沥青路面再生方法及特点分析

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  【摘 要】沥青路面再生技术总体上分为冷再生和热再生,其中冷再生又分为现场冷再生和厂拌冷再生;热再生又分为现场热再生和厂拌热再生,即共分为四种沥青路面再生方式。本文针对以上四种沥青路面再生方式进行介绍和论述,涉及每一种再生方式的适应性,再生工艺、再生设备、以及国内外研究和应用的现状。
  【关键词】道路工程;沥青路面;再生利用;热再生;冷再生
  1. 引言
  随着我国经济和社会的持续快速发展,近几年交通基础设施建设一直保持在较高水平。我国自上世纪八十年代末开始修建高速公路,截止2012年底,我国已通车高速公路里程突破8.5万公里,跃居世界第二位,并且有望在十二五末,突破10万公里,超过美国,成为世界第一。我国用不到30年时间,走过了发达国家近百年的公路发展历程,成绩是显而易见的。然而,高速度的建设与发展,也带了许多的问题,比如路面服务质量和耐久性有待提高,路面的升级改造过程中的废旧资源的回收和再利用处于较低水平。在发达地区,高速公路网基本建成,我国即由建设期进入维修养护期和公路的升级改造时期,加之环境压力越来越大,环境保护问题,废旧资源的再生利用问题成为越来越受关注的话题,在今后也将是研究和实践的重点。本文针对沥青路面再生利用问题,对国内外主流的四种再生方式进行分析和论述,包括各种再生技术的适应性,再生的设备和工艺,存在的问题,以及国内外同行的一些认识和看法,从而对沥青路面再生技术进行综合论述。
  2. 沥青路面热再生技术
  沥青路面热再生技术分为厂拌热再生和现场热再生,从目前实践来看,厂拌热再生占主流。以下针对厂拌热再生和现场热再生技术进行介绍。
  2.1 现场热再生技术。
  2.1.1 沥青混凝土现场热再生技术(Hot In-Place Recycling of Asphalt Concrete,简称HIPR)也称热表面再生,是利用一套沥青路面热再生机组对旧沥青路面进行加热软化,再耙松、收集到机组的卧式连续搅拌机上,添加新骨料、补充新沥青(或再生剂),拌和后排到机组的摊铺器上,摊铺、捣实、熨平,再用压路机压实,完成旧路的就地再生翻新的一项技术。
  2.1.2 沥青路面现场热再生工艺是对旧沥青路面就地加热、翻松、拌和、摊铺、压实,一次性将沥青路面翻新成型的施工方法。此方法是在现场加热旧沥青路面,施工容易受气候的影响,寒冷季节一般不宜施工。该技术曾被认为是道路工业的一次革命;但是,以后的实践已证明,现场热再生也存在诸多局限性,不太适宜于高速公路路面再生。主要表现在:
  (1)处理厚度小,适合处理车辙、泛油、麻面和磨光等表面缺陷,但对需进行结构性再生(中、下层以致基层损坏的情况)的路面大修无能为力。
  (2)由于其不加入新料或加得很少,无法有效调整配合比,对表面层集料级配不满足要求的路面不适用。
  (3)加上新骨料搅拌重铺后会改变原路面的标高,不符合原高速公路的纵断面标准。
  (4)对层厚不均匀或质量状况变化大的路面难以保证质量要求。
  (5)暂无法处理采用改性沥青铺筑的表面层。
  (6)首期设备投资大,加拿大厂商的报价达350万美元。
  2.1.3 因此,目前现场热再生在发达国家也未得到普遍采用,在国外这种再生技术多用于基层承载能力良好、面层因疲劳而龟裂的路段。在我国的沥青路面病害中,主要是水损害、裂缝等结构性破坏,表层处理很难解决这些问题,而且庞大的首期投资也与我国国情暂不相适应。
  2.2 厂拌热再生技术。
  2.2.1 厂拌热再生是先将旧沥青路面铣刨后运回工厂,通过破碎、筛分后,根据旧料中沥青含量、沥青老化程度、碎石级配等指标,掺入一定数量的新集料、沥青和再生剂,重新进行配合比设计,使混合料达到规范规定的各项指标,按照与新建沥青路面完全相同的方法重新铺筑。
  2.2.2 国外多年的实践证明,工厂热再生沥青混合料路面能够达到要求的各项性能指标。这种再生方式属于结构性再生,能够有效地用于各种条件下旧沥青路面的再生利用,是一种适用广泛、灵活、简单而又能保证质量的旧沥青路面再生技术。据欧洲EAPA公布的资料,厂拌热再生技术在欧美发达国家是使用最多、应用最广、最为普及实用的路面再生技术。工厂热再生与现场热再生相比,具有以下优点:
  (1)工厂热再生由于有精确的计量、筛分控制装置,能够保证配合比的精度、获得更好的旧沥青混合料的再生质量。
  (2)工厂热再生能够在再生面层之前,对破坏的基层进行补强,因此可以处理基层损坏的路面。
  3. 沥青路面冷再生技术
  沥青路面冷再生技术是区别于热再生的另一类再生技术,主要区别在于施工阶段的温度,冷再生一般采用乳化沥青或者水泥——乳化沥青,无须对混合料进行加热,是一种更为环保的再生方式。冷再生一样,可以分为现场冷再生和厂拌冷再生。
  3.1 现场冷再生技术。
  (1)现场冷再生也即是就地冷再生,就是充分利用现有铺层材料(面层甚至基层),必要时加入部分新骨料,并按比例加入一定量的添加剂(包括水),在自然环境温度下就地连续地完成材料的铣刨、破碎、拌和、摊铺及压实成型,从而修筑出具有所需性能质量的新基层的作业过程。可见,道路的就地冷再生属于道路维修改造的范畴,它是国外20世纪80年代后期迅速发展起来的一种新技术,目前,已成为国际上道路维修改造的主要方法之一,再生层主要用作道路的基层。冷再生施工将产生均匀的较厚铺层,不存在传统施工方法中有时出现的较薄铺层间的薄弱界面。由于冷再生施工为一次性作业方式,再生机组在暴露的路基上只通过一次。所以与传统的施工方法相比,机组对路基的损害很小。所有的旧铺层材料全部就地利用,从而大大减少了新材料的用量,保护了资源。   (2)根据国外的施工材料介绍,与在旧铺层上加铺新料的维修方法相比,浅层就地冷再生约可降低成本20%,深层就地冷再生约可降低成本40%。提高旧路等级,可以通过基层承载力的提高从根本上实现道路等级的提高。这一点对低等级公路的改造尤其有特殊的意义。
  (3)现场冷再生主要有两种方式:一种方式是利用专用再生机在现场铣刨、破碎、加入新料(包括乳化沥青或其它再生剂、稳定剂和集料,必要时)、拌和、摊铺和预压,再由压路机进一步压实,这种再生路面主要用于低等级路面和高等级路面基层(但将提高路面高程),不适用于高级路面的面层,一般用于二级以下的道路;另一种方式是在旧路面上洒布再生剂封层,再生剂能渗入5~6mm,激活表层被氧化沥青的活性,并形成抵抗燃油泄漏的封层,延长路面的使用寿命2~3年,这种再生方式其实属于预防性养护范畴,适用范围窄,并且应充分考虑其对路面抗滑性能的影响。国外这种再生方式多用于乡村道路的翻修,国内也对该技术存在较多的排斥意见。
  3.2 厂拌冷再生技术。
  (1)厂拌冷再生即铣刨沥青路面材料,运回稳定搅拌厂,经过破碎作为稳定骨料,加入水泥或石灰、粉煤灰、乳化沥青等稳定剂和新料进行搅拌,然后铺筑于基层或底基层。这项技术不能充分利用废弃材料中的旧沥青,但其生产过程几乎不需要专用设备就可实现。对于不能热再生回收的旧料,如改性沥青混合料、老化严重难以再生的混合料,可以有效解决旧料废弃和环境污染问题,在国外早期再生中被普遍采用。
  (2)工厂冷再生同样具有其它再生方法的优点,但工厂热再生通过冷铣刨旧路面,然后运回工厂再生,最后再运输到施工现场,成本比现场热再生要高。但再生混合料只能用于高等级公路基层或底基层,所以其经济效益较低。
  4. 现阶段我国沥青路面再生利用技术分析
  我国早期沥青路面高速公路通常使用十年左右,路面结构承载力明显下降,路面出现坑洞、龟裂、沉陷、车辙等破坏现象,而且考虑到早期施工的沥青混凝土路面病害状况和程度离散性大,现场热再生和现场冷再生方式均难以满足高级路面的路用性能要求。采用厂拌再生方式,合理调整集料级配和结合料的含量及其性能,是适合国情的沥青再生路面方法。其中厂拌冷再生技术虽然能保证工程质量,但仅能用于基层或底基层,经济性不理想;而且基层极少大规模翻修,少量修补难于压实,一般被水泥混凝土或沥青混合料代替,市场空间很小。而厂拌热再生技术具有较好的适应性,适用于各类破坏路面,经过严格的配合比调整,再生沥青混合料能确保技术指标不低于使用全部新料拌制的沥青混合料,路用性能满足高级路面的使用要求;而且,既可利用原路废弃材料重新铺筑路面,也可以将回收材料再生后用于其他工程,能最大限度地发挥沥青混凝土路面废料的作用。因此,厂拌热再生技术为我国现阶段的发展重点,是当下需要重点研究和公关的技术。
  5. 结语
  论文所述四种再生方案各有特点,但并非这四种沥青再生方法都适合于处理各种路面破损,对于不同的路面破损状况,应选择相应的再生方案,以达到效益最优的目标。因此在养护工程中到底选择那种方案还需详细的路面调查分析,进行合理的量化选择。
  参考文献
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