沥青路面再生技术及应用

沥青路面再生技术及应用

周爱成1　李宇峙1　黄一平2　程家付3　傅若梁3

(1.长沙理工大学公路工程学院;2.湖北省路桥有限责任公司;3.上海汇诚建筑装饰有限工程公司)

摘　要:　沥青路面再生利用,能够节约大量的沥青、砂石等原材料,同时有利于处理废料、保护环境。从沥青再生剂的研制、再生工艺、再生机械三个方面介绍沥青再生技术,同时分析沥青再生的应用策略。

关键词:　沥青;　再生;　技术;　应用

沥青路面的再生技术,是将旧沥青路面经过铣刨、回收、破碎、筛分后,与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和混合料,使之能够达到新沥青混合料的技术要求,并用其重新铺筑路面的一套工艺技术。

目前我国的公路建设飞速发展,每年投资规模已经超过2000亿元,每年至少有200万t旧沥青混合料产生,而且逐年增加。旧沥青混合料中约有5%是沥青,95%是各种级配的骨料,如果不很好地进行利用,不但在经济上会造成严重的损失,而且浪费了宝贵的资源,污染了自然环境。根据国家可持续发展的战略方针,旧沥青路面再生技术的推广与应用势在必行。因此沥青再生剂的研制、沥青再生工艺的研究、沥青再生机械的选择以及沥青再生的推广应用体系的建立,从政府到各有关单位都必须引起足够重视。

1　沥青再生剂的研制

资料显示过去曾有人试图通过比较老化沥青组分和优质沥青组分的差异,来决定旧沥青中应添加的组分,进而找到与这种组分匹配的再生剂,但这种尝试并没有成功,其原因是:1)由于沥青的化学结构极其复杂,即使化学组分相同的沥青,因油源基属及生产工艺不同,其性能也有很大差异。2)生产某种固定组分的再生剂,对设备和工艺要求很高,从工艺上来说有相当大的难度,成本亦高。从对沥青的老化过程分析:沥青在从饱和分、芳香分→胶质→沥青质的迁移过程中几乎不产生极性化合物,而且迁移过程中极性化合物会渐渐变为非极性化合物,这样包围沥青质的极性化合物会越来越少,沥青质就会发生凝聚,表现为老化特征。因而沥青再生剂研制的思路是:研制一种沥青再生剂,具有很强的极性,加入到沥青后,能有效地包裹沥青质,同时发生化学反应,使沥青的极性化合物增多,阻止和延缓沥青质的凝聚,达到沥青再生的目的。国内已有众多的沥青再生剂开发,基本都遵循了这一思路。2　沥青再生工艺

沥青路面再生工艺分为现场热再生和现场冷再生和厂拌热再生法。

(1)现场冷再生法　现场冷再生法是用大功率路面铣刨拌和机将路面混合料在原路面上就地铣刨、翻挖、破碎,再加沥青再生剂、水泥、水和骨料同时就地拌和,用路拌机原地拌和,最后碾压成型。

现场冷再生法的特点:①对设备要求较低,生产成本不高;②再生路面的质量较差,仅用于低等级道路或铺筑基层使用。

(2)现场热再生法　现场热再生是一种就地修复破损路面的过程,它通过加热软化路面,铲起路面废料,再和沥青再生剂混合,添加新的骨料,然后将再生沥青混合料重新铺在原来的路面上。一般用1台大型“沥青路面热再生联合机组”,先把沥青路面烤热软化,再将旧沥青层收集起来输送到该机组中的双卧轴连续搅拌机上,添加新骨料、补充新沥青和再生剂,搅拌后排到机组的摊铺器上,摊铺、捣实、熨平,再用压路机碾压,铺成一条新路。

现场热再生法的特点:①旧路面混合料就地再生利用,不需要搬运废料过程及废弃物堆放场地。

②旧路面混合料100%再利用,可以节省新混合料的用量,经济效益显著。③与以前的维修方法相比,影响交通及沿途居民的程度小,施工结束就可以开放交通。④施工产生的振动、噪音比其他施工方法小,市区可以进行夜间作业。⑤由于使用专用机组进行连续机械化施工,此方法不适用于小型维修工程及难以确保连续机械化施工的工程。⑥此维修方法是以路面面层为施工对象,适于基层承载力良好,因面层疲劳而龟裂、车辙、破损的路面。⑦此方法是在路上加热旧路面,容易受特殊气温的影响,寒冷季节一般不宜施工。

(3)工厂热再生法　工厂热再生法就是将旧沥青路面经过翻挖后运回拌和厂,再集中破碎,根据路面不同层次的质量要求,进行配比设计,确定旧沥青混合料

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的添加比例,再生剂、新沥青材料、新集料等在拌和机中按一定比例重新拌和成新的混合料,从而获得优良的再生沥青混凝土,铺筑成再生沥青路面。

工厂热再生法的特点:①可以按沥青上、中、下面层进行沥青混合料配合比设计。②可以分层铣刨、分层摊铺。③再生的沥青路面的各项技术指标不低于新铺沥青路面技术指标。

3　沥青再生设备的选择

沥青再生设备分为:现场冷再生设备、现场热再生设备、厂拌冷再生设备和厂拌热再生设备。我国使用现场热再生设备和厂拌热再生设备较为普遍,现介绍如下:

(1)现场连续式沥青热再生设备是将经过筛分级配的骨料烘干后,在燃烧器一端进入烘干筒外壁,与刚进入的旧回收料混合,旧回收料靠热骨料和烘干筒外筒壁的辐射热加热,因旧沥青混合料与火焰隔开,沥青不会老化,靠装在烘干筒外壁上的搅拌器强制搅拌,旧料在双滚筒内的搅拌时间可达60～90 s,使得混合料拌和均匀。在新、旧料搅拌过程中所产生的有害气体又送回到燃烧室燃烧后,大大减少了进入除尘器的沥青气及有害气体,减少了对大气的二次污染。该设备从骨料的计量、输送、加热、搅拌至成品料的输送都是连续的,其结构相对简单,产量较高,故障率低,可以添加50%的旧回收料。因此,本项工程路面大修的拌和设备选择了环保型、高产量的连续式拌和设备。

(2)厂拌热再生设备结构相对复杂,费用也较高。强制间歇式沥青再生设备,除了具备一般的强制间歇式混合料热拌设备的结构外,还有一套专门的加热回收料而设计的干燥筒和燃烧器,以保证旧回收料达到一定的温度时表面所吸附着的沥青不老化,并专门配置了热回收料储存仓及称量设备。为最大限度地减少加热旧回收料释放出来的有害气体,还专门安装了一套气体吸收设备,对旧回收料在加热过程及储存时所释放出的气体进行回收处理。由于旧回收料的计量增加了计量时间,为保证新、旧料混合充分,使新、旧沥青充分裹覆均匀,又要增加搅拌时间,所以此种设备一般产量较低。

4　沥青再生的推广应用

(1)国内外应用现状　国外对沥青路面再生利用研究,最早从1915年在美国开始的,到20世纪80年代末美国再生沥青混合料的用量几乎为全部路用沥青混合料的一半,并且在再生剂开发、再生混合料的设计、施工设备等方面的研究也日趋深入。目前其重复利用率高达80%。西欧国家也十分重视这项技术,联邦德国是最早将再生料应用于高速公路路面养护的国家,1978年就将全部废弃沥青路面材料加以回收利用。芬兰几乎所有的城镇都组织旧路面材料的收集和储存工作。法国现在也已开始在高速公路和一些重交通道路的路面修复工程中推广应用这项技术。

1983年,我国建设部下达了“废旧沥青混合料再生利用”的研究项目,并于同年成立了以上海市市政工程研究院和南京市市政公司为主,并有武汉、天津、苏州、哈尔滨等市的市政工程研究院及建设单位参与课题公关组。在南京、武汉、天津、苏州4市铺筑了有一定规模的试验路。经路用性能观测证明,再生沥青路面的质量不低于常规热拌沥青混凝土路面。

(2)我国再生沥青路面的推广应用存在的问题:国内尚缺乏沥青旧料再生利用的产业化经验;国内尚无一套完整的沥青再生路面的技术标准、验收规程,对再生材料的推广应用受到一定制约;沥青再生产品生产厂家需要较大的一次性投入;尚未形成沥青旧料回收、集中处理的机制与体制;沥青再生利用可以带来良好的经济效益。

(3)我国沥青再生路面的推广应用的策略　①政府与主管部门对沥青路面再生技术的研究与应用,在政策上给予支持,并制定相关法律,禁止旧沥青混凝土的遗弃,鼓励对旧沥青混凝土的利用,起到政策先导的作用,促进沥青再生路面的良性循环。②对沥青路面再生剂、再生技术的研究与应用,与沥青路面再生设备的研究开发同时进行,相互促进,从实施手段上保证沥青路面再生的应用及施工质量。③加快制定出沥青路面再生技术标准、规范,使设计、施工、监理有法可依,有章可循,避免盲从。④对率先开展沥青旧料再生产品的生产企业给予鼓励,通过必要的管理措施,使生产企业从沥青再生产品中获利。

参考文献

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[6]　上海市市政工程研究院等.废旧沥青混合料再生利用

研究报告,1985.

收稿日期:2004212228.

作者简介:周爱成,工程师;长沙,长沙理工大学公路工程学院(410076).

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