沥青路面就地热再生施工工艺及加热措施研究

沥青路面就地热再生施工工艺及加热措施研究
【摘要】沥青路面就地热再生工艺简介，热再生施工的关键点。

热再生施工常用加热设备的比较及综合加热措施的实施。

【关键词】沥青路面；养护；就地热再生；设备；施工工艺
0 背景及概况
随着我国高速公路的飞速发展，截止目前，我国公路总里程已突破400万公里，二级以上公路46万公里，其中高速公路8万公里，居世界第二。

我国公路已陆续进入大、中修期，我国道路工作的重心也从新修建设向大中修养护转移。

路面旧料的再生利用作为公路养护节能减排的一大举措，已经引起越来越多的部门的重视。

根据《“十二五”公路养护管理发展纲要》中的要求：“力争到2015年，全国公路养护废旧沥青路面材料循环利用率达到40%，国省干线公路废旧沥青路面材料循环利用率达到70%，高速公路废旧沥青路面材料循环利用率达到90%。

”
到“十二五”末，随着公路网规模进一步扩大，公路总里程达到450万公里，国家高速公路网将基本建成，高速公路总里程达到10.8万公里，用于公路建设和养护的石料达到50亿吨。

强制规定废旧沥青路面材料必须进行再生利用，代表着当今世界养护施工机械化、体系化的发展方向。

近几年来，我国多个省份已经开始了现场热再生技术的研究和应用，在北京、上海、天津、山东、江苏、内蒙古、浙江、福建、河北、贵州等多个省市自治区的多条公路上进行了应用研究。

现场热再生技术是一套从原路面适用性调查与研究，到再生沥青混合料配合比设计、工艺、质量控制及跟踪检测及后评估系统等特有的成熟再生应用体系。

作为一个新兴的路面养护的施工工艺，现场热再生技术已经被应用在道桥路面的维护上，因此，进一步加强路面热再生设备的研发和推进路面热再生技术的实施，对于我们应用新技术、新装备，推动产业结构化调整和升级，具有重要的意义。

1 沥青路面地就地热再生施工工艺介绍
就地热再生是指：应用就地热再生系列机组在现场将旧路面加热、耙松、添加适量再生剂、沥青及新鲜连续级配或断级配沥青混合料，经拌和、摊铺、压实的成套技术。

为了与场拌热再生工艺相区别，就地热再生通常也称作现场热再生。

它需要从原路面适用性调查与研究，到再生沥青混合料配合比设计、施工工艺及质量控制等完备的技术支持。

工作示意图如图1：
图1
1.1 沥青路面现场就地热再生施工工艺的特点及适用条件分析：
（1）废旧沥青混合料的100%利用；
（2）废旧沥青混合料中沥青路用性能的恢复，达到或接近新沥青的路用性能；
（3）改善、修复现有沥青路面，实现养护目标，提高通行质量。

就地热再生是预防性养护的一种，可以对早期路面进行维护；就地热再生是维修性养护的一种，可以对路面非结构性面层破坏进行维护；就地热再生可以与传统养护结合使用，既养又护，充分改善道路使用功能。

就地热再生一般只作沥青面层，厚度往往不超过5cm，因此旧路面再生必须满足一定的条件。

旧路面病害位于表层，通过再生可以得到有效改善或对浅层病害预处理后再生，现场就地热再生适用条件如表1。

表1 现场就地热再生适用条件
沥青路面现场就地热再生受很多条件制约，其根本原因是错过了最佳的实施时机，目前国内路面预防性养护发展缓慢，主要原因就是缺少对路面病害发展的准确预测，因此选择合适的养护时机最重要。

在病害严重之前，任何路面均可单独采用就地热再生工艺实现再生，也可与其他养护方式相结合，达到养护的目的。

1.2 就地热再生施工的关键点
再生剂、沥青喷洒要准确；这是保证再生质量的关键之一。

喷洒太多，路面很容易重复出现车辙，喷洒过少沥青路面性能恢复不好，使用寿命下降，施工中还会出现离析，压实困难等问题。

加热温度适度；加热温度过高，沥青老化的更快，温度太低，破坏路面级配，出现离析，再生效果不佳。

另外铣刨耙松控制、摊铺工艺、碾压工艺等均会影响再生的效果。

2 加热设备的选择
加热效果是影响目前热再生质量的主要因素之一，按照传热沥青加热方式来分，有辐射、对流和传导三种方式，对流只能将热量从热源交换到沥青表面，深层沥青的加热必须靠传导或辐射。

由于沥青混凝土是一种热的不良导体，热传导速度很慢，依靠传导无法满足其快速加热的需要，因此，对于沥青路面的现场热
再生，沥青路面的加热，必然以辐射为主，其它加热方式为辅。

在加热设备的类型和加热功率的选择上，要根据原路面结构、原配路面组成、施工工艺、环境温度等综合考虑。

如果加热温度过高，会加速旧路面沥青成分的老化，长时间温度过高会导致沥青焦化而失效。

如果温度太低，必然会增加耙松的难度，同时会破坏原路面级配，影响再生质量。

目前，用于连续施工的沥青路面就地热再生加热设备，按能源形式的不同分为：一种是使用液体燃料的加热设备；另一种是使用气体燃料的加热设备；三是利用电能的加热设备。

按加热的形式分类，分为热风循环加热式和微波加热式。

2.1 使用液体燃料的热风循环式加热机
液体燃料不适用于红外加热，只能依靠火焰的热辐射或燃烧产生的高温烟气来加热物体。

液体燃烧时火焰温度较高，主要辐射波长小于2μm的红外线和可见光，波长较短，对物体的穿透力弱，直接加热的效果不好，但利用其烟气对沥青进行加热（对流和传导），也是加热的方式之一，采用热风循环理论，使交换热能后的烟气（热风）再次回到燃烧室加热，用于下一加热循环，使热量得到有效利用，大大提高了液体燃料燃烧加热的效率。

采用计算机自动温度控制系统，可将热风的温度控制在较理想的范围内。

图2为一种沥青路面加热机结构示意图，所示，该设备以液体燃料燃烧作为热源，液体燃料通过燃烧器在燃烧室内燃烧，利用风机将燃烧生成的烟气吹向待加热的路面，热风（高温烟气）与路面进行热交换，路面升温，热风温度降低。

热交换后的热风，除小部分散失外，大部分由风机的进风口吸入到燃烧室，重新被加热，进入下一个循环。

如此反复，实现热风循环，使热能得以充分利用。

该加热机具有热风温度控制精确，加热功率大，热效率高等优点。

其缺点是，系统复杂，体积庞大，加热速度慢，设备价格较高。

图2
2.2 使用气体燃料的红外线式路面加热机
图3
气体燃料燃烧时的温度较高，其火焰是透明的，基本不辐射热量，但在适当的条件下，它可以加热其它物质并使其发出红外线，这就是燃气红外线加热的机理。

其中，发热元件是最主要的部件，一个红外线加热系统的红外线辐射效率，主要取决于其发热元件，其次取决于加热器的结构设计。

该加热方式优点是：结构简单，热效率高，加热速度快。

缺点是，温度不易控制，发热部件距离地面较近，过高的温度容易使路面沥青焦化。

利用气体燃烧产生红外线来加热沥青路面是目前比较好的一种加热方式之一。

2.3 微波加热方式
微波是指波长范围在1～1000mm之间，对应的频率范围为3×105MHz～
300MHz的电磁波。

就其应用领域进行分类，可以分为两类：通讯领域与非通信领域。

微波在通讯领域中的应用就是将微波作为信息的载体，发送、传输、变换以及接收信息。

而微波在非通讯领域中的应用主要是将微波作为能量与物质产生相互作用，目前已广泛应用于工农业生产、高新技术、医疗、交通运输、环保、遥感、化学、能源等领域中。

微波加热养护是一种新型的沥青路面养护方法。

它是将电能通过磁控管转换成微波功率，经过一定的安全保障结构近距离向路面辐射，处于微波覆盖范围内的沥青混凝土吸收微波后，极性分子在高频电磁的作用下做高速的轮摆运动，分子间产生摩擦，温度随之升高。

由于是介质自身产生热能，因此其加热效率是其他加热方式无法比拟的。

2.4 施工过程中的综合加热措施
旧料在再生过程中，需要经过路面加热、旧料的铣刨耙松、输送、搅拌等过程，除了要采用有效的加热设备的同时，还需要考虑再生过程中的综合加热保温措施。

例如，大部分设备在输送过程中缺少加热保温措施，导致物料在输送过程中，由于输送设备的温度较低，使物料在输送环节，被降温。

同样，在铣刨和搅拌环节，也存在类似的问题。

山东省路桥集团有限公司研制的就地热再生机组对以上环节进行了充分的论证，采取了带加热功能的输送设备，带有加热保温夹层的搅拌设备等，使再生料达到了较理想的温度，再生效果较好。

在国内，沥青路面就地热再生还处在不断的尝试和改进阶段，相信，经过大家的共同努力、不断探索，沥青路面就地热再生工艺和设备会得到长足的发展，沥青路面就地热再生技术必将得到广泛应用。