连续式泡沫沥青厂拌再生设备及工程应用

工程概况

主要创新点

一、技术思路

本项目采用在国产连续式水稳拌合站上加装泡沫沥青功能模块系统的方式实现泡沫沥青厂拌再生的生产。基于国产水稳拌合站的泡沫沥青厂拌再生技术具有良好的创新性和相当的挑战性，在全国范围内都是首次尝试。连续式生产的技术要点在于保证生产过程的连续性。

1.1降低技术与设备成本

由于国外进口再生设备市场售价为人民币 700万左右，如果有企业中标了某泡沫沥青厂拌再生工程，那么该企业只能根据工程项目的规模和回报预期采用购买或者租赁的方式参与。但无论采用哪种方式，中标企业在泡沫沥青再生设备上付出的代价都是高昂的，反过来又会影响到泡沫沥青再生工程项目的施工质量。这样的结果最终会影响到项目业主的路面维修方案的决策，在后续的项目中会减少甚至取消基于泡沫沥青厂拌再生的路面维修方案设计。因此，我们公司通过对再生工艺进行研发，研发出一款能够适用于任何的国产拌合站的再生工艺加工设备WPCB型连续式泡沫沥青厂拌再生设备，该设备是利用水稳拌合站进行加装相应的泡沫沥青再生功能模块进行泡沫沥青混合料生产，设备价格低仅为300万元，且具有通用性强、操作维护简单的特点，有利于该技术在国内的快速推广应用。

1.2提高设备产能

国外进口设备KMA220在料仓产量偏低，理论产量为 200吨/小时，但实际正常产量约为150吨/小时。对于一个大型工程，这样的产量意味着施工单位要提供至少2台以上的泡沫沥青厂拌再生设备，进一步增加了施工单位的设备成本。基于以上设备产能不足的问题，我公司开发的设备能够匹配现有水稳拌合站的生产能力，实现500-600t/h的产能，大大提高了设备工作效率。

1.3提高拌合质量

国外进口设备存在拌合质量不高的问题，维特根KMA200在料仓的配置上，仅仅保留2个料仓，一个用于添加新料，另外一个用于添加沥青筑刨料（RAP）, RAP没有经过筛分而直接使用。这样以来，留给级配调整的空间余地就不大。为了节约空间，搅拌锅的容量也不大，不仅容易导致再生料堵塞搅拌锅，再生料拌合的均匀性也无法得到保证，在集料的供料方式上，采用的是精度不高的体积控制法，即用两个可变高度的料门分别控制两种材料（新料和RAP）的通道的高度，但是两种材料却使用同一条输料传送带。该套设备采用精细化筛分+分级拌合+加长拌缸，拌合更加均匀，采用液力发泡和多点单腔雾状喷洒沥青，混合料裹覆性好。

1.4提高设备适用性

一方面材料稳定的广泛性与便利性，沥青混凝土、水泥稳定碎石以及沥青混凝土与水稳材料的混合物等均可适用。另一方面该设备适用于各种型号水稳拌合站生产再生混合料，根据拌合站实际需求，新建或改建均可使用该技术。同时该技术可在冬期施工，区域性适用性强。

二、关键技术方案

本项目使用的是连续式水稳拌合站，保证施工过程的连续性是基于国产水稳拌合站的泡沫沥青厂拌再生成套技术的最基本要求和保证工程质量的关键, 必须高度重视整体工艺的连续性。该成套技术包括很多技术环节，例如各种原材料的供应、成品料的运输、机械设备的正常运转、高水平的施工管理等。每一个环节脱节都可能使整体的连续性受到影响，也会对工程质量产生负面影响。只有每个技术环节都保证到位并落实好才能保证整体工艺技术的连续性。因此进行连续式泡沫沥青厂拌再生技术研究，实现混合料的大产量、高掺量及均匀性生产，并通过养护案例进行实践应用，验证效果。

(1)降低设备成本关键技术

公司对现有的水稳拌合站进行模块化改装，采用“五斗+双仓+双拌合”实现再生工艺。整套设备由一次搅拌系统、二次搅拌系统、沥青存储加热系统、沥青发泡装置等组成。该设备的核心技术实现了国产化，大大节约了设备生产成本。

(2)提高设备产能关键技术

连续式发泡设备与水稳站同步，实现了再生料的大产能生产，有利于保证施工的连续性。

（3）提高拌合质量关键技术

一方面对铣刨料采用精细分离技术，将沥青路面铣刨旧料通过精细筛分将沥青路面铣刨料分成2~3挡规格的级配材料，可以基本消除旧料的假粒径问题，实现RAP细集料精细分离。沥青路面铣刨旧料精分离技术，有效解决了再生技术旧料掺量过高时再生沥青混合料质量波动问题、新旧沥青融合问题，可以实现原位、大比例、高性能再生。另一方面对发泡设备创新性，采用多点单腔发泡，提高了发泡效果。另外二次拌缸要进行加长设计和控制计量精度，各粉料仓和液体材料箱要求配备精确的动态计量系统，在生产的过程中，沥青计量通过变频器进行控制，发泡用水通过流量计进行控制；发泡时沥青流量控制参数应保持恒定,变频器读数保持在±2的范围内波动，由此保证发泡的效果。

为获得最佳压实效果，应根据实际情况随时灵活调整再生混合料的外加水量。水的增加量应根据集料的现场含水量、气温、风力和空气湿度等条件确定。高温作业时，早晚与中午再生混合料的含水量要有区别，按温度变化及时调整，且拌制成的再生混合料应尽快运送到铺筑现场。拌合厂宜设在现场或距离现场附近不远的地方。

三、实施效果

（1）低碳环保、节能降耗。泡沫沥青再生方案缩短了20%的工期，有效保证车辆通行，减轻了施工中的安全维护压力。该方案充分利用了旧路面材料，解决了旧料堆砌占地问题，科学的减少了泡沫沥青混合料中新材料的添加，做到了资源的再生利用。相比热拌沥青混合料，泡沫沥青再生混合料节省加热能源60%以上，减少CO2排放80%以上，减少氮氧化物减排70%以上，减少SO2 排放60%以上，减少CO2排放约50%以上，减少了环境污染。

（2）提升道路建设品质。泡沫沥青混合料基层具有一定的柔性，在较高的轴载作用下不易发生竖向车辙变形，也可以延缓在温差作用下产生反射裂缝的速度，延长了道路使用寿命，同时降低了道路养护运营成本。

根据结构设计和公路定额计算，按照G106设计方案与传统水稳基层改建方案对比，第一种方案每平米可节约105.36元，整个项目改建规模280370m2，可实现节约2953.98万元；第二种方案每平米可节约75.34元，整个项目改建规模318745m2，可实现节约2401.42万元，每平方米造价节约率为25%~35%，经济效益十分明显。

路用性能良好。施工结束后，对泡沫沥青再生基层进行了全面检测，包括设备产量、沥青发泡效果、水泥用量、压实度、厚度、混合料均匀性、干湿劈裂强度、动稳定度等，各项指标完全满足要求。业主及有关单位对施工设备的高效性、拌和材料的均匀性、粘结剂喷洒的精确性、常温下施工和完工后快速开放交通、旧路材料高效利用等方面高度认可。

根据以上数据，马歇尔残留稳定度、干湿劈裂强度比和动稳定度等参数不仅能满足规范《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T 5521-2019）技术要求，车辙试验动稳定度远超《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）  表5.5.7改性沥青混合料动稳定度3000次/mm的技术要求。

生产、应用及推广情况

1.生产情况

连续式泡沫沥青厂拌再生设备适用于各等级公路RAP料的再生加工，再生后的混合料根据其性能和工程情况，可用于高速公路、一级、二级公路沥青路面的下面层及基层;三、四级公路或乡村道路的面层，适用面广泛。先后在G106京广线南清交界至台辉高速段公路修复养护工程、G106京广线八公桥至东明黄河桥段公路修复养护工程，累计实施长度28.5km，再生面积共计60万平方米。

2.应用情祝

截至2022年8月，共有两个项目采用连续式泡沫沥青厂拌再生设备进行混合料生产，累计施工近60万平方米。施工路段通过运行通车，再生混合料路面路用性能已得到全面验证，各项指标满足要求，未出现坑槽、裂缝、网裂、推挤等不良病害，路面整体质量稳定。应用情况见附件泡沫沥青冷再生混合料试件试验检测报告。

3.推广情况

连续式泡沫沥青厂拌再生设备在实施单位已得到较大规模应用，并取得一定成果。在设备投入方面：在利用原有水稳拌合站的基础上，配套增加了泡沫沥青再生设备和泡沫沥青发泡试验设备。在人员方面：逋过技术培训和工程实践，使施工人员熟练掌握了该技术。为了推广本套设备，首先公司成立了专门的子公司进行设备加工生产，同时通过多种渠道进行设备宣传，参加了中国公路学会组织的世界交通运输大会，近期大会因疫情原因有所推迟。相继还参加了“第十一届中国创新创业大赛全国赛”成功晋级初创组全国赛400强。受邀在中国公路学会举办"2022路面品质工程技术培训班"全国性学术会议中进行授课，授课课题为“连续式泡沫沥青再生柔性基层关键技术的研究”，授课学员为全国各地交通主管部门、业主单位负责人设计单位、施工单位及相关人员等。