鐘小霞

(重慶交通大學(xué) 重慶 400074)

一、前言

瀝青攪拌設(shè)備將不同粒徑的石料、瀝青、粉料和添加劑按一定比例加工成混合物，在這一過程中骨料經(jīng)過裝載、輸送、加熱、攪拌等多個環(huán)節(jié)，此間會產(chǎn)生大量的粉塵，產(chǎn)生的粉塵常用的處理方式為濕法或干法處理，濕法處理會消耗大量的水，同時沉淀過后還需要對污水進(jìn)行處理達(dá)到排放指標(biāo)才可以排放污水，因此，為了方便、快速回收這些粉塵，大多采用的是干法處理，即利用布袋回收粉塵的方式，這種方式回收的粉塵被稱作回收粉。這些粉塵經(jīng)過常年累月的堆積，不僅占用土地資源，還損害人體健康。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示全國大概有1000座以上的瀝青拌合站，每年產(chǎn)生的回收粉多達(dá)數(shù)千萬噸[1]。同時相關(guān)的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)的對排放物的凈化程度越來越嚴(yán)格。因此加強對回收粉的應(yīng)用，變廢為寶，不但可解決回收粉的環(huán)境問題，還增加了額外的經(jīng)濟效益。

本文綜述了回收粉的研究現(xiàn)狀，為后續(xù)研究者開展對回收粉的進(jìn)一步研究提供參考價值，并在此基礎(chǔ)上對回收粉的未來研究工作提出建議。

二、回收粉基本性能的影響因素

將回收粉變廢為寶利用起來，其基本性能需要滿足相應(yīng)的應(yīng)用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，否則不予以應(yīng)用。而其基本性能的優(yōu)劣受多方面的影響，分析總結(jié)對其基本性能產(chǎn)生的影響因素，可以極大的減少對回收粉的選擇時間及提高回收粉回收的質(zhì)量，從而增加回收粉的利用率。回收粉來源于瀝青拌合站集料的粉塵，其中大部分來自于粗集料在加熱碰撞和二次熱篩過程中產(chǎn)生的粉料，還包含極少的雜質(zhì)[2]。根據(jù)回收粉來源的分析，可以總結(jié)出對回收粉基本性能的影響主要包括瀝青混合料集料的種類、石料的破碎方式、瀝青攪拌站回收粉處理的影響。

(一)集料種類的影響

石料的種類多，如玄武巖、石灰石、花崗巖等，玄武巖和石灰石用量大，因此本文主要考慮玄武巖和石灰石回收的粉塵產(chǎn)生的性能差異。東南大學(xué)的王斌[3]多方面分析，外觀顏色方面礦粉為乳白色，石灰石回收粉呈灰白色，玄武巖的顏色最深；細(xì)度方面，石灰石回收粉<礦粉(0.075mm)<玄武巖回收粉；級配(粒徑寬度)方面，礦粉和玄武巖回收粉>石灰石回收粉且粒徑分布較集中。另外由于集料種類的不同，使回收粉的主要成分存在很大差異，成分不同導(dǎo)致其被再利用時起到的作用就會不同，首先石灰石回收粉的主要成分是碳酸鈣，玄武巖回收粉的主要成分是二氧化硅。碳酸鈣在高溫條件下會分解，將其應(yīng)用工程中可能會參與反應(yīng)，而二氧化硅是酸性氧化物，其化學(xué)物質(zhì)較碳酸鈣穩(wěn)定。

(二)集料制備工藝的影響

回收粉是來源于集料(石料、機制砂)中的粉塵，但此粉塵經(jīng)過高溫處理而有別于石粉。由于機制砂含粉量較大，因而回收粉絕大部分來源于機制砂中的粉塵。因此機制砂質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響回收粉的質(zhì)量，而機制砂的質(zhì)量與其生產(chǎn)的設(shè)備有關(guān)。初期建設(shè)的機制砂生產(chǎn)工藝制備的機制砂都伴有含泥量超標(biāo)、顆粒級配不合理等缺陷，但科技的進(jìn)步帶動生產(chǎn)工藝的發(fā)展，使機制砂的質(zhì)量逐漸提高。通常，機制砂的制備分為濕法和干法工藝，但兩種工藝各分優(yōu)劣，濕法工藝制備的機制砂最主要的優(yōu)點是含粉量低；而干法工藝制備的機制砂細(xì)度模數(shù)、級配可控[4]?，F(xiàn)存機制砂的含泥量仍是一個問題，這也使回收粉在應(yīng)用過程中必須考慮含泥量問題。因砂石含泥量的增加會帶來負(fù)面影響，使混凝土的工作性變差，使其強度、耐久性降低，也是導(dǎo)致混凝土工作狀態(tài)不穩(wěn)定的原因之一，同時含泥量的不可控致使回收粉的塑性指數(shù)變化范圍較大。魏桂芳、吳陶俊等人[5]在砂含泥量對預(yù)制構(gòu)件用塑性混凝土相關(guān)的研究中指出不同含泥量對混凝土的工作性(坍落度、坍落經(jīng)時損失)將產(chǎn)生不同程度的影響。另外在某些機制砂的制備工藝中，為了增加資源的再利用而起到減少成本的作用，其中一種方式就是摻入一定量的石屑制備機制砂[6]。此種方式可降低機制砂的制作成本，同時增加砂石的級配的寬度，但會增加回收粉的細(xì)度模數(shù)，使回收粉的粒徑變大，并且不能保證摻入的石屑與機制砂的種類相同，而造成回收粉成分的復(fù)雜化，增加應(yīng)用難度。并且由于在一個工程完工前會使用不同批次的砂致使砂的成分(SiO2)變化大，使回收粉的酸堿度變化范圍不可控，造成其性質(zhì)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

(三)瀝青拌合站設(shè)備的影響

不同瀝青拌合站得到的回收粉性能差異明顯，引起這種差異最主要的設(shè)備是除塵器。國內(nèi)的一級除塵器主要包括旋風(fēng)除塵器、百葉窗式除塵器、蝸殼式除塵器，由于旋風(fēng)除塵器耐磨性差且缺點較多現(xiàn)很少采用。謝立揚、魏俊偉[7]對百葉窗式除塵器、蝸殼式除塵器回收的粉塵(即回收粉)進(jìn)行試驗研究，表明不同的除塵器會使得到的回收粉粒徑存在差異且在一定范圍內(nèi)變化，同時指出回收粉的細(xì)度受烘干筒負(fù)壓的影響，負(fù)壓越大，被吸附的回收粉的粒徑越大。許多研究者對除塵器不斷改進(jìn)與探索，優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變磁場可以提高除塵效率。而張晨光、謝立揚等[8]將蝸殼除塵器流場分布與回收粉粒徑控制相關(guān)聯(lián)，結(jié)果表明：O位得到的回收粉粒徑較細(xì)，而導(dǎo)流板W位和M位時較O位的粗，導(dǎo)流板使粉塵在碰撞、反彈過程中改變運動軌跡而達(dá)到不同粒徑粉塵分離的效果。劉繼先[9]對拌合站不同負(fù)壓條件下回收粉的級配存在差異，負(fù)壓在3～5時回收粉成分比較理想，而負(fù)壓與燃燒器存在相關(guān)性，負(fù)壓的穩(wěn)定性受燃燒器燃料的影響，燃料質(zhì)量越差，燃燒器的負(fù)壓增加，導(dǎo)致回收粉在高負(fù)壓下容易被回收而使其變得更粗。另外工藝缺陷引起的二次篩分使混合料粉含量增加，瀝青包裹不了混合料，降低瀝青混合料的性能，增加瀝青煙的產(chǎn)生，使回收粉雜質(zhì)的含量增加，影響回收粉的總體性能[10]。

三、回收粉的應(yīng)用

國外一些國家在公路工程中允許使用一定量的回收粉，為了滿足瀝青路面的技術(shù)指標(biāo)，回收粉的使用量不得超過總填料用量的50%，他們主要將回收粉作為填料應(yīng)用到基層中。在國內(nèi)對回收粉的應(yīng)用研究主要集中在兩方面，一方面是取代礦粉摻入瀝青混合料中；另一方面是作為部分基層的填料。在這兩方面回收粉都可以取得較好的效果，但研究者并未止步于此，對回收粉的研究仍在繼續(xù)。

(一)回收粉作為填料應(yīng)用于基層

劉暢[11]將回收粉部分摻入水泥穩(wěn)定碎石作為填料應(yīng)用到公路基層，其起到填充、改善級配、微集料三大作用，并表明回收粉摻量應(yīng)不大于6%，否則不適用于公路基層。劉景東[12]證明了摻量小于3%時平均溫縮系數(shù)變化不大且溫縮系數(shù)增加比較緩慢，即在回收粉低摻量條件下對路面的性能影響較小，而在摻量超過3%時會致使路面出現(xiàn)許多溫縮裂縫。莊園[13]根據(jù)相關(guān)實驗證明了回收粉摻量為20%時，較空白組(未摻回收粉)的抗彎拉強度提高了28%，回收粉摻量20%以下，可應(yīng)用于不同等級道路的底基層。

(二)回收粉應(yīng)用于瀝青混合料及瀝青膠漿

回收粉取代礦粉應(yīng)用于瀝青混合料中可以不僅降低工程成本，節(jié)約資源，還會產(chǎn)生額外效益。最早以劉繼先[9]為代表，將不同比例的回收粉摻入瀝青混凝土中，發(fā)現(xiàn)回收粉比例在50%～70%之間，隨著回收粉比例增大，馬歇爾的穩(wěn)定度、流值、空隙率、瀝青飽和度呈下降趨勢，但4個測量值都在規(guī)范要求范圍之內(nèi)。隨后一些研究者將礦粉與回收粉摻入瀝青混合料中對其路用性能進(jìn)行對比分析。姜祎等[14]研究回收粉對礦粉性能的影響發(fā)現(xiàn)：回收粉摻量的增加，礦粉的塑性指數(shù)越大，回收粉以25%的取代率部分取代礦粉與空白組(單摻礦粉)配制瀝青混凝土進(jìn)行性能對比，發(fā)現(xiàn)二者的最大理論密度、毛體體相對密度、空隙率、礦料間隙率等的影響程度接近，均符合規(guī)范要求，但會增加最佳瀝青用量。王毅等[15]指出低粉膠比對提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性及高溫性能有積極作用。通過20%～50%的回收粉部分取代礦粉，再利用馬歇爾殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂值表征，結(jié)果表明在摻入30%的回收粉取代礦粉對瀝青混合料的水穩(wěn)定性有一定幫助[11]。汪輝等[16]的實驗結(jié)果表明：回收粉部分取代礦粉雖膠漿的高溫性能有改善作用，但對其抗勞、低溫性能的作用不明顯。李媛媛等[17]的研究結(jié)果與王毅對回收粉的研究結(jié)果一致，都是低粉膠比下有改善水穩(wěn)定性的作用。而姚波等[18]研究了單摻回收粉(范圍在0.5%～2%之間)對環(huán)氧瀝青混凝土的性能影響，表明低摻量是可行的，在摻入1%的回收粉其環(huán)氧瀝青混合料有較好的力學(xué)性質(zhì)?；厥辗鄣蛽搅肯?，親水性物質(zhì)(含泥量)較低，對水的作用不明顯，從而對瀝青混合料的水穩(wěn)定性有改善作用。

(三)回收粉作為摻合料應(yīng)用于混凝土

四、結(jié)論

為了加強回收粉的應(yīng)用與促進(jìn)研究者對其的進(jìn)一步研究應(yīng)用，本文首先分析總結(jié)回收粉不同因素對其基本性能的影響，發(fā)現(xiàn)玄武巖回收粉與石灰石回收粉因其種類不同，導(dǎo)致回收粉的基本性能存在較大差異；而在外界條件不同情況下，制備工藝及設(shè)備對回收粉的細(xì)度、塑性指數(shù)、級配等影響較大。其次總結(jié)了回收粉的應(yīng)用研究進(jìn)展，回收粉的應(yīng)用主要集中在瀝青混合料及膠漿、作為填料應(yīng)用于基層。最后也在此基礎(chǔ)上提出回收粉應(yīng)用于混凝土可能性的想法，為后續(xù)研究者將回收粉應(yīng)用于混凝土提供參考價值。