化應用。

參考文獻：

[1]劉乙丁，侯永剛，王曉東，等.寧夏再生瀝青拌合站建設運營及管理現狀調查研究[J].再生資源與循環經濟，2025，18（01）：26-29.

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[3]王志新，李作鈺，田霞，等.廢舊路面材料綜合利用研究綜述[J].山東交通科技，2024（04）：31-34.

[4]郭汝濤，黃選銀，馬彩霞，等.廢舊混凝土再生材料在瀝青混凝土中的穩定化利用研究[J].安全與環境工程，2024，31（03）：138-149.

[5]蘇琪.廢舊瀝青再生混合料水泥穩定基層特性研究[J].上海公路，2024（01）：151-154+193.