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瀝青路面再生技術及設備
蘇翔濤
(中交西安筑路機械有限公司)
摘要:瀝青路面再生具有節能、環保等顯著的經濟效益和社會環境效益,應
該廣泛應用,同時,隨著我國高等級瀝青路面日益增多,今后必將面臨更多的舊
路再生利用的問題。瀝青路面的再生利用,就是將舊瀝青路面經過路面再生專用
設備的翻挖、回收、加熱、破碎、篩分后,與再生劑、新瀝青、新集料等按一定
比例重新拌和成混合料,滿足一定的路用性能并重新鋪筑于路面的一整套工藝。
關鍵詞:廠拌熱再生廠拌冷再生就地熱再生就地冷再生全深式再生
施工和易性
.隨著我國公路交通事業的迅速發展,截至2009年6月底,我國公路通車總
里程已經達到400多萬公里,國家高速公路網建成48896公里,而80年代和90
年代修建的公路都需要大修和維護。因此,公路整修和養護設備已得到了國家有
關部門和路面機械生產企業及施工單位的廣泛重視。
瀝青路面再生技術具有節能、環保等顯著的經濟效益和社會環境效益,應該
廣泛應用。同時,隨著我國高等級瀝青路面日益增多,今后必將面臨更多的舊路
面再生利用的問題。現在我們已掌握了一些路面再生技術,但只能說是試驗研究
的初級階段。諸如有關再生劑的技術標準、再生瀝青混合料的技術指標、各種可
能適應的道路等級、再生設備的選用等一系列技術問題,也只是某單位或地區的
經驗和意見,有一定的片面性和局限性,缺乏普遍的指導意義,因而就影響該項
技術的推廣和應用。隨著相關技術的不斷發展和成熟及經濟、節能、環保、生態
等法律法規的不斷加強,瀝青路面再生技術必將有良好的發展前景。
瀝青路面的再生利用,就是將舊瀝青路面經過路面再生專用設備的翻挖、回
收、加熱、破碎、篩分后,與再生劑、新瀝青、新集料等按一定比例重新拌和成
混合料,滿足一定的路用性能并重新鋪筑于路面的一整套工藝。
瀝青路面再生技術的分類:
再生技術按溫度要求可分為冷再生和熱再生。
熱再生又可分為就地熱再生、廠拌熱再生。
冷再生又可分為廠拌冷再生、就地冷再生、全深式再生。
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一,廠拌熱再生HotCentralPlantRecycling
廠拌熱再生是指將舊瀝青路面銑刨后運回攪拌廠,通過二次破碎、篩分,并
根據舊混合料中瀝青含量、老化程度,骨料級配和性能指標,摻入一定比例的新
集料、瀝青或再生劑進行拌和,使混合料達到規范規定的各項指標,最后按照與
新建瀝青路面相同的方法重新鋪筑的再生工藝。“工廠熱法”再生可以完全達到高
速公路瀝青路面的技術標準,目前我國高速公路更多的病害源于基層,所以未來
一段時間我國的再生方式應以廠拌熱再生為主。
廠拌熱再生特點:
1.在間歇式拌和站的基礎上配套瀝青再生設備,可以避免重復投資,降低
采購成本。投資小、風險小、見效快;
2.通過實驗確定再生廢舊混合料中瀝青的含量與性能以及集料的級配比
例,從而確定再生劑的數量和新混合料的級配,使其符合新混合料設計要求的技
術標準,并具有良好的施工和易性;
3.攤鋪碾壓的瀝青混合料和新瀝青混合料的路面基本一樣,能較好的恢復
路面的承載力,平整、美觀。其施工標準不會因使用了廢舊混合料而降低;
4.舊瀝青混合料在加熱和烘干過程中,會產生大量的藍煙和廢氣。這些氣
體如果直接排入空氣中,將會嚴重污染環境。采用將藍煙和廢氣通過煙道進入瀝
青攪拌設備主機干燥滾筒,進行二次燃燒以徹底消除有害廢氣,節能環保。
5.對已被翻挖的基層甚至路基的一些地段進行有效的補強,瀝青層的重鋪
則可以象新路面施工一樣,分別按下面層、中面層、磨耗層。
廠拌熱再生設備:
廠拌熱再生設備有兩種基本類型,一種為雙滾筒連續式再生設備,另一種為
旁路型間歇式再生設備。
雙滾筒連續式瀝青混合料再生攪拌設備的核心為“雙滾筒”,再配以各種其
他集料包括新骨料、新瀝青、舊瀝青混合料及再生劑和礦粉的連續式計量和供給,
在雙滾筒內完成再生瀝青混合料的生產。“雙滾筒”是一種內外兩個滾筒同軸嵌
套的結構,內滾筒轉動,做新骨料烘干用,外滾筒固定,與內筒形成一夾腔為攪
拌區。位于攪拌區的內筒部分的外壁有攪拌葉片,用于實現混合料的均勻攪拌;
同時內筒位于攪拌區端部處有若干出料口,用于烘干后新骨料進入攪拌區。攪拌
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區與燃燒器的火焰完全隔離,在此攪拌區內加入舊瀝青混合料、再生劑、新瀝青、
礦粉等,可以很好地實現順序強制拌和。
雙滾筒式瀝青拌和再生設備示意圖
旁路型間歇式再生設備是在原間歇式拌和樓上改裝而成的一種再生設備,在
瑪連尼、阿曼、日工以及國內中交西筑等公司都制造。這種設備在原拌和樓上裝
一套舊瀝青混合料的專門系統,實現再生功能。該系統核心是一個舊瀝青混合料
的烘干滾筒(即第二烘干筒),配以舊料破碎篩分系統、供給系統、提升系統、
貯存及稱量系統和有害氣體的處理系統等,經過預熱后的舊料經輸送、計量后,
直接進入攪拌缸與新料一起進行攪拌,生產出再生瀝青混合料。
配備再生裝置的瑪連尼4000型間歇式拌和站
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回收瀝青混合料第二烘干筒加熱再生示意圖
在瀝青混合料廠拌熱再生設備中,雙滾筒連續式的再生設備已經在許多方面
超越了間歇式的再生設備。特別是在舊瀝青混合料的添加比例大的同時仍能保證
再生瀝青混合料的產量和質量,節約能耗以及環保質量好等諸多方面具有突出的
優勢,使人們對雙滾筒連續式再生攪拌設備更加看好。
二,場(廠)拌冷再生ColdCentralPlantRecycling
場拌冷再生技術是將舊瀝青路面銑刨后運到瀝青混合料拌和場(廠),通
過破碎、篩分(必要時),并根據舊料中瀝青含量、瀝青老化度、集料級配等指標,
摻入一定比例的新集料、再生結合料(乳化瀝青、泡沫瀝青等)、再生劑(必要
時)進行常溫拌和,使混合料達到規定的各項指標,按常溫瀝青混凝土的施工工
藝重新鋪筑,形成路面基層或者下面層的一種技術。廠拌冷再生適用于對各等
級公路的回收瀝青路面材料(RAP)進行冷拌再生利用,再生后的瀝青混合料根
據其性能和工程情況,可用于高速公路和一、二級公路瀝青路面的下面層及基層、
底基層,三、四級公路瀝青路面的面層。當用于三、四級公路的上面層時,應采
用稀將封層、碎石封層、微表處理等做上封層。
廠拌冷再生特點:
1.再生時廢舊材料不需要加熱烘干,從而大大節省了能源和成本,同時具
有很高的環保性能。這一特點使得冷再生技術具有良好的發展前景;
2.對已被翻挖的基層甚至路基的一些地段進行有效的補強,再生層的重鋪
則可以像新路面施工一樣,分別按下底基層、基層的不同技術要求進行配合比設
計。因此廠拌冷再生可以完全達到高等級公路基層的技術標準;
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3.冷再生的材料適用性較廣泛,新骨料、破碎的舊混合料、各種粘結材料
均可用于冷再生工藝;
4.廠拌冷再生設備一般為移動式,因而具有很好的施工機動性,占用的場
地較少,并且還可節省施工材料的運輸費用。
廠拌冷再生設備:
廠拌冷再生設備有兩種基本類型,一種為固定式廠拌冷再生再生設備,另一
種為移動式廠拌冷再生再生設備。
廠拌冷再生設備基本工藝:來自舊料提升機的舊料不進入舊料干燥筒,而是
通過分料裝置進入到舊料皮帶機,不加熱直接進入舊料儲存倉,再經螺旋給料器
和舊料稱量斗進入攪拌器。舊料通過新級配骨料加熱,在攪拌過程中新級配骨料
將熱量傳遞給舊料,使之逐漸烘干加熱,直至攪拌均勻成為再生瀝青混合料。
維特根移動式廠拌冷再生設備KWA200
瑪連尼MCR250移動式再生廠拌列車
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三,就地熱再生HotIn-PlaceRecycling
就地熱再生技術是指利用專用的加熱機和移動式再生列車加熱并銑刨舊的
瀝青路面,添加瀝青再生劑或少量的新混合料,拌和、攤鋪、壓實,一次性實現
對表面一定深度范圍內(一般不超過6cm)的舊瀝青混凝土路面再生的一種技術。
就地熱再生可分為復拌再生和加鋪再生:
復拌再生:將舊瀝青路面加熱、銑刨,就地摻加一定數量的再生劑、新瀝青、
新瀝青混合料,經熱態拌和、攤鋪、壓實成型。摻加的新瀝青混合料比例一般控
制在30%以內。
加鋪再生:將舊瀝青路面加熱、銑刨,就地摻加一定數量的新瀝青混合料、
再生劑、拌和形成再生混合料,利用再生復拌機的第一熨平板攤鋪再生混合料,
利用再生復拌機的第二熨平板同時將新瀝青混合料攤鋪于再生混合料之上,兩層
一起壓實成型。
就地熱再生特點:
1.任何直接重鋪或銑刨后再填補的工程都可以用熱再生的方法,舊路面混
合料就地再生利用,不需要搬運廢料,以及廢棄物的堆放場地。
2.能保存骨料的完好,保留瀝青的組成及性能,100%的利用舊料。而傳
統的工廠再生法只能利用40—50%的舊料,新的設備能夠產生更高質量的瀝青混
合料,它和新的瀝青混和料具有一樣的生命周期。
3.不受大的交通流量的限制,與以前的維修方法相比,影響交通及沿途居
民的程度小,施工結束就可以開放交通。
4.施工產生的振動、噪音比其他施工方法小,有利于環保。
5.此維修方法是以路面面層為施工對象,適于基層承載力良好,因面層
疲勞而龜裂、車轍、破損的路面。損壞波及到基層以下時,原則上不適用,或必
須首先對基層進行處理。現場熱再生一般不能糾正屬于結構上的破壞。
6.現場熱再生不能修復位于瀝青層以下較深位置的伸縮裂紋,可以達到最
大深度為50mm的位置。
7.在實行現場熱再生方法前,路面上的大量冷混合料補丁,噴涂補丁,必
須除掉。
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8.修正了舊路面的級配組成,修復了表面破壞,改善縱斷面、路拱和橫坡。
就地熱再生設備:
根據路面結構質量的不同要求和不同的維修設計,就地再生技術可形成多種
不同的施工工藝和方法,以滿足路面維修工程的需要,這是就地再生技術的重要
特點之一。
a.綜合作業法
再生列車都由兩臺加熱機和一臺再生機組成。一臺綜合式再生重鋪列車連續
實現加熱、耙松、再生劑添加、攪拌、攤鋪等再生過程的工藝方案,必要時可選
擇預加熱機一同工作。綜合再生作業的特點是:再生機組系統復雜,技術水平要
求高;一次性投資較大;工藝柔性較差;不能利用現有攤鋪設備與技術。綜合作
業再生機組的典型產品主要包括維特根的RX4500、美國的卡特彼勒和芬蘭的
KM3000RS型再生機組。
維特根Remixer4500移動式再生列車
b.聯合作業法
即用多臺不同功能的再生機組與常規攤鋪機聯合作業,連續完成加熱、銑
刨翻松、添加再生材料、攪拌、攤鋪等再生過程的作業方案。聯合作業方案的特
點是:工藝柔性好;再生設備系統相對簡單;工藝路線較長,可使再生材料充分
加熱與混合;可利用現有攤鋪設備與技術。聯合作業工藝有進一步發展的趨勢。
聯合作業工藝的再生機組主要有瑪蓮尼再生列車、英達就地熱再生機組以及馬泰
克AR2000型就地熱再生機組。
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馬泰克AR2000型就地熱再生機組
四,就地冷再生ColdIn-PlaceRecycling
就地冷再生技術是指利用專用的就地冷再生設備,對瀝青路面進行現場冷銑
刨,摻入一定數量的新集料、再生結合料(乳化瀝青、泡沫瀝青、水泥、消石灰
等)、再生劑(必要時),經混拌、攤鋪、碾壓等工序,一次性實現對表面一定深
度范圍內的舊瀝青路面再生,形成路面基層或下面層的一種技術。
應用路面面層就地冷再生技術的基本條件是:路面結構強度符合承載要求和
道路排水設施完好。如果道路結構層變形或受到破壞,冷再生前就應首先對路面
結構層進行補強處理。路面冷再生工藝主要以乳化瀝青(或泡沫瀝青、水泥等)
為粘結劑。路面面層就地冷再生維修適用的路面厚度約為6~13cm。
就地冷再生特點:
1.節省成本,包括材料和運輸成本,與其他傳統的施工方法相比總投資可
節省40-50%;
2.不損壞路基,提高舊路等級,且能夠精確控制鋪層厚度;
3.由于無需對舊料實施運輸、破碎工藝,因此工期縮短;
4.可以充分利用舊路的瀝青、石料等材料,減少了新材料的開采,具有環
保效益;
5.瀝青冷再生技術采用的筑路機械具有封閉式自動控制添加系統,可以實
現合理配比,防止粉塵飛揚,有利于文明施工。
就地冷再生設備:
就地冷再生設備的基本組成和工作原理。施工過程主要包括:在原路面上就
地銑刨翻松;噴灑穩定粘結劑,同時就地攪拌均勻;重新攤鋪再生材料;初步碾
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壓成型。路面冷再生工藝需要有良好的路基性能作支持,適合于治愈路面松散、
車轍、水損、反射裂縫等病害。作業時,根據路面冷再生材料的配合比設計要求,
需要配備瀝青罐車、水泥罐車和水車等所需要的輔助機械設備。由于所用的機械
設備不同,路面面層就地冷再生有多種不同的施工工藝,用戶需要根據路面的不
同情況、機械設備的不同配置和施工成本的分析加以合理選用。
就地冷再生機的組成和工作原理
維特根冷再生列
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五,全深式再生FullDepthReclamation
將瀝青層和部分基層材料同時進行就地冷再生,形成路面基層的一種技術。
全深式再生實際上是就地冷再生的一種,只不過是再生厚度范圍內包含了部分基
層。國內全深式再生工程的再生結合料絕大部分采用水泥,個別采用乳化瀝青和
泡沫瀝青。
全深式再生特點:
全深式就地復拌冷再生技術主要以乳化瀝青和泡沫瀝青(必要時可添加水
泥、石灰等穩定劑)為粘結劑,就地冷再生機則結合了穩定土拌和機的拌和功能
與銑刨機的切削翻松功能。穩定層就地復拌冷再生技術主要適合于輕交通量道路
穩定層的再生改造工程,并具有施工速度快、成本低、環保節能等優點。與上述
面層就地冷再生技術相比較,就地復拌冷再生技術的主要特點是能夠適應道路深
層的再生改造要求,對路面基層進行再生處理時,拌和深度范圍一般為12~
20cm,處理土路基穩定層時,拌和深度可達40cm。
全深式就地復拌冷再生的工作原理:當冷再生機向前行進時,工作轉
子同時不斷旋轉翻松舊路面材料,并通過軟管向轉子的拌和腔噴入適量的水。水
量由微機精確控制,工作轉子使水與再生材料充分拌和,以便獲得最佳含水量并
達到最高的壓實密度。根據不同的再生設計,可將水泥稀漿、乳化瀝青等穩定劑
以同樣的方式單獨或一起噴入轉子拌和腔。泡沫瀝青則使用單獨設計的特殊噴嘴
噴入。粉狀穩定材料,如石灰、水泥等,一般是將其預先均勻撒布在所要再生處
理的路面上,當再生機走過時將粉狀穩定材料與其它再生混合料一起拌和均勻,
形成初步的再生路面。以上所有工序均經一次作業完成。
冷再生機的核心部件是具有翻松與拌和功能的銑刨鼓或稱工作轉子。轉子一
般以如圖所示的逆時針方向旋轉,這樣有利于材料的均勻攪拌和再生處理。現代
冷再生機有向大功率發展的趨勢。根據不同的再生設計要求,施工時需要配備瀝
青罐車、水泥罐車或石灰撒布機等輔助機械設備。
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道路全深式就地復拌冷再生原理
道路全深式就地復拌冷再生現場作業
綜上所述,再生技術是應用十分廣泛的,具有良好發展前景的現代技術。各
種路面再生技術具有各自不同的應用范圍,使用者應進行細致的調查研究,依據
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當前路面病害的具體情況選擇適合路面狀況的再生方法,從而獲得良好的社會效
益和經濟效益。
參考文獻
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