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国外沥青现场热再生方法的探讨

 1沥青再生的意义
    我国高速公路开始修建于1989年,在90年代以后陆续建成的高速公路已进入大、中修期。按照沥青的设计寿命(15-20年),从现在超,第年有12%的沥青路面需要翻修,旧沥青废弃量将达到每年220万吨巨,如能加以利用,每年可节省材料费3.5亿人民币,而这个数字是以每年15%的速度增长的。10年以后,沥青路面的大、中修产生的旧沥青混合料将达到1000万吨,届时再生利用每年可节约材料费15亿元。目前我国还没有完全掌握旧沥青混凝土的再生技术,这些为数巨大的沥青混凝土层翻挖后只能白白的废弃掉,这不仅浪费了资源,也对环境造成了严重的污染。因此,旧沥青问题的及早解决,已经迫在眉睫。沥青再生专用设备的开发,对保护环境、重复利用废弃沥青以及对大家国家的公路建设都有极大的意义。而国外在这方面自40-50年代已经开始研究,近年来已有很大的发展,并且已经有成熟的技术的新型的机器面世。可见沥青再生是完全可以实现的。因此,对于大家国家公路建设日益快速发展的今天,沥青再生技术的研究和相关机械的研究显得更加重要。
2国外沥青现场热再生机组发展现状
    国外从20世纪40年代就开始了沥青再生的研究,并已经纳入使用,而且进行了技术成熟的再生机械的开发和利用,由于各种材料的相继问世,技术性能已达到了较高的水平,可以完全再生利用废弃沥青材料。我国作为高速公路世界第三大国,尽快地发展此项技术有着深远的意义。
3国外关于沥青混凝土再生设备的发展情况
    沥青路面热再生已经被广泛接受并投入使用,尤其是北美和欧洲国家。目前已存在可满足不同修复要求的几种技术,根据当地的条件,路面类型和路面将来的用途,工厂热再生和冷再生已经投入日常的使用阶段,许多公路企业使用冷再生技术和全部重新铺筑的方法修复路面和加固路面。热再生技术在过去的50年里只是被少量的利用,仅仅从80年代后期才有了一些进展和机械装置的制造。
    现在已经出现一种新的加热系统,即把重新循环的热空气和低度的红外线结合起来使用的系统。此外,搅拌机械装置也和这加热系统一起工作以保证更均匀地加热松散的沥青混合料并且可以有效地除去潮湿。重新循环的空气再被加热,然后点燃,因此和以前的热再生装置比较起来可以使空气质量得到很大的提高。
    现场热再生是一种修复破损路面的过程,它通过加热软化路面,铲起路面废料,再和沥青粘合剂混合,有时可能还需要添加一些新的骨料。然后将再生料重新铺在原来的路面上。现场热再生可以通过单次操作完成,把原材料和需修的路面重新结合。或者是通过两阶段完成,即先将再生料重新压实,然后在上面再铺一层磨耗层。
现场热再生的类型:
3.1整形法
    此方法最早被犹他州的一个承包商在1930年开发,但直到1960年才被普遍采用。到1970年,这种技术发展成为一种更复杂的系统,它可简单地概括为以下步骤:
1、加热旧的沥青路面
2、翻松加热过的路面
3、加入适量的添加剂
4、搅拌,用螺旋布料器铺平松散的混合料
5、用普通的压路机压实
    一般的翻松深度为20到25mm,尽管在某些情况下也可达到50的深度,但很少见。因为旧路面的强度不同,路面通常不很平顺和均匀。
    特点:这种方法适合修复破损不严重的路面,修复后可消除车辙、龟裂等变形,恢复路面的平整度,改善路面性能。
3.2重铺法
    重铺法是用复拌机在整形法的基础上,把旧路材料翻松、搅拌均匀后作为中箕,同时在上面再铺设一层新的沥青混合料作为磨耗层,形成全新材料的路面,最后用压路压实。
    特点:这种方法适用于破损较严重的路面维修翻新和旧路面升级改造施工,修复后形成与新建路面道路性能相同的全新路面。步骤为:
1、预热1
2、用齿或旋转的转子翻松并铲起。
3、加入再生剂
4、搅拌再生剂和松散的混合料
5、铺平再生料
6、再铺一层新的热混合料
3.3复拌法
    如果一些矿物料或新的热沥青混全料要加入与翻松过的材料搅拌时,这种方法可以提高现有路面的厚度或者通过改变骨料的级配或调整粘合剂的性质从面提高旧的沥青混合料的等级。这种过程有时和重铺过程有点相似,但通常是比重铺更彻底的加热和拌和。
    特点:这种方法适用于维修中等程度破损的路面,修复后可以恢复沥青路面的原有性能。
4.现场热再生的适用标准
    路面的厚度、路面的类型、交通负荷、以前的维修处理、路面现有条件和周围的环境温度必须都被考虑。
(1)任何直接重铺或洗刨后再填补的工程都可以用热再生的方法,因为可以节约大量的费用。
(2)沥青的老化和裂纹可以使用现场热再生装置。
(3)基层承载力良好,因面层疲劳而龟裂,车辙,破损的路面。但要注意的是:现场热再生不能修复位于沥青层以下较深位置的伸缩裂纹。也不能纠正任何属于结构上的破坏。
(4)现场热再生可以达到最大深度为50mm的位置,在某种情况下,可以过到更深的再生深度。
(5)可以矫正横断面的不平。
(6)不受大的交通流量的限制。
(7)在实行现场热再生方法前,路面上的大量冷混合料补丁,喷涂补丁,必须除掉。
(8)含有矿渣或碎屑橡胶的热沥青混合料可能不适合现场热再生。因为它们具有很差的热传递性。
(9)天冷以及雨天时效率将有所降低。
    另外,用现场热再生将很难处理急弯,一些交叉角或过渡地带仍然需要先将材料刨掉,然后再将旧料风干后,再利用摊铺机或人工的方法重铺。
5.已被国外采用的再生方法的综合评价
5.1国外部分再生机械使用后的测试结果
(1)空隙率
    热再生系统排放因素(千克/毫升的五次方)CONOXSOXPm(颗粒物)The(总的含水化合物)MartcAR2000热:热空气0.00850.00140.00170.00090.0007
Pyrotech(1992)热:红外线0.29400.0150Na0.00250.0131沥青搅拌站(工厂)热:燃烧室0.01910.01810.1461Na0.0140
把再生剂加入旧料中会减少空隙率,骨料的加入会增加空隙率,热再生方法的空隙率为3%-5%,可以满足要求。
(2)沥青组成、级配、密实度
    在利用再生机械完成的工程中,能够严格的满足高级路面PG等级、沥青的组成结构、级配和密实度,及空隙率的要求。
(3)路面评价(路面粗糙度)
    所有的热再生工程都要测试其通过性,使用一种便携式的测量摩(PURD),将所测的数据转换为通过率(PCR)(一般在0(最差)-10(最好)范围内)
PCR=26.64-7.38*Lg(PURD)
    经过实验测得的数据为PCR在8.2-9.5之间,这个数据是一种:"平顺和舒适性"的范围。
    在修复路面的使用过程里,PCR的数值没有大的减少,再生50mm的深度需要加入20%的新的再生热混合料,平均可以提高路面的精糙度指数的48%,这种方法和利用冷铣刨后再生新铺筑能获得同样的效果。
    现场热再生的排放因素(经实验采集国外的几种再生技术的排入因素)。
    可见,目前已被Martec企业采用的热风循环加热系统节能效果显著,热效率高并且能大大的降低环境的污染,对保护生态平衡有极其重要的意义。
5.2最后结论
    现场热再生的优点在于:能保存骨料的的完好,保留沥青的组成及性能,100%地利用旧料。而传统的工厂再生法只能利用40-50%旧料。新的设备能够产生更高质量的沥青,它和新的沥青混和料具有一样的生命周期,并且大大节省了开支。交通困扰大大降低,而且压实不久即可通车。
    根据世界银行的统计表明,若沥青的使用寿命为12年,在沥青使用寿命到8-10年的时候,进行一次现场再生,将使其使用寿命提高到20年,可见其经济效益是极其明显的。更多了解:
    目前国外最新再生机械组在国际上的售价极其昂贵(如Martecar20000为2500万美金,合计人民币2亿人民币),因此开发出大家自己的产品,掌握此项技术显得尤为重要。