沥青路面再生技术的应用及其社会经济效益分析.doc

沥青路面再生技术的应用及其社会经济效益分析第8卷第5期2011年10月现代交通技术ModemTransportationTechnologyVOI.8NO.5Oct.2011沥青路面再生技术的应用及其社会经济效益分析胡小告(安徽省公路管理局,安徽合肥230022)摘要:常规的沥青路面养护维修方式会产生大量的旧沥青路面废弃材料.对环境造成不良影响.不仅增加了工程投资,也造成巨大的资源压力.该文以安徽省干线公路沥青路面再生技术为例,分析了沥青路面厂拌热再生技术,水泥就地冷再生技术,全深式厂拌冷再生技术在安徽省干线公路养护维修中所带来的巨大社会,环境和经济效益.关键词:沥青路面:再生技术:效益分析中图分类号:U416.217文献标识码:A文章编号:16729889(2011)05002705ApplicationErconomicandSocialBenefitsAnalysisofAsphaltPavementRecyclingTechniquesHuXiaogao(AnhuiHighwayAdministrationBureau,Hefei230022,China)Abstract:Theusualmaintenancemethodsofasphaltpavementcausemuchwastesandharmfuleffectsonenvironment,andbringresourcespressure.Thispaperanalyzesapplicationofoldasphaltpavementrecyclingtechniqueswithspecifichotasphaltplantmixingrecycling,onsitecoldrecyclingandfulldepthplantmixingcoldrecyclingforhighwaymaintenance,whichcauseeconomic,socialandenvironmentalbenefits.Keywords:asphaltpavement;recyclingtechnique;benefitanalysis1概述截至2009年底,安徽省公路总里程已达149183km.按行政等级划分,其中国道5009km,省道7313km,县道23960km,乡道36230km,村道75667km,专用公路1004km;按公路等级划分,其中高速公路2810km,一级公路475km,二级公路10312km,三级公路15198km,四级公路110629km,等外公路9759km.在安徽省现有公路中.沥青混凝土路面6511km,沥青碎石及沥青灌人式路面34087km.安徽省干线公路主要由二级和三级公路组成,很多道路由于超期服役,已出现大量病害,需要及时进行养护和维修.按照沥青路面平均使用寿命10年,每年沥青路面维修量占10%计算,全省每年将产生400多:l亍t废旧沥青混合料,新铺沥青面层及基层则需开采石料1700多万t.废弃老路面,新铺沥青路面,不仅增加了工程投资.而且会对环境造成不良影响,带来巨大的资源压力:而应用沥青路面再生技术,既可以重复利用旧沥青路面废弃材料,防止废料对弃置场所及其周边环境的污染,又可以减少沥青使用和石料开采量,从而在降低工程造价的同时,有效地保护了自然景观和生态环境.2沥青路面再生关键技术及再生方案选择2.1沥青路面再生技术研究概况及其关键技术安徽省公路管理局于2005年开始沥青路面再生技术的研究工作,研究项目依托了8个实体工程作者简介:胡小告(1964一),男,安徽桐城人,高级工程师,主要从事公路工程建设管理工作.?28?现代交通技木2011年路段:G105太湖至宿松段,G105朱巷至马店段,G104滁州K1041一K1043段,G104滁州至汊河段,$303江苏省界至宿州段,G318殷汇至大渡口段,$212黄墩至麦元段和$321朱畈至江口段.在对安徽省干线公路沥青路面现状进行调查分析的基础上.研究出了适合于安徽省干线公路的沥青路面再生技术方案,并在依托工程中加以应用.研究成果显示,沥青路面厂拌热再生技术,水泥就地冷再生技术,全深式厂拌冷再生技术这3项核心技术的技术方案可行,质量稳定,可以在安徽省干线公路中进行广泛的推广应用,并会带来巨大的经济,社会和环境效益.下面对这几种关键技术加以介绍.2.1.1厂拌热再生施工关键技术厂拌热再生适用于对各等级公路回收沥青路面材料(RAP)进行热拌再生利用,再生后可用于沥青面层及柔性基层.(1)厂拌热再生沥青混合料配合比设计厂拌热再生混合料中回收沥青路面材料(RAP)的掺配比例取决于RAP料中的沥青含量,老化程度,再生混合料的性能要求与拌合设备的类型.混合料设计方法有马歇尔设计方法,Superpave设计方法和GTM设计方法,一般应选择马歇尔设计方法,当采用其他方法进行配合比设计时.应进行马歇尔配合比设计验证.对于安徽省干线公路厂拌热再生项目.若不掺加再生剂.RAP掺量通过不同掺配比例的混合沥青性能试验来确定.若掺加再生剂,从混合沥青级配稳定性考虑,旧沥青用量不得大于40%.再生后沥青60动力粘度控制在180700Pa?S之间为宜.(2)拌合设备选型及改造厂拌热再生拌合设备分为间隙式,连续式2种.其中.间隙式拌合设备包括:RAP直接加入搅拌缸式,增加简单旧料添加装置式,第二烘干筒式;连续式包括:顺流料帘式,中置燃烧器,加长烘干筒式,三套筒式,双滚筒式.鉴于间歇式厂拌热再生设备计量精确及便于利用现有设备的优点.厂拌热再生沥青混合料拌和机推荐采用带有双干燥滚筒间歇式拌和楼,或加装高位独立干燥滚筒的普通间歇式拌和楼引.2.1.2水泥就地冷再生施工关键技术全深式就地冷再生适用于各等级公路旧沥青路面,再生后可用于各个等级公路的基层及底基层(1)设备选择沥青路面就地冷再生所需要的施工机械主要有:冷再生主机,专用配套机械和通用配套机械3部分.目前国际上就地冷再生设备中具有代表性的产品有:德国维特根生产的WR2500,2200CR等系列及宝马生产的PH121,美国埃盟泰国际有限公司生产的奔能挑战者460型:国内主要是德工生产的WB525型和徐州锐马重工机械有限公司生产的WR2400型6-71.通过考察课题组选用了德国维特根公司生产的WR2500型路面冷再生机.(2)再生结合料选择综合考虑再生结合料的价格,应用场合,再生结合料性能,政策等因素,推荐安徽省干线公路使用水泥作为再生结合料.2.1.3全深式厂拌冷再生施工关键技术(1)设备选择全深式厂拌冷再生工艺的施工机械由路面铣刨机,破碎筛分机,再生拌和机(普通水泥稳定碎石拌和机),运输车辆,路面摊铺机及压路机等共同配合,完成全部冷再生作业.全深式厂拌冷再生工艺的最大特点是能够保证再生混合料的生产质量,混合料级配,再生结合料的用量以及拌和均匀程度等均由再生拌和设备自行控制.(2)配合比设计按照现行公路路面基层施工技术规范水泥稳定土混合料设计方法进行配合比设计.2.2沥青路面再生方案选择旧沥青混合料的再生利用要坚持3E的原则,即技术性(Engineering),环境性(Environmenta1)和经济性(Economic).通过原路面调查及评定,结合3E原则,评价老路是否适宜再生,适宜采用什么再生方式.本文从路面厚度,原路面材料下承层和再生技术的适用性等方面提出一般性判定依据.2.2.1从路面厚度考虑沥青面层厚度在5am以下的老路路段,由于沥青面层较簿,回收价值低,一般作为就地冷再生使用.沥青面层厚度在5am及以上的老路路段,可以采用多种再生方式,宜从老路面原材料的性质,及路段的长度等方面综合考虑选择,首先推荐进行热再生.次之进行全深式就地冷再生,最后进行全深式厂拌冷再生.沥青面层厚度大于7cm的老路路段如进行全深式就地冷再生需铣刨一部分,以免沥第5期胡小告:沥青路面再生技术的应用及其社会经济效益分析?29?青材料的比例过高而影响冷再生混合料的强度.2.2.2从老路路面结构性质考虑(1)贯入式沥青面层对于使用年限过长,集料粒径偏大,沥青老化严重的贯人式沥青面层.一般不适宜采用热再生方案,可以采用冷再生方案.(2)沥青碎石面层对于沥青碎石面层的路段.只要厚度满足要求,一般建议采用厂拌热再生.对于采用上拌下灌的沥青路面.可以对上面层铣刨后通过厂拌热再生再生利用.下面层采用就地冷再生;也可以采用挖掘机将沥青面层挖出.收集后采用厂拌冷再生方案.(3)沥青混凝土面层沥青混凝土面层一般使用年限不长.沥青老化不严重,回收沥青路面材料(RAP)级配和油石比相对较稳定.对于大,中修路段的沥青混凝土面层铣刨或挖除的回收沥青路面材料(RAP),应采用厂拌热再生技术.从下承层的承载能力及损坏深度考虑,全深式就地冷再生与全深式厂拌冷再生的选择主要是看老路面改造是否需要对基层补强及老路的病害处置情况,如需补强并且基层的病害严重,只能采用全深式厂拌冷再生,反之采用全深式就地冷再生.从纵面线形考虑,对于道路纵面线形较好,不需要进行调坡的路段,宜采用全深式就地冷再生:对于一些老路纵向线形较差.需要进行调坡的路段,可以采用全深式厂拌冷再生方案.从再生技术的适用性角度考虑.下列情况原则上不宜采用厂拌热再生:在选定的再生路段集料粒径偏大,沥青老化严重;回收沥青路面材料(RAP)中集料不满足沥青混凝土或沥青碎石的集料要求.下列情况原则上不宜采用全深式就地冷再生:在选定的再生路段及再生深度范围内.存在过多超粒径颗粒(最大粒径超过10cm的砂砾或铁渣等),会对铣刨转子造成损害的道路;路面病害较多,路基变形严重,强度不足的路段;旧路面基层无骨料(石灰土,二灰土基层等).下列情况原则上不宜采用全深式厂拌冷再生:回收沥青路面材料(RAP)或回收混合料中集料不满足水泥稳定碎石的集料要求;回收混合料时,旧路面基层无骨料(此时只能回收沥青路面材料(RAP)进行厂拌冷再生).3沥青路面再生技术应用的经济社会效益分析3.1经济效益分析3.1.1厂拌热再生技术的经济效益分析sRAP(旧沥青混合料)材料的成本核算:RAP材料可通过对旧沥青面层铣刨后运输至拌和场获取.按现行铣刨23am油面层价格为23元(包括铣刨,运输)计算,每吨RAP材料的生产成本为40.8(100/2.45)元.现以热再生沥青混合料中掺加30%RAP材料的AC一20型再生沥青混合料为基础进行分析,结合当地材料单价对生产每千t普通沥青混凝土和厂拌热再生沥青混凝土进行经济比较,见表1,:从表中结果可见,生产每千t热再生沥青混凝土混合料(30%RAP材料),可节约59413元.每吨节约费用59.41元:按目前沥青混凝土成品价格1000元/m计算,可节省生产成本14.56%.厂拌沥青热再生主要用于路面下面层.安徽省现行新改建道路沥青路面下面层多为6am厚.按每年的道路维修面积计算.将节约工程投资2.89亿元.表1AC一20普通沥青混合料与热再生沥青混合料(30%RAP)成本对比表(每千t)7一soooso矿19.24t(;2ints.9燃料油5000元/t6.5t325007.5t37500电1元/kW2000kW20002400kW24004s,.54o.s元,t.oo3122403.1.2水泥就地冷再生的经济效益分析s研究成果显示,利用旧路面45em沥青面层与老路基层进行就地冷再生,其抗裂性能大大提高,各项技术指标均能满足规范和设计要求,工程?3O?现代交通技iti2011年质量稳定.其价格为:添加3am骨料3l元/m,不添加骨料29元/mz:按安徽省目前市场材料价格,常规20am厚水稳基层单价为39元/m,再加上老路病害处理费用.老路改建水稳基层单价约为41元/m.采用水泥就地冷再生技术实施路面基层每ITI节约11元(再生价格按平均30元/m)9-10.若全省每年需要维修的沥青道路,铣刨部分沥青面层作为厂拌沥青热再的RAP材料(146万t),剩余面层(剩余261万t.按国省道面积2722万ITI计算,平均厚为4cm,满足就地冷再生需求)与基层均进行就地冷再生(高速公路除外),将节约工程投资27220000xl1=2.99亿元.3.1.3全深式厂拌冷再生的经济效益分析s全深式厂拌冷再生是将旧沥青路面RAP材料掺人基层混合料中,以充分利用原有道路筑路材料,并提高基层的抗裂性能,其经济性主要体现在对原材料的节省和水泥剂量的减少上.根据研究成果,全深式厂拌冷再生混合料中水泥含量一般为3%.20cm厚冷再生水稳基层中可掺人约5cm厚旧路面层材料.即25%RAP材料,每1000m厂拌冷再生基层(20cm厚)中可掺人110tRAP材料.RAP材料可通过机械挖除运送至拌和站内破碎获取,每吨成本约15元.现以20am厚厂拌冷再生水稳碎石掺入25%RAP材料为基础进行分析,结合当地材料单价对生产每1000mz普通水稳碎石与厂拌冷再生水稳碎石进行经济比较.见表2:表220am普通水稳碎石与厂拌冷再生水稳碎石(25%RAP)成本对比表(每1000mz)参考材料名称单价/(元?t)普通水稳碎石材料用量/t费|兀材料用量/t费用/兀级配石料4519845331(14895水泥ss.sss.合计差价/元28794215722879421572=7222从表中结果可见,每生产l000ITI(20am厚)厂拌冷再生水稳碎石(25%RAP材料),可节约7222元:按目前普通水稳碎石39元/m计算,掺入RAP材料(25%)可节省生产成本18.51%.折算成RAP材料用于厂拌冷再生水稳碎石直接经济效益,即每使用1tRAP材料可节约费用7222/110=65.65元.若全省每年407万tRAP材料除146万t(33060000x0.06x2.45x30%=146万吨)用于厂拌热再生,其余部分261万t均用于厂拌冷再生,将节约工程投资2610000x65.65=1.71亿元.3.1.4再生技术组合的经济效益分析沥青路面再生技术研究已取得显着的成果.适合于安徽省的再生技术方案主要有:厂拌热再生,就地冷再生,厂拌冷再生,如何进行再生技术方案组合,使其在全省范围内产生最大化的经济效益应进行分析.从以上各再生技术方案的经济效益分析可见,厂拌热再生只利用全省407万tRAP材料中的146万t,可减少2.89亿元工程投资,经济效益最为显着,因此,在全省范围内应尽可能多地利用RAP材料进行厂拌热再生;水泥就地冷再生技术每年可减少工程投资2.99亿元,经济效益明显,同时减少大量的石料开采,节省资源,社会效益显着,亦应在全省范围内大力推广.此2种再生技术方案组合,每年将节约工程投资5.88亿元.对于不适合采用就地冷再生技术的道路,应利用旧路面的RAP材料进行厂拌冷再生.即使按最不利的经济效益考虑,热再生后剩余的RAP材料全部进行厂拌冷再生,每年仍可减少工程投资1.71亿元,与厂拌热再生技术进行组合,每年亦将节约工程投资4.60亿元.综上所述,全省沥青路面道路维修面层采用厂拌热再生技术,基层采用就地冷再生或厂拌冷再生,每年将节约工程投资4.6O5.88亿元.3.2社会环境效益分析3.2.1资源节约效益截止2009年底.安徽省共有沥青混凝土路面6511km(其中高速公路2779km),沥青碎石及沥青灌人式路面34087km,路面宽21m,12In,9m,7m,6m不等,面层厚度主要为18am,7am,5cm.按照沥青路面使用寿命10年计算,每年需要维修的道路占总里程的10%,共4060km.按高速公路路面宽21m,国省干线沥青混凝土路面宽91TI,沥青碎石及沥青灌入式路面宽7m计算,每年需维修的道路面积达3306万m.传统的道路维修方法为揭除面层后加铺基层和面层.按高速公路上面层厚4am,沥青混凝土厚第5期胡小告:沥青路面再生技术的应用及其社会经济效益分析?31?7cm,沥青碎石厚5cm计算,每年将产:生旧沥青混合料废料407万t(沥青路面取2.45t/mz);加铺一层20cm基层需混合料1296万t(除高速公路外的加铺面积为2722万m,水稳基层取2.38t/mz).新加铺面层和基层.每年需开采石料1703万t.按添加30%RAP料,RAP料油石f:匕4%计算.每年可节约沥青4.7万t.3.2.2环境保护效益传统的道路维修方式对原有老路材料未加以充分利用,要么废弃,要么埋置在路基内,不仅浪费资源,而且占用土地,造成严重的环境污染.据调查资料表明,沥青由于其化学惰性使其在自然环境下极难降解,长期影响堆填区及其周边的生态和饮用水的质量.在对环境要求日益严格的今天.沥青路面再生技术减少石料,沥青开采.保护自然资源和生态环境,减少了对环境的不利影响.老路废料不仅占用大量的土地资源,而且污染环境.3.2.3其它社会效益当道路经过山区和村镇时,如采用传统的改造方案,将提高路面标高,不可避免地占林,占地,造成村镇路段排水困难,实施起来难度大,而采用沥青路面再生技术可避免上述困难.沥青路面冷再生技术,给筑路工人带来了极大的切身利益.由于施工不存在沥青烟气,筑路工人不用担心透过皮肤吸收或呼入沥青烟气中所含的有害物质,与热拌沥青混合料摊铺作业相比,筑路工人可以在较适宜的环境下工作,不必再去克服高温作业环境,减少发生职业病的可能性及社会福利方面不必要的开支;不需加热保温,节约能源消耗,避免了集料,RAP料烘干时的粉尘问题;大大缩短施工工期,减少由于道路阻塞而耽误的时间,同时降低了交通事故发生的可能性:就地冷再生能够节省运输成本,减少车辆尾气排放.c匈4结语沥青路面再生技术在安徽公路中的应用研究分析显示.沥青路面再生技术综合应用.每年可为安徽公路养护维修节约工程投资4.585.86亿元,减少废料排放400万t,石料开采1700万t.这样既