沥青路面再生技术及设备应用

1 沥青路面再生技术及设备沥青路面再生技术及设备 苏翔涛 中交西安筑路机械有限公司 摘要 沥青路面再生具有节能 环保等显著的经济效益和社会环境效益 应该广泛应用 同时 随着我国高等级沥青路面日益增多 今后必将面临更多 的旧路再生利用的问题 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 关键词 关键词 厂拌热再生厂拌热再生 厂拌冷再生厂拌冷再生 就地热再生就地热再生 就地冷再生就地冷再生 全深式再生全深式再生 施工和易性施工和易性 随着我国公路交通事业的迅速发展 截至 2009 年 6 月底 我国公路通车 总里程已经达到 400 多万公里 国家高速公路网建成 48896 公里 而 80 年代和 90 年代修建的公路都需要大修和维护 因此 公路整修和养护设备已得到了国 家有关部门和路面机械生产企业及施工单位的广泛重视 沥青路面再生技术具有节能 环保等显著的经济效益和社会环境效益 应 该广泛应用 同时 随着我国高等级沥青路面日益增多 今后必将面临更多的 旧路面再生利用的问题 现在我们已掌握了一些路面再生技术 但只能说是试 验研究的初级阶段 诸如有关再生剂的技术标准 再生沥青混合料的技术指标 各种可能适应的道路等级 再生设备的选用等一系列技术问题 也只是某单位 或地区的经验和意见 有一定的片面性和局限性 缺乏普遍的指导意义 因而 就影响该项技术的推广和应用 随着相关技术的不断发展和成熟及经济 节能 环保 生态等法律法规的不断加强 沥青路面再生技术必将有良好的发展前景 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 沥青路面再生技术的分类 再生技术按温度要求可分为冷再生和热再生 2 热再生又可分为就地热再生 厂拌热再生 冷再生又可分为厂拌冷再生 就地冷再生 全深式再生 一 厂拌热再生一 厂拌热再生 Hot Central Plant Recycling 厂拌热再生是指将旧沥青路面铣刨后运回搅拌厂 通过二次破碎 筛分 并根据旧混合料中沥青含量 老化程度 骨料级配和性能指标 掺入一定比例 的新集料 沥青或再生剂进行拌和 使混合料达到规范规定的各项指标 最后 按照与新建沥青路面相同的方法重新铺筑的再生工艺 工厂热法 再生可以完全 达到高速公路沥青路面的技术标准 目前我国高速公路更多的病害源于基层 所以未来一段时间我国的再生方式应以厂拌热再生为主 厂拌热再生特点 厂拌热再生特点 1 在间歇式拌和站的基础上配套沥青再生设备 可以避免重复投资 降 低采购成本 投资小 风险小 见效快 2 通过实验确定再生废旧混合料中沥青的含量与性能以及集料的级配比 例 从而确定再生剂的数量和新混合料的级配 使其符合新混合料设计要求的 技术标准 并具有良好的施工和易性 3 摊铺碾压的沥青混合料和新沥青混合料的路面基本一样 能较好的恢 复路面的承载力 平整 美观 其施工标准不会因使用了废旧混合料而降低 4 旧沥青混合料在加热和烘干过程中 会产生大量的蓝烟和废气 这些 气体如果直接排入空气中 将会严重污染环境 采用将蓝烟和废气通过烟道进 入沥青搅拌设备主机干燥滚筒 进行二次燃烧以彻底消除有害废气 节能环保 5 对已被翻挖的基层甚至路基的一些地段进行有效的补强 沥青层的重 铺则可以象新路面施工一样 分别按下面层 中面层 磨耗层 厂拌热再生设备 厂拌热再生设备 厂拌热再生设备有两种基本类型 一种为双滚筒连续式再生设备 另一种 为旁路型间歇式再生设备 双滚筒连续式沥青混合料再生搅拌设备的核心为 双滚筒 再配以各种其 他集料包括新骨料 新沥青 旧沥青混合料及再生剂和矿粉的连续式计量和供 给 在双滚筒内完成再生沥青混合料的生产 双滚筒 是一种内外两个滚筒同 3 轴嵌套的结构 内滚筒转动 做新骨料烘干用 外滚筒固定 与内筒形成一夹 腔为搅拌区 位于搅拌区的内筒部分的外壁有搅拌叶片 用于实现混合料的均 匀搅拌 同时内筒位于搅拌区端部处有若干出料口 用于烘干后新骨料进入搅 拌区 搅拌区与燃烧器的火焰完全隔离 在此搅拌区内加入旧沥青混合料 再 生剂 新沥青 矿粉等 可以很好地实现顺序强制拌和 双滚筒式沥青拌和再生设备示意图双滚筒式沥青拌和再生设备示意图 旁路型间歇式再生设备是在原间歇式拌和楼上改装而成的一种再生设备 在玛连尼 阿曼 日工以及国内中交西筑等公司都制造 这种设备在原拌和楼 上装一套旧沥青混合料的专门系统 实现再生功能 该系统核心是一个旧沥青 混合料的烘干滚筒 即第二烘干筒 配以旧料破碎筛分系统 供给系统 提升 系统 贮存及称量系统和有害气体的处理系统等 经过预热后的旧料经输送 计量后 直接进入搅拌缸与新料一起进行搅拌 生产出再生沥青混合料 4 配备再生装置的玛连尼配备再生装置的玛连尼 4000 型间歇式拌和站型间歇式拌和站 回收沥青混合料第二烘干筒加热再生示意图回收沥青混合料第二烘干筒加热再生示意图 在沥青混合料厂拌热再生设备中 双滚筒连续式的再生设备已经在许多方 面超越了间歇式的再生设备 特别是在旧沥青混合料的添加比例大的同时仍能 保证再生沥青混合料的产量和质量 节约能耗以及环保质量好等诸多方面具有 突出的优势 使人们对双滚筒连续式再生搅拌设备更加看好 二 场 厂 拌冷再生二 场 厂 拌冷再生 Cold Central Plant Recycling 场拌冷再生技术是将旧沥青路面铣刨后运到沥青混合料拌和场 厂 通 过破碎 筛分 必要时 并根据旧料中沥青含量 沥青老化度 集料级配等指 标 掺入一定比例的新集料 再生结合料 乳化沥青 泡沫沥青等 再生剂 必要时 进行常温拌和 使混合料达到规定的各项指标 按常温沥青混凝土 的施工工艺重新铺筑 形成路面基层或者下面层的一种技术 厂拌冷再生适 用于对各等级公路的回收沥青路面材料 RAP 进行冷拌再生利用 再生后的 沥青混合料根据其性能和工程情况 可用于高速公路和一 二级公路沥青路面 的下面层及基层 底基层 三 四级公路沥青路面的面层 当用于三 四级公 路的上面层时 应采用稀将封层 碎石封层 微表处理等做上封层 厂拌冷再生特点 厂拌冷再生特点 1 再生时废旧材料不需要加热烘干 从而大大节省了能源和成本 同时 具有很高的环保性能 这一特点使得冷再生技术具有良好的发展前景 5 2 对已被翻挖的基层甚至路基的一些地段进行有效的补强 再生层的重 铺则可以像新路面施工一样 分别按下底基层 基层的不同技术要求进行配合 比设计 因此厂拌冷再生可以完全达到高等级公路基层的技术标准 3 冷再生的材料适用性较广泛 新骨料 破碎的旧混合料 各种粘结材 料均可用于冷再生工艺 4 厂拌冷再生设备一般为移动式 因而具有很好的施工机动性 占用的 场地较少 并且还可节省施工材料的运输费用 厂拌冷再生设备 厂拌冷再生设备 厂拌冷再生设备有两种基本类型 一种为固定式厂拌冷再生再生设备 另 一种为移动式厂拌冷再生再生设备 厂拌冷再生设备基本工艺 来自旧料提升机的旧料不进入旧料干燥筒 而 是通过分料装置进入到旧料皮带机 不加热直接进入旧料储存仓 再经螺旋给 料器和旧料称量斗进入搅拌器 旧料通过新级配骨料加热 在搅拌过程中新级 配骨料将热量传递给旧料 使之逐渐烘干加热 直至搅拌均匀成为再生沥青混 合料 维特根移动式厂拌冷再生设备维特根移动式厂拌冷再生设备 KWA200 6 玛连尼玛连尼 MCR250 移动式再生厂拌列车移动式再生厂拌列车 三 就地热再生三 就地热再生 Hot In Place Recycling 就地热再生技术是指利用专用的加热机和移动式再生列车加热并铣刨旧的 沥青路面 添加沥青再生剂或少量的新混合料 拌和 摊铺 压实 一次性实 现对表面一定深度范围内 一般不超过 6cm 的旧沥青混凝土路面再生的一种 技术 就地热再生可分为复拌再生和加铺再生 复拌再生 将旧沥青路面加热 铣刨 就地掺加一定数量的再生剂 新沥 青 新沥青混合料 经热态拌和 摊铺 压实成型 掺加的新沥青混合料比例 一般控制在 30 以内 加铺再生 将旧沥青路面加热 铣刨 就地掺加一定数量的新沥青混合料 再生剂 拌和形成再生混合料 利用再生复拌机的第一熨平板摊铺再生混合料 利用再生复拌机的第二熨平板同时将新沥青混合料摊铺于再生混合料之上 两 层一起压实成型 就地热再生特点 就地热再生特点 1 任何直接重铺或铣刨后再填补的工程都可以用热再生的方法 旧路面 混合料就地再生利用 不需要搬运废料 以及废弃物的堆放场地 2 能保存骨料的完好 保留沥青的组成及性能 100 的利用旧料 而传 统的工厂再生法只能利用 40 50 的旧料 新的设备能够产生更高质量的沥青混 合料 它和新的沥青混和料具有一样的生命周期 3 不受大的交通流量的限制 与以前的维修方法相比 影响交通及沿途 居民的程度小 施工结束就可以开放交通 4 施工产生的振动 噪音比其他施工方法小 有利于环保 5 此维修方法是以路面面层为施工对象 适于基层承载力良好 因面层 疲劳而龟裂 车辙 破损的路面 损坏波及到基层以下时 原则上不适用 或 7 必须首先对基层进行处理 现场热再生一般不能纠正属于结构上的破坏 6 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 可以达到 最大深度为 50mm 的位置 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 修正了旧路面的级配组成 修复了表面破坏 改善纵断面 路拱和横 坡 就地热再生设备 就地热再生设备 根据路面结构质量的不同要求和不同的维修设计 就地再生技术可形成多 种不同的施工工艺和方法 以满足路面维修工程的需要 这是就地再生技术的 重要特点之一 a 综合作业法综合作业法 再生列车都由两台加热机和一台再生机组成 一台综合式再生重铺列车连 续实现加热 耙松 再生剂添加 搅拌 摊铺等再生过程的工艺方案 必要时 可选择预加热机一同工作 综合再生作业的特点是 再生机组系统复杂 技术 水平要求高 一次性投资较大 工艺柔性较差 不能利用现有摊铺设备与技术 综合作业再生机组的典型产品主要包括维特根的 RX4500 美国的卡特彼勒和 芬兰的 KM3000RS 型再生机组 维特根维特根 Remixer 4500 移动式再生列车移动式再生列车 b 联合作业法联合作业法 8 即用多台不同功能的再生机组与常规摊铺机联合作业 连续完成加热 铣 刨翻松 添加再生材料 搅拌 摊铺等再生过程的作业方案 联合作业方案的 特点是 工艺柔性好 再生设备系统相对简单 工艺路线较长 可使再生材料 充分加热与混合 可利用现有摊铺设备与技术 联合作业工艺有进一步发展的 趋势 联合作业工艺的再生机组主要有玛莲尼再生列车 英达就地热再生机组 以及马泰克 AR2000 型就地热再生机组 马泰克马泰克 AR2000 型就地热再生机组型就地热再生机组 四 就地冷再生四 就地冷再生 Cold In PlaceRecycling 就地冷再生技术是指利用专用的就地冷再生设备 对沥青路面进行现场冷 铣刨 掺入一定数量的新集料 再生结合料 乳化沥青 泡沫沥青 水泥 消 石灰等 再生剂 必要时 经混拌 摊铺 碾压等工序 一次性实现对表面 一定深度范围内的旧沥青路面再生 形成路面基层或下面层的一种技术 应用路面面层就地冷再生技术的基本条件是 路面结构强度符合承载要求 和道路排水设施完好 如果道路结构层变形或受到破坏 冷再生前就应首先对 路面结构层进行补强处理 路面冷再生工艺主要以乳化沥青 或泡沫沥青 水 泥等 为粘结剂 路面面层就地冷再生维修适用的路面厚度约为 6 13cm 就地冷再生特点 就地冷再生特点 1 节省成本 包括材料和运输成本 与其他传统的施工方法相比总投资 可节省 40 50 2 不损坏路基 提高旧路等级 且能够精确控制铺层厚度 3 由于无需对旧料实施运输 破碎工艺 因此工期缩短 4 可以充分利用旧路的沥青 石料等材料 减少了新材料的开采 具有 9 环保效益 5 沥青冷再生技术采用的筑路机械具有封闭式自动控制添加系统 可以 实现合理配比 防止粉尘飞扬 有利于文明施工 就地冷再生设备 就地冷再生设备 就地冷再生设备的基本组成和工作原理 施工过程主要包括 在原路面上 就地铣刨翻松 喷洒稳定粘结剂 同时就地搅拌均匀 重新摊铺再生材料 初 步碾压成型 路面冷再生工艺需要有良好的路基性能作支持 适合于治愈路面 松散 车辙 水损 反射裂缝等病害 作业时 根据路面冷再生材料的配合比 设计要求 需要配备沥青罐车 水泥罐车和水车等所需要的辅助机械设备 由 于所用的机械设备不同 路面面层就地冷再生有多种不同的施工工艺 用户需 要根据路面的不同情况 机械设备的不同配置和施工成本的分析加以合理选用 10 就地冷再生机的组成和工作原理就地冷再生机的组成和工作原理 维特根冷再生列维特根冷再生列 五 全深式再生五 全深式再生 Full Depth Reclamation 将沥青层和部分基层材料同时进行就地冷再生 形成路面基层的一种技术 全深式再生实际上是就地冷再生的一种 只不过是再生厚度范围内包含了部分 基层 国内全深式再生工程的再生结合料绝大部分采用水泥 个别采用乳化沥 青和泡沫沥青 全深式再生特点 全深式再生特点 全深式就地复拌冷再生技术主要以乳化沥青和泡沫沥青 必要时可添加水 泥 石灰等稳定剂 为粘结剂 就地冷再生机则结合了稳定土拌和机的拌和功 能与铣刨机的切削翻松功能 稳定层就地复拌冷再生技术主要适合于轻交通量 道路稳定层的再生改造工程 并具有施工速度快 成本低 环保节能等优点 11 与上述面层就地冷再生技术相比较 就地复拌冷再生技术的主要特点是能够适 应道路深层的再生改造要求 对路面基层进行再生处理时 拌和深度范围一般 为 12 20cm 处理土路基稳定层时 拌和深度可达 40cm 全深式就地复拌冷再生的工作原理 全深式就地复拌冷再生的工作原理 当冷再生机向前行进时 工作 转子同时不断旋转翻松旧路面材料 并通过软管向转子的拌和腔喷入适量的水 水量由微机精确控制 工作转子使水与再生材料充分拌和 以便获得最佳含水 量并达到最高的压实密度 根据不同的再生设计 可将水泥稀浆 乳化沥青