公路瀝青路面清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)應(yīng)用2020

公路瀝青路面清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)應(yīng)用研究重慶交通大學(xué)

郭小宏國(guó)家二級(jí)教授中國(guó)工程機(jī)械學(xué)會(huì)路面與壓實(shí)機(jī)械分會(huì)副理事長(zhǎng)中國(guó)工程機(jī)械協(xié)會(huì)筑路機(jī)械分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)全國(guó)瀝青路面再生技術(shù)聯(lián)盟專家組副組長(zhǎng)重慶市公路學(xué)會(huì)施工管理分會(huì)副主任202

年0

月2

日

·安徽合肥交

流

提

綱1瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)類型2

清潔化就地?zé)嵩偕募夹g(shù)機(jī)理與工藝原理3

清潔就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)與要求4

項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益一

瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)類型按再生方式，它可以分復(fù)拌再生、加鋪再生兩種方式。復(fù)拌再生—指將舊瀝青路面進(jìn)行加熱、銑刨，就地?fù)饺胍欢〝?shù)量的再生劑、新瀝青、新瀝青混合料，經(jīng)熱態(tài)拌合、攤鋪、壓實(shí)成型。?

工藝過(guò)程一

瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)類型加鋪再生—指將舊瀝青路面進(jìn)行加熱、銑刨，就地?fù)饺胍欢〝?shù)量的再生劑、新瀝青混合料拌合形成再生混合料，利用再生復(fù)拌機(jī)的第一熨平板攤鋪再生混合料，利用再生復(fù)拌機(jī)的第二熨平板同時(shí)將新瀝青混合料攤鋪于再生混合料之上，兩層一起壓實(shí)成型。?工藝過(guò)程一

瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)類型按加熱方式分：熱風(fēng)加熱與輻射加熱；按供熱壓力分：負(fù)壓循環(huán)與正壓直吹。二

清潔化就地?zé)嵩偕募夹g(shù)機(jī)理與工藝原理1

什么是清潔化養(yǎng)護(hù)技術(shù)清潔化瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)表現(xiàn)在：施工不需要銑刨，通過(guò)加熱、耙松、添加再生劑以及視舊路面情況添加少部分新料，即可生產(chǎn)出滿足要求的熱再生瀝青混合料；在治愈路面病害的同時(shí)，既可實(shí)現(xiàn)舊路面材料100%循環(huán)利用，在養(yǎng)護(hù)作業(yè)中又不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染；保證適宜的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，避免溢出熱風(fēng)對(duì)周邊植被的烘烤。這是一種清潔、快速的瀝青路面預(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)。二

清潔化就地?zé)嵩偕募夹g(shù)機(jī)理與工藝原理RAP惰氣循環(huán)加熱技術(shù)2技術(shù)機(jī)理RAP-Inert

gas

cycle

heating

technology(1)“RAP惰性氣體循環(huán)加熱技術(shù)（簡(jiǎn)稱：RAP惰氣加熱技術(shù)

RAP-IGCH）”：針對(duì)瀝青路面與RAP料的加熱要求，采用低熱源、長(zhǎng)大加熱空間、惰性氣體熱風(fēng)循環(huán)加熱技術(shù)，將舊路面與RAP料進(jìn)行有效加熱，能夠基本實(shí)現(xiàn)熱再生混合料溫度的“三個(gè)一致”：粗、細(xì)料外表溫度一致，粗、細(xì)料內(nèi)部溫度一致，單一顆粒料內(nèi)外溫度一致的一種RAP料綠色加熱技術(shù)。二

清潔化就地?zé)嵩偕募夹g(shù)機(jī)理與工藝原理低熱源－向地面持續(xù)提供溫度400℃--500℃熱風(fēng)，并使熱風(fēng)能攜帶穩(wěn)定的熱能。長(zhǎng)大加熱空間－路面和RAP料在與熱風(fēng)充分接觸中，從熱風(fēng)中吸收熱能的地方，是路面和RAP料與熱風(fēng)實(shí)現(xiàn)熱交換的地方。RAP料吸熱方式－熱傳導(dǎo)：在單一顆粒料內(nèi)。熱輻射：在熱風(fēng)與不同顆粒舊料之間。熱對(duì)流：在熱風(fēng)與不同顆粒舊料之間。熱再生混合料溫度的“三個(gè)一致”十分重要RAP料吸熱條件－單一顆粒料表面與內(nèi)部、顆粒舊料表面與內(nèi)部，必須存在溫度梯度－這決定了熱交換強(qiáng)度。必須的熱交換空間與時(shí)間－這決定了熱交換的面積與熱量。RAP料加熱的約束條件－避免RAP料內(nèi)舊瀝青的老化。舊瀝青的老化－避免高熱源、高溫?zé)釟狻＃苊飧邷責(zé)釟馀c充分的氧氣和RAP料充分接觸。二

清潔化就地?zé)嵩偕募夹g(shù)機(jī)理與工藝原理階梯式加熱保溫技術(shù)(2)RAP-Step

heatingandtemperature

raising

technology“瀝青路面階梯式加熱保溫技術(shù)（簡(jiǎn)稱：階梯式加熱保溫技術(shù)

RAP-SHTR）”：針對(duì)瀝青路面與RAP料的加熱要求，依據(jù)RAP惰氣循環(huán)加熱技術(shù)原理，按照熱量在舊路面與RAP料中傳遞的規(guī)律，對(duì)舊路面與RAP料進(jìn)行階梯式持續(xù)加熱與保溫，實(shí)現(xiàn)熱再生混合料溫度“粗、細(xì)料外表溫度一致，粗、細(xì)料內(nèi)部溫度一致，單一顆粒料內(nèi)外溫度一致”的一種綠色就地快速加熱技術(shù)。二

清潔化就地?zé)嵩偕募夹g(shù)機(jī)理與工藝原理3工藝原理①

舊路面加熱工藝與各個(gè)工序的加熱梯度控制；②

實(shí)時(shí)控制再生混合料攪拌的均勻性（集料、溫度、油石比）；③

耙松時(shí)下頂面的溫度、攤鋪前下頂面的溫度與再生混合料的出料溫度。三

清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)與要求1

清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)（Clean

Maintenance

Technology

of

Hot

Air

Negative

Pressure

Cyclic

on-site

Thermal

Regeneration。簡(jiǎn)稱

Clean

HANP）。本技術(shù)是將瀝青路面多種病害作為一個(gè)綜合體，利用熱風(fēng)負(fù)壓循環(huán)加熱、熱耙松與加熱復(fù)拌技術(shù)，將舊路面材料與新瀝青、再生劑（添加劑）、新瀝青混合料就地?zé)岚韬?、就地?cái)備伵c碾壓，全面恢復(fù)瀝青路面路用性能的一種清潔化養(yǎng)護(hù)技術(shù)。本技術(shù)主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)：①前期準(zhǔn)備：包括舊路況調(diào)查、再生瀝青混合料設(shè)計(jì)等。

②施工作業(yè)：主要包括施工過(guò)程中對(duì)人機(jī)材的協(xié)調(diào)；就地再生機(jī)組工作參數(shù)調(diào)整與作業(yè)狀態(tài)協(xié)調(diào)；新瀝青、再生劑、燃油的計(jì)量；對(duì)舊路面加熱溫度與梯度、熱銑刨溫度與梯度的控制，熱銑刨深度與寬度、以及新瀝青、再生劑、新瀝青混合料的添加量的控制、再生混合料的復(fù)拌、攤鋪、碾壓溫度與梯度的控制；再生瀝青混合料路面與原路面接縫的處理，作業(yè)環(huán)境控制等。③后期檢驗(yàn)評(píng)價(jià)：包括對(duì)再生后的路面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)與室內(nèi)檢測(cè)，以評(píng)價(jià)施工質(zhì)量。三

清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)與要求2技術(shù)核心

：工程質(zhì)量與作業(yè)環(huán)境質(zhì)量①

工程質(zhì)量控制：再生混合料設(shè)計(jì)、過(guò)程溫度與拌和。三

清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)與要求2技術(shù)核心：②

作業(yè)環(huán)境質(zhì)量控制：廠界溫度、熱風(fēng)外溢與廢氣集中排放。保證適宜的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境質(zhì)量，避免廠界周邊的植被溢出熱風(fēng)烘烤、確保廠界外環(huán)境質(zhì)量與安全

。廠界定義為：就地?zé)嵩偕O(shè)備施工時(shí)，縱向與設(shè)備最外側(cè)零部件相距0.11米距離的設(shè)備兩側(cè)范圍。具體為：作業(yè)環(huán)境控制范圍：1

兩側(cè)廠界溫度：距地面0米、1米、2米處，溫度不大于50℃。2

兩側(cè)廠界熱風(fēng)：距地面0.10米處與緊鄰加熱室側(cè)上方，基本無(wú)熱風(fēng)外溢。3

兩側(cè)廠界廢氣：各設(shè)備的加熱室（包括集中式加熱室和分布式加熱室）兩側(cè)緊鄰處或加熱室上方1米處，煙氣中氮化物、硫化物、碳化物的含量，應(yīng)小于規(guī)定值。4

廢氣集中排放處：煙氣中氮化物、硫化物、碳化物的含量，應(yīng)小于規(guī)定值。三

清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)與要求三

清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)與要求新路面與原路5個(gè)面的熱連接3作業(yè)環(huán)節(jié)：四個(gè)重要環(huán)節(jié)。①

使用路面加熱機(jī)，按一定溫度與梯度要求，將舊路面進(jìn)行加熱軟化，形成表面至表層下4cm處180℃～80℃的溫度分布。②

使用加熱耙松機(jī)，將舊路面熱銑刨至預(yù)定深度。在對(duì)舊路面持續(xù)提供熱量、保持要求的溫度與梯度的同時(shí)，按路面預(yù)定深度與寬帶進(jìn)行熱耙，原路面耙松后，下頂面溫度保持在80℃左右。③

使用加熱復(fù)拌機(jī)，將新舊混合料分路輸送、計(jì)量并與新瀝青、添加劑等進(jìn)行機(jī)內(nèi)混合與熱攪拌，形成再生瀝青混合料，按要求的出料溫度（120℃～150℃），向攤鋪機(jī)提供再生混合料。機(jī)內(nèi)熱攪拌，實(shí)現(xiàn)了新舊混合料、再生混合料溫度均勻，并保持一定的出料溫度。加熱復(fù)拌機(jī)的加熱室與提溫器，應(yīng)使混合料中的水分進(jìn)一步揮發(fā)，混合料整體溫度升高到120℃以上，下頂面溫度保持在80℃～90℃以上。④

使用攤鋪機(jī)與壓實(shí)設(shè)備，將再生混合料攤鋪、壓實(shí)，形成瀝青混凝土路面。攤鋪機(jī)將再生混合料攤鋪后，壓實(shí)設(shè)備隨即對(duì)再生混合料鋪層進(jìn)行壓實(shí)，形成新的瀝青混凝土路面。由于對(duì)原路面進(jìn)行階梯式的持續(xù)加熱與保溫，再生混合料攤鋪前，舊路面的銑刨面（包括立面和下頂面）溫度均在80℃～90℃之間，再生混合料經(jīng)壓實(shí)設(shè)備碾壓后，實(shí)現(xiàn)了新路面與原路5個(gè)面的熱連接，形成的新路面，路用性能滿足國(guó)家規(guī)范要求。三

清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)與要求4施工技術(shù)體系三

清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)與要求（1）Clean

HANP

再生混合料配合比設(shè)計(jì)舊瀝青路面的使用情況、病害情況各具特點(diǎn)，所以對(duì)“在舊路面材料中加入的新瀝青、瀝青再生劑以及新瀝青混合料”的品種、劑量和類型也不同，這樣，“恢復(fù)和改善瀝青混合料性能和瀝青路面路用性能”的具體技術(shù)方法具有顯著的地域特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)課題組研究得到：①

具有顯著的地域特點(diǎn)的就地?zé)嵩偕旌狭显O(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)整個(gè)就地?zé)嵩偕鸀r青混合料的設(shè)計(jì)，不具備普遍性；②

就地?zé)嵩偕鸀r青混合料設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)流程，具備普遍性。所以課題組認(rèn)為：①

Clean

HANP

技術(shù)在瀝青路面養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)用成功的第一個(gè)技術(shù)保障，是結(jié)合依托工程舊瀝青路面的情況，有針對(duì)性的進(jìn)行了再生混合料設(shè)計(jì)。②

在進(jìn)行再生混合料組成設(shè)計(jì)之前，首先確定再生瀝青混合料的類型。③

Clean

HANP

要求百分百再利用原有路面材料，因此就地?zé)嵩偕旌狭系慕M成設(shè)計(jì)方法有別于新瀝青混合料。三

清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)與要求（2）Clean

HANP

施工作業(yè)的關(guān)鍵①

舊路面加熱工藝與各個(gè)工序的加熱梯度控制；②

實(shí)時(shí)精確控制再生混合料攪拌的均勻性（集料、溫度、油石比）；③

再生混合料的出料溫度與攤鋪前下頂面的溫度。新料、RAP料、新瀝青與添加劑多路輸送、提溫與分別計(jì)量，

耙松方式、耙松溫度與作業(yè)速度多

級(jí)

柔

性

加

熱

適

應(yīng)

了RAP

料對(duì)加熱技術(shù)要求（加熱、保溫、熱透、不焦、減排）的適應(yīng)性間隙攪拌，對(duì)再生混合料配比的精確與出料溫度提供了保證；熱風(fēng)負(fù)壓循環(huán)，保證了再生混合料生產(chǎn)的清潔化與下承層表面溫度大于80℃；良好的混合料出料溫度與下承層表面溫度，為攤鋪壓實(shí)提供了優(yōu)良的作業(yè)環(huán)境。的相適應(yīng)，對(duì)理想

RAP

料壟的形成，起到保障作用（保溫、熱透、保護(hù)集料的完整性）。三

清潔化就地?zé)嵩偕夹g(shù)的特點(diǎn)與要求（3）規(guī)范化養(yǎng)護(hù)--《清潔化就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)工法》工法應(yīng)根據(jù)各地的氣候特征與路面性能特點(diǎn)，提出了實(shí)施

Clean

HANP

時(shí)的技術(shù)關(guān)鍵及相關(guān)規(guī)定。包括：施工工藝流程、原路面調(diào)查、材料與設(shè)備、熱再生混合料配合比設(shè)計(jì)、就地?zé)嵩偕┕?、施工質(zhì)量管理、安全措施、環(huán)保措施等十個(gè)方面。并應(yīng)結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)

Clean

HANP

的應(yīng)用，進(jìn)行詳盡的說(shuō)明。15四

項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益1技術(shù)效果：結(jié)合山西

XX

高速試驗(yàn)段的應(yīng)用看：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查采集數(shù)據(jù)，該路段常見(jiàn)路面病害類型包括龜裂、塊狀裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、坑槽、松散、沉陷、車轍等。通過(guò)

Clean

HANP

處治過(guò)的路面，路面行駛質(zhì)量好、抗滑能力增大，其它路用性能也均能滿足規(guī)范要求，同時(shí)還具有瀝青路面層間連接好等優(yōu)點(diǎn)。從技術(shù)角度來(lái)看，

Clean

HANP

適用于山西高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)質(zhì)量滿足國(guó)家規(guī)范要求。同時(shí)又能達(dá)到減少環(huán)境污染、節(jié)約成本的目的。2

經(jīng)濟(jì)效果：以YTGL（二級(jí)路）就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)（25公里）為例，

Clean

HANP

與路面病害修復(fù)功能相近的薄熱拌瀝青混凝土罩面（THMO）技術(shù)相比較：①

節(jié)約集料與瀝青費(fèi)：節(jié)省新集料92.58kg/m2、節(jié)約新瀝青4.97kg/m2。僅本次25公里養(yǎng)護(hù)，節(jié)約新集料20738噸，節(jié)約新瀝青1113噸；按應(yīng)用時(shí)的價(jià)格計(jì)算，節(jié)約的集料與瀝青費(fèi)用約713萬(wàn)元。②

節(jié)省人工費(fèi)：由于施工速度較快，攤銷的人工費(fèi)為0.58元/m2。人工費(fèi)節(jié)約約5.46萬(wàn)元。③

增加機(jī)械費(fèi)：增加機(jī)械投入，本工程增加機(jī)械費(fèi)用攤銷為147萬(wàn)元。④

增加瀝青再生劑費(fèi)：新添添加劑--瀝青再生劑0.15kg/m2，再生劑20000元/噸，本工程增加瀝青再生劑合計(jì)562500元。⑤

工料機(jī)共節(jié)省費(fèi)用：工料機(jī)共節(jié)省費(fèi)用=713.557+5.46-147-56.25=515.767萬(wàn)元綜上計(jì)算，以YTGL為例，

Clean

HANP

較傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)（THMO）共節(jié)省工料機(jī)費(fèi)用515.767萬(wàn)元。說(shuō)明

Clean

HANP

與其他路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)相比，在YTGL運(yùn)用中具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。四

項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益3

社會(huì)環(huán)境保護(hù)效益：與

THMO

技術(shù)相比較，利用

Clean

HANP

進(jìn)行瀝青路面養(yǎng)護(hù)，社會(huì)環(huán)境效益表現(xiàn)在：①

可以將原路面廢舊瀝青混合料再生循環(huán)利用。由于100%利用了原瀝青路面材料，減少了新瀝青和砂石材料、能源的消耗量，并有利于緩解瀝青混凝土路面翻修所產(chǎn)生的廢料及廢料堆棄問(wèn)題，減少污染排放，提高能源效率。②Clean

HANP

對(duì)公路交通的干擾小。施工時(shí)占用的工作面小，施工中作業(yè)范圍僅為4.5×80

m，并以1.5～5m/min的速度向前推進(jìn)。施工不中斷交通，施工完可以快速開(kāi)放交通，對(duì)公共交通的影響小，施工過(guò)程中所產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲污染比較小。③

Remixing

HIR

資源消耗小、CO

排放量較少。若選取瀝青、集料、燃油使用量、CO

排放量四個(gè)指標(biāo)，將與THMO技術(shù)進(jìn)行比較，22經(jīng)試驗(yàn)、計(jì)算可知，采用Clean

HANP

進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)可以：（1）節(jié)約新材料。節(jié)約新集料92.58kg/m2；節(jié)約新瀝青4.9