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旧沥青路面再生应用与研究现状

http://www.lmjx.net 2007-12-20 11:31:10 中国路面机械网 

引言

在旧道路的翻建工程中,传统的施工方法有两种。一种是在破旧路面上覆盖新的路面材料,另一种是将破坏的面层剔除。前一种方法虽然成本低、施工简单且无污染,但是随着铺盖层数的增多必然会引起路面抬高,影响周围环境。目前普遍采用的是剔除破旧面层的方法,但是该方法产生的废料不仅难以处置,污染环境,而且对沥青和石料资源也是一种极大的浪费。上个世纪70年代发展起来的旧沥青路面再生利用技术,正是要解决这一问题,它因节约材料,降低造价以及减少环境污染的特性而备受人们关注。从80年代中后期,由于我国经济建设的需要,全国开始进行大规模修筑高等级路面,且约80%为沥青路面,而且随着沥青路面技术的发展,沥青路面的比重将会越来越大。所以中国尤其需要旧沥青路面再生技术的研究与应用。

旧沥青路面再生原理

旧沥青路面的再生利用,就是将旧沥青路面经过路面再生专用设备的翻挖、回收、加热、破碎、筛分后,与再生剂、新沥青、新集料等按一定比例重新拌和成混合料,满足一定的路用性能并重新铺筑于路面的一整套工艺。旧沥青路面在车轮荷载与自然力作用下,沥青混合料会发生老化现象。沥青的针入度、延度及软化点也会发生有规律的变化,同时导致沥青性能下降。旧沥青再生的机理研究目前有两种理论,一种理论是“相容性理论”,认为沥青产生老化的原因是沥青胶质物系中各组分相容性降低,导致组分间溶度参数差增大,认为掺入一定的再生剂使其溶度参数差减小,沥青即能恢复到(甚至超过)原来性质。另一理论是“组分调节理论”,认为由于组分的移行,沥青老化后,各组分间比例不协调导致沥青路用性能降低,认为通过掺加再生剂调节其组分,可使沥青恢复原来的性质。因此,要使老化沥青恢复原有性能,就需要将老化沥青和原沥青的组分进行比较后,向老化沥青中加入所缺少的组分(即添加沥青再生剂),使组分重新协调。

旧沥青路面国内外应用现状

国外应用现状

旧沥青路面回收材料再生利用的历史可以追朔到1915年。但真正重视道路材料的再生利用是从1973年中东石油危机开始的,沥青材料价格上涨及可供优质集料的减少促使道路部门进行路面回收材料的再生研究和应用。到上世纪八十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,沥青路面的再生利用在美国已是常规实践,目前其重复利用率高达80 %。相比常规全部使用新沥青材料的路面,节约成本10%-30 %。

西欧国家也十分重视这项技术,德国是最早将再生料应用于高速公路路面养护的国家。芬兰几乎所有城镇都组织旧沥青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。欧美等发达国家都特别重视再生沥青实用性的研究,他们在再生剂的开发以及实际工程应用中的各种机械设备的研制方面都取得了很大的成就,正逐步形成一套比较完整的再生实用技术,达到了规范化和标准化的程度。资源短缺的日本也非常重视旧沥青路面再生利用的研究,2000年再生沥青混合料已达50万吨,占全年沥青混合料产量的58 % ,日本每个拌和站都具备生产再生混合料的能力。

国内应用现状

在我国80年代中期,苏州、南京、武汉、天津四城率先对旧沥青路面再生利用技术进行研究试验和推广工作,并取得了可喜的成果。当时是把旧渣油路面加入适当的轻油使之软化,来代替常规沥青混合料,铺筑层次是解决用量最多的下面层。湖南省将乳化沥青加入旧渣油表处面层,并分别用拌和法和层铺修筑了再生试验路。甘肃省兰州公路总段从1983 年以来采用阳离子乳化沥青作再生剂对多条道路进行冷法再生沥青路面工作,同时对另一些道路进行热法再生路面工作。云南省亦在1983 – 1988年进行了一些再生沥青路面试验研究。这些工作为我国旧沥青路面再生利用提供了宝贵经验,但对于高等级公路路面的再生利用研究不足。近几年某些公路单位又开始尝试着将旧沥青路面简单再生后用于中轻交通量公路或道路基层,如1992年同济大学在淮阜路采用阳离子乳化沥青进行冷法再生沥青路面试验。1997年江苏淮阴市公路处用乳化沥青冷法再生旧料后铺筑路面,取得了一定效果。随着我国高等级沥青路面维修养护量的不断增加,对沥青路面旧料再生技术有必要进行深入、系统研究。如2000年沈大高速公路营口段再生试验,黄晓明等针对克拉玛依AH - 70沥青研制出A型再生剂等,表明我国公路科研、生产单位也开始重视高等级公路旧沥青路面再生技术的研究

旧沥青路面国内外研究现状

再生沥青混合料的配比

 由于沥青路面一般都是双层式,挖掘出来的旧料都是粗细料混合的。因此,旧料中既不是粗级配,也不是细级配。城市道路的旧料级配更为复杂。因为在大修前路面常常经过了多次养护,所以要使再生沥青混合料用于主要干道上,必须加入新石料来调整级配,使之符合级配规范要求。加入新矿料的类型、数量可通过旧料抽提后筛分结果,再根据新石料的原材料筛分分析,采用计算法或图解法来决定配合比。确定新、旧沥青配比之后,再由马歇尔试验方法确定新沥青用量。由于再生混合料是由旧混合料加新沥青加新矿料拌制而成,在设计时,不但要考虑沥青材料的使用,更主要的是要立足于再生混合料的性能。

旧沥青混合料的评价

先将有代表性粒径轧碎后的旧沥青混合料进行抽提分析,求出其沥青含量及矿料级配,并测定回收的旧沥青物理指标(粘度、针入度、延度、软化点等)及化学组分。在对旧混合料进行分析的时候,不可能也没有必要将各层分开分析,而应该是对整个油面进行分析。

再生剂的选用

大量研究资料表明,降低沥青粘度有效的方法是向其中加入低粘度的油分。东南大学黄晓明等针对克拉玛依AH- 70沥青研制出A型再生剂,使旧沥青的路用性能得到明显改善。国外的再生剂主要采用石油工业生产低粘度油分和树脂。

再生剂具有软化旧沥青,并能使就沥青具有一定的改性作用。所掺入再生剂的量是要使再生后的沥青满足设计性能指标,也就是向旧沥青混合料中加入老化沥青所缺少的组分,使组分重新协调。再生剂的掺量需要通过大量的试验确定,对再生剂在各种配比对老化沥青性能的恢复情况作比较,找出最佳掺量。

确定新骨料的级配

再生沥青混合料级配与普通混合料不同,再生料的级配是由旧料和新料混合组成的,旧料级配是已知的,新料是未知的,可以用图解法、试算法、计算机程序法等方法计算掺配比例以确定新集料的级配。

确定最佳沥青用量

可参照普通沥青混合料最佳沥青用量的确定方法,根据选定的新旧料配合比成份,估计所需加入的新沥青用量,并以递减及递增沥青用量0.5%的比率,制备各种沥青用量的试件,按要求的测试项目进行测定,并定出符合混合料性能要求的沥青用量。

再生沥青混合料的施工工艺

 再生沥青路面按施工工艺可分为:
  
   表面再生法。

  厂拌再生法。

  就地热再生法。

表面再生法

表面再生法,是利用专用的再生机械,在现场利用红外线将原路面表面以下一定深度范围内的旧沥青混合料加热到一定温度,铣刨、破碎、加入新材料、拌和、摊铺和预压,再由压路机进一步压实,此方法施工简便,一般适用于老化不严重,但平整度较差的路面,在美国和一些西欧国家广泛应用于路面的养护。在我国尚未能有条件大面积推广,但从发展的眼光来看,表面再生法将来在公路上所占比重会越来越大。

厂拌再生法

沥青路面厂拌再生法,就是将旧沥青路面经过翻挖后运回拌和厂,再集中破碎,和再生剂、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,铺筑成再生沥青路面。厂拌再生法可分为厂拌热再生法和厂拌冷再生法两种方法。

厂拌冷再生技术是先将旧沥青路面铣刨翻松,回收运送到拌和厂,经过破碎后与新骨料送入厂拌再生设备,添加粘结剂和需要的再生添加剂拌和,拌和好的材料送到施工现场进行摊铺和碾压。

    这项技术不能充分利用废弃料中的旧沥青,而且该法主要用于基层和底基层,而实际工程中,基层极少数大规模翻修,少量基底修补又难以压实,市场空间相对较小.

 

 

 

 

来源:中国路面机械网专稿,作者陶曙

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