瀝青路面就地熱再生研究

瀝青混合(hùnhé)料的就地熱再生***#######共五十三頁主要(zhǔyào)內容

一、再生(zàishēng)的意義及國內外發(fā)展二、再生技術的機理三、就地熱再生技術原理四、就地熱再生技術施工方法五、再生技術發(fā)展趨勢共五十三頁共五十三頁再生(zàishēng)的意義

隨著使用期的延長，我國的高等級公路大量進入維修養(yǎng)護期，維修養(yǎng)護、翻修重建的任務越來越重，路面(lùmiàn)維修產(chǎn)生的廢舊路面(lùmiàn)材料的再生利用問題日益顯現(xiàn)。

我國的高速公路，一、二級公路絕大部分為瀝青路面結構，瀝青路面的設計年限一般為15年，并通常在10年左右需要大修一次。按照國家公路發(fā)展規(guī)劃，我國每年將有6000-7000km的高速公路需要大修，大修的規(guī)模將超過目前高速公路的在建規(guī)模。按照高速公路路面寬度為22m、翻修厚度為10cm計算，全國高速公路平均每年將產(chǎn)生接近4000萬噸的廢舊瀝青混合料。大量的廢舊瀝青材料如果當作建筑垃圾遺棄，必然造成巨大的資源浪費、經(jīng)濟損失、環(huán)保壓力。在這樣的形勢下，要求我們必須大力推廣應用路面再生利用技術，保護生態(tài)環(huán)境，減少資源浪費。共五十三頁舊路再生(zàishēng)技術的優(yōu)越性1)節(jié)省大量天然原材料,節(jié)約資源;2)節(jié)約大量礦料,同時具有減少礦料開采的環(huán)保意義;3)舊瀝青混合料再生利用可大大減少舊瀝青混合料廢棄所占用的土地及對環(huán)境的污染,保護寶貴的土地資源;4)可減少大部分瀝青溶化、加熱工序能源消耗,同時大大改善勞動條件,保護勞動者健康;5)對舊原材料的二次回收利用,降低了道路的綜合養(yǎng)護成本,創(chuàng)造(chuàngzào)了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。共五十三頁共五十三頁共五十三頁共五十三頁共五十三頁共五十三頁共五十三頁共五十三頁共五十三頁共五十三頁共五十三頁主要(zhǔyào)內容

一、再生(zàishēng)的意義及國內外發(fā)展二、再生技術的機理三、就地熱再生技術原理四、就地熱再生技術施工方法五、再生技術發(fā)展趨勢共五十三頁再生(zàishēng)技術的機理瀝青(lìqīng)的老化瀝青的再生機理共五十三頁1、瀝青(lìqīng)的老化

弄清瀝青老化的機理是研究再生的基礎,國內外對老化效應的研究主要是從物理性能方面著手,通過研究瀝青老化前后的物理性能變化規(guī)律,得出的結論為：

隨著瀝青的老化,其粘度和軟化點增高,針入度和延度降低(jiàngdī)。通常認為,瀝青在受到光、熱、氧、水等多因素耦合效應影響后,結構內部發(fā)生一系列物理和化學變化,如蒸發(fā)、脫氫、氧化等,化學組成發(fā)生變化且含氧官能團增多,最后瀝青逐漸硬化變脆,瀝青所表現(xiàn)出的這種結構和性質的不可逆變化稱為老化。隨著研究手段的進步,對瀝青的研究更多的是從分子結構、組分等更基礎的層面著手,其中最主要的是組分遷移理論和相容性理論。共五十三頁組分(zǔfèn)遷移理論

組分的變化是由于瀝青內部發(fā)生了氧化縮合作用,總的趨勢是低分子化合物轉變?yōu)楦叻肿踊衔?。在瀝青組分中,飽和分和芳香分都屬于(shǔyú)低分子化合物,飽和分性能較穩(wěn)定,一般情況下不會發(fā)生化學變化。組分遷移主要是芳香分在氧化縮合作用下分子量增大,向膠質轉變,膠質在自然情況下又會轉變?yōu)闉r青質,瀝青質又可以聚合成更大的分子。因此可以將瀝青老化歸納為芳香分—膠質—瀝青質的轉變過程,瀝青組分轉移程度越高,瀝青老化程度越深。共五十三頁相容性理論(lǐlùn)

相容性理論假設瀝青是一種高分子濃溶液,該溶液以瀝青質為溶質,以軟瀝青質為溶劑(róngjì)。一種瀝青能否形成穩(wěn)定的溶液,關鍵在于溶質在溶劑中的溶解度或溶劑對溶質的溶解能力,這就是所謂的相容性理論。優(yōu)良的瀝青其溶質和溶劑有很好的相容性,隨著瀝青的老化其化學結構發(fā)生變化,溶質與溶劑的溶解度參數(shù)變化幅度不同,溶解度參數(shù)差變大,導致相容性變差,表現(xiàn)為瀝青路用性能的衰減。共五十三頁2、瀝青的再生(zàishēng)機理

舊瀝青的再生一定程度上可以(kěyǐ)認為是老化的逆過程,是將舊瀝青中摻入一定量的再生劑或適當粘度的新瀝青進行調配,使調配后的混合瀝青具有適當?shù)恼扯群退杪酚眯阅?以滿足筑路的要求。

共五十三頁再生(zàishēng)機理

老化瀝青的再生就是將芳香分組分含量較高的新瀝青(或再生劑)按一定比例與老化瀝青調和,使瀝青組分匹配的更合理,使舊料中的瀝青質和膠質等高分子化合物更均勻(jūnyún)的分散在芳香分和飽和分中,形成穩(wěn)定的膠體結構,使瀝青性能得以恢復。共五十三頁主要(zhǔyào)內容一、再生的意義及國內外發(fā)展二、再生技術的機理三、就地熱(dìrè)再生技術原理四、就地熱再生技術施工方法五、再生技術發(fā)展趨勢共五十三頁共五十三頁

1、就地熱(dìrè)再生技術原理

就地熱再生法是一種現(xiàn)場修復破損路面的技術。利用一套大型“瀝青路面熱再生聯(lián)合機組”,先把瀝青路面加熱到要求的深度(shēndù)并翻松路面,再對舊瀝青混合料噴灑適量再生劑,將其收集起來輸送到該機組中的連續(xù)攪拌機上,通過添加新骨料、補充新瀝青,攪拌后排到機組的攤鋪器上,經(jīng)過攤鋪,再用壓路機碾壓而成路面的施工方法。共五十三頁共五十三頁共五十三頁共五十三頁共五十三頁2、就地熱再生(zàishēng)技術特點1、環(huán)保

瀝青混凝土路面就地熱再生技術的第一個優(yōu)勢就是其環(huán)保功能。在對環(huán)保要求日益嚴格的今天(jīntiān)，大量的道路需要養(yǎng)護維修。采用就地熱再生技術，一方面我們不需要從自然界開采大量的砂、石、瀝青等原材料;另一方面也不向自然界傾倒大量的廢舊瀝青混合料。大家知道，瀝青混合料是有毒物質，靠自然分解時間比較長，將對環(huán)境造成極大的影響。因此，就地熱再生技術可以帶來非常顯著的社會效益。共五十三頁2、就地熱(dìrè)再生技術特點2、節(jié)約投資目前，傳統(tǒng)的瀝青混凝土路面的養(yǎng)護方法是將舊路面冷銑刨，撒一層粘層油，然后用全新的瀝青混合料攤鋪。瀝青混凝土路面的就地熱再生(zàishēng)百分之百利用了舊瀝青混合料，再生維修時只添加再生劑和部分新瀝青混合料，使得路面的維修的成本顯著降低，因此，就地熱再生技術可以帶來非常顯著的經(jīng)濟效益，對業(yè)主來說，可以減少資金的投入和減少風險。共五十三頁2、就地熱再生技術(jìshù)特點3、交通干擾較小瀝青混凝土路面的就地熱再生可以只對一個車道進行維修，維修時只需封閉一個車道，其余車道可以開放交通，最大限度地減少了路面維修給交通帶來的干擾和影響，特別是對收費(shōufèi)的高速公路，其優(yōu)越性更加顯著。共五十三頁2、就地熱(dìrè)再生技術特點4、技術優(yōu)勢（1）有利于瀝青混凝土路面層間連接瀝青混凝土路面的設計理論是完全彈性體系，如果層間不連接或連接不好，層間剪應力將顯著增大，極容易造成瀝青混凝土面層的剪切破壞。瀝青混凝土路面的破壞往往是因為層間出現(xiàn)了剪應力而產(chǎn)生的。采用瀝青混凝土路面就地熱再生技術，由于再生層與老路面的連接時熱連接，幾乎為一體，杜絕了層間連接不良的問題。（2）改善路面級配，降低(jiàngdī)孔隙率，延緩路面老化，延長路面壽命路面級配不好，或者孔隙率過大，路面早期損壞嚴重，這類早期病害在我國公路上幾乎是普遍存在的。瀝青混凝土路面就地加熱再生可以針對舊路面的級配來設計，使再生后的路面級配得以改善，延長路面的使用壽命。共五十三頁2、就地熱再生技術(jìshù)特點4、技術優(yōu)勢（3）恢復瀝青的性能和瀝青混凝土路面的柔韌性瀝青混凝土路面經(jīng)過多年的使用，在荷載、光照、熱、雨水等各種因素的作用下，瀝青老化，延度大大降低，瀝青混凝土柔韌性越來越差，變得脆硬，抗變形能力下降，容易開裂。就地熱再生技術可恢復或大部分恢復瀝青的路用性能，使瀝青混凝土路面重新變得柔韌，從而延長路面的使用壽命。（4）有利于瀝青混凝土路面深層裂紋(lièwén)的治愈瀝青混凝土路面就地熱再生時，在路表以下5cm處的溫度約有1000C，經(jīng)路面碾壓后，再生路面以下的原有的細小裂紋可以愈合，從而延長了路面的使用壽命。共五十三頁2、就地熱再生(zàishēng)技術特點4、技術優(yōu)勢（5）可以避免接縫漏水的問題傳統(tǒng)的冷銑刨方式，如果是全路面銑刨后全寬攤鋪新瀝青混凝土路面，不存在接縫問題:如果是只銑刨攤鋪一個車道，就存在接縫問題。由于冷銑刨時，接縫處原有路面粒料往往會被銑松，新舊路面結合不好，極容易漏水，使路面在接縫處過早破壞。采用就地熱再生技術時，縱向接縫是熱接縫，徹底杜絕(dùjué)了接縫漏水而產(chǎn)生的病害。共五十三頁3、就地熱(dìrè)再生技術設備路面再生加熱機

路面再生加熱機的作用是現(xiàn)場加熱瀝青路面，使舊路面的材料軟化并達到理想的施工溫度，它應具有較高的熱效率及足夠(zúgòu)的加熱能力，且加熱溫度可調節(jié)，路面的加熱溫度能滿足施工要求而不使瀝青變質，有較高的經(jīng)濟性等功能。共五十三頁加熱機的結構示意圖如圖所示,該機主要有燃燒系統(tǒng)、加熱裝置、燃料罐、液壓系統(tǒng)、動力及傳動系統(tǒng)、行走(xíngzǒu)系統(tǒng)等組成，并且有完善的消防安全保護系統(tǒng)。共五十三頁3、就地熱(dìrè)再生技術設備路面再生機(shēnjī)

路面再生機一般由新加混合料供給裝置、銑刨裝置、混合裝置和攤鋪裝置等組成,。由于選擇熱再生方式的不同其具體的組成也不同，路面再生機按施工工藝的不同可分為復拌機和重鋪機，這里主要介紹復拌機，復拌機的結構示意圖如圖所示。共五十三頁復拌機主要(zhǔyào)包括料斗、刮板輸送機、路面加熱器、翻松切削器、攪拌器、螺旋布料器、熨平板、行走系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等裝置。共五十三頁主要(zhǔyào)內容一、再生的意義及國內外發(fā)展(fāzhǎn)二、再生技術的機理三、就地熱再生技術原理四、就地熱再生技術施工方法五、再生技術發(fā)展趨勢共五十三頁施工(shīgōng)方法（1）病害處理

瀝青路面就地熱再生只能(zhīnénɡ)處理上面層的輕微車轍、表面磨光、輕微裂縫等路面病害，對于中面層以下的路面病害不能進行徹底修復。因而，在進行就地熱再生工作前，需要對施工路段進行全線的病害調查，并對下面層、中面層和基層等出現(xiàn)病害的提前進行病害處理。共五十三頁施工(shīgōng)方法（2）鋪筑試驗路

選擇位置合理的一段長200m的地方進行試驗路的鋪筑。在鋪筑試驗路過程中，要求能夠通過試驗路段獲取各項施工參數(shù)?？偨Y設備的性能、拌和工藝、壓實工藝、溫度控制工藝等，總結出不足，提出改正措施，最終制定出更優(yōu)的施工方案。據(jù)試驗段收集(shōují)的數(shù)據(jù)，指導熱再生正常施工作業(yè)。共五十三頁施工(shīgōng)方法（3）舊路面清掃

在正式施工前，要求對路面進行認真清掃，用大功率的吹風機對路面清掃，對于大的磚塊、石頭等用人工揀出施工區(qū)域，對于頑固的污跡(wūjì)需要用高壓水槍進行沖洗，總之在施工前必須要保證路面的干凈，沒有浮塵、泥土和石塊等。共五十三頁施工(shīgōng)方法（4）加熱

在施工過程中要對溫度進行嚴格控制，要保證溫度既能滿足瀝青攤鋪的需要，又能防止舊混合料不被過加熱、燒焦，瀝青和骨料被燒黑等現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，要求選用合理的施工加熱機組(jīzǔ)，使得加熱方式和加熱速度相協(xié)調。路面加熱溫度以再生混合料攤鋪后的溫度130～140℃作為控制溫度，極端低溫不低于120℃，加熱的寬度要比再生銑刨的寬度兩邊各寬20cm，既不能過高，過高會加劇瀝青路面的老化，又不能過低，過低會影響再生質量和壓實質量。共五十三頁施工(shīgōng)方法（5）耙松

由于再生面層厚度較小，要求嚴格控制銑刨厚度的準確性，要安排專人負責(fùzé)檢查銑刨深度，隨時檢查，銑刨深度誤差為3mm。（6）再生劑噴灑

再生劑的噴灑在舊料加熱耙松后進行，這樣有效延長再生劑在舊料中的反應時間，提高再生效果。同時施工過程中，應隨時進行檢查，盡量保證再生劑噴灑的準確性。對再生劑的噴灑裝置必須每天進行清理，防止噴嘴堵塞。共五十三頁施工(shīgōng)方法（7）復拌

通過瀝青混合料再生機，將舊料收集到拌和倉中與需加入的熱瀝青混合料一起，拌制成再生瀝青混合料。（8）攤鋪

由于舊路面是厚度不規(guī)則的路面，再生過程中，可能(kěnéng)會因為舊路面的不平整而造成再生路面厚度的不均等，從而影響路面的平整度。因而為保證路面的平整度，在必要時要通過減少舊料的量來控制平整度。共五十三頁施工(shīgōng)方法（9）碾壓

瀝青路面就地熱再生的碾壓工序和普通瀝青混凝土的碾壓方式(fāngshì)并無多大差別，要求在試驗段期間總結出合適的碾壓方式(fāngshì)，在大規(guī)模施工中按照既定的壓實工藝進行碾壓，同時應根據(jù)實際檢測情況對碾壓工藝進行調整。共五十三頁施工(shīgōng)方法（10）開放交通

熱再生瀝青混合料路面應待攤鋪層完全自然(zìrán)冷卻，混合料表面溫度低于50℃后，方可開放交通。需要提早開放交通時，可灑水冷卻降低混合料溫度。共五十三頁主要(zhǔyào)內容一、再生的意義及國內外發(fā)展二、再生技術的機理三、就地熱(dìrè)再生技術原理四、就地熱