公路沥青路面清洁化就地热再生技术应用2020

公路沥青路面清洁化就地热再生技术应用研究重庆交通大学

郭小宏国家二级教授中国工程机械学会路面与压实机械分会副理事长中国工程机械协会筑路机械分会副会长全国沥青路面再生技术联盟专家组副组长重庆市公路学会施工管理分会副主任202

年0

月2

日

·安徽合肥交

流

提

纲1沥青路面就地热再生技术类型2

清洁化就地热再生的技术机理与工艺原理3

清洁就地热再生技术的特点与要求4

项目的技术经济与环保效益一

沥青路面就地热再生技术类型按再生方式，它可以分复拌再生、加铺再生两种方式。复拌再生—指将旧沥青路面进行加热、铣刨，就地掺入一定数量的再生剂、新沥青、新沥青混合料，经热态拌合、摊铺、压实成型。➢

工艺过程一

沥青路面就地热再生技术类型加铺再生—指将旧沥青路面进行加热、铣刨，就地掺入一定数量的再生剂、新沥青混合料拌合形成再生混合料，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。➢工艺过程一

沥青路面就地热再生技术类型按加热方式分：热风加热与辐射加热；按供热压力分：负压循环与正压直吹。二

清洁化就地热再生的技术机理与工艺原理1

什么是清洁化养护技术清洁化沥青路面就地热再生技术表现在：施工不需要铣刨，通过加热、耙松、添加再生剂以及视旧路面情况添加少部分新料，即可生产出满足要求的热再生沥青混合料；在治愈路面病害的同时，既可实现旧路面材料100%循环利用，在养护作业中又不对环境产生二次污染；保证适宜的现场作业环境，避免溢出热风对周边植被的烘烤。这是一种清洁、快速的沥青路面预养护技术。二

清洁化就地热再生的技术机理与工艺原理RAP惰气循环加热技术2技术机理RAP-Inert

gas

cycle

heating

technology(1)“RAP惰性气体循环加热技术（简称：RAP惰气加热技术

RAP-IGCH）”：针对沥青路面与RAP料的加热要求，采用低热源、长大加热空间、惰性气体热风循环加热技术，将旧路面与RAP料进行有效加热，能够基本实现热再生混合料温度的“三个一致”：粗、细料外表温度一致，粗、细料内部温度一致，单一颗粒料内外温度一致的一种RAP料绿色加热技术。二

清洁化就地热再生的技术机理与工艺原理低热源－向地面持续提供温度400℃--500℃热风，并使热风能携带稳定的热能。长大加热空间－路面和RAP料在与热风充分接触中，从热风中吸收热能的地方，是路面和RAP料与热风实现热交换的地方。RAP料吸热方式－热传导：在单一颗粒料内。热辐射：在热风与不同颗粒旧料之间。热对流：在热风与不同颗粒旧料之间。热再生混合料温度的“三个一致”十分重要RAP料吸热条件－单一颗粒料表面与内部、颗粒旧料表面与内部，必须存在温度梯度－这决定了热交换强度。必须的热交换空间与时间－这决定了热交换的面积与热量。RAP料加热的约束条件－避免RAP料内旧沥青的老化。旧沥青的老化－避免高热源、高温热气。－避免高温热气与充分的氧气和RAP料充分接触。二

清洁化就地热再生的技术机理与工艺原理阶梯式加热保温技术(2)RAP-Step

heatingandtemperature

raising

technology“沥青路面阶梯式加热保温技术（简称：阶梯式加热保温技术

RAP-SHTR）”：针对沥青路面与RAP料的加热要求，依据RAP惰气循环加热技术原理，按照热量在旧路面与RAP料中传递的规律，对旧路面与RAP料进行阶梯式持续加热与保温，实现热再生混合料温度“粗、细料外表温度一致，粗、细料内部温度一致，单一颗粒料内外温度一致”的一种绿色就地快速加热技术。二

清洁化就地热再生的技术机理与工艺原理3工艺原理①

旧路面加热工艺与各个工序的加热梯度控制；②

实时控制再生混合料搅拌的均匀性（集料、温度、油石比）；③

耙松时下顶面的温度、摊铺前下顶面的温度与再生混合料的出料温度。三

清洁化就地热再生技术的特点与要求1

清洁化就地热再生技术的特点清洁化就地热再生技术（Clean

Maintenance

Technology

of

Hot

Air

Negative

Pressure

Cyclic

on-site

Thermal

Regeneration。简称

Clean

HANP）。本技术是将沥青路面多种病害作为一个综合体，利用热风负压循环加热、热耙松与加热复拌技术，将旧路面材料与新沥青、再生剂（添加剂）、新沥青混合料就地热拌合、就地摊铺与碾压，全面恢复沥青路面路用性能的一种清洁化养护技术。本技术主要包括三个环节：①前期准备：包括旧路况调查、再生沥青混合料设计等。

②施工作业：主要包括施工过程中对人机材的协调；就地再生机组工作参数调整与作业状态协调；新沥青、再生剂、燃油的计量；对旧路面加热温度与梯度、热铣刨温度与梯度的控制，热铣刨深度与宽度、以及新沥青、再生剂、新沥青混合料的添加量的控制、再生混合料的复拌、摊铺、碾压温度与梯度的控制；再生沥青混合料路面与原路面接缝的处理，作业环境控制等。③后期检验评价：包括对再生后的路面进行现场与室内检测，以评价施工质量。三

清洁化就地热再生技术的特点与要求2技术核心

：工程质量与作业环境质量①

工程质量控制：再生混合料设计、过程温度与拌和。三

清洁化就地热再生技术的特点与要求2技术核心：②

作业环境质量控制：厂界温度、热风外溢与废气集中排放。保证适宜的现场作业环境质量，避免厂界周边的植被溢出热风烘烤、确保厂界外环境质量与安全

。厂界定义为：就地热再生设备施工时，纵向与设备最外侧零部件相距0.11米距离的设备两侧范围。具体为：作业环境控制范围：1

两侧厂界温度：距地面0米、1米、2米处，温度不大于50℃。2

两侧厂界热风：距地面0.10米处与紧邻加热室侧上方，基本无热风外溢。3

两侧厂界废气：各设备的加热室（包括集中式加热室和分布式加热室）两侧紧邻处或加热室上方1米处，烟气中氮化物、硫化物、碳化物的含量，应小于规定值。4

废气集中排放处：烟气中氮化物、硫化物、碳化物的含量，应小于规定值。三

清洁化就地热再生技术的特点与要求三

清洁化就地热再生技术的特点与要求新路面与原路5个面的热连接3作业环节：四个重要环节。①

使用路面加热机，按一定温度与梯度要求，将旧路面进行加热软化，形成表面至表层下4cm处180℃～80℃的温度分布。②

使用加热耙松机，将旧路面热铣刨至预定深度。在对旧路面持续提供热量、保持要求的温度与梯度的同时，按路面预定深度与宽带进行热耙，原路面耙松后，下顶面温度保持在80℃左右。③

使用加热复拌机，将新旧混合料分路输送、计量并与新沥青、添加剂等进行机内混合与热搅拌，形成再生沥青混合料，按要求的出料温度（120℃～150℃），向摊铺机提供再生混合料。机内热搅拌，实现了新旧混合料、再生混合料温度均匀，并保持一定的出料温度。加热复拌机的加热室与提温器，应使混合料中的水分进一步挥发，混合料整体温度升高到120℃以上，下顶面温度保持在80℃～90℃以上。④

使用摊铺机与压实设备，将再生混合料摊铺、压实，形成沥青混凝土路面。摊铺机将再生混合料摊铺后，压实设备随即对再生混合料铺层进行压实，形成新的沥青混凝土路面。由于对原路面进行阶梯式的持续加热与保温，再生混合料摊铺前，旧路面的铣刨面（包括立面和下顶面）温度均在80℃～90℃之间，再生混合料经压实设备碾压后，实现了新路面与原路5个面的热连接，形成的新路面，路用性能满足国家规范要求。三

清洁化就地热再生技术的特点与要求4施工技术体系三

清洁化就地热再生技术的特点与要求（1）Clean

HANP

再生混合料配合比设计旧沥青路面的使用情况、病害情况各具特点，所以对“在旧路面材料中加入的新沥青、沥青再生剂以及新沥青混合料”的品种、剂量和类型也不同，这样，“恢复和改善沥青混合料性能和沥青路面路用性能”的具体技术方法具有显著的地域特点。经过课题组研究得到：①

具有显著的地域特点的就地热再生混合料设计参数，对整个就地热再生沥青混合料的设计，不具备普遍性；②

就地热再生沥青混合料设计的指导思想和设计流程，具备普遍性。所以课题组认为：①

Clean

HANP

技术在沥青路面养护中，应用成功的第一个技术保障，是结合依托工程旧沥青路面的情况，有针对性的进行了再生混合料设计。②

在进行再生混合料组成设计之前，首先确定再生沥青混合料的类型。③

Clean

HANP

要求百分百再利用原有路面材料，因此就地热再生混合料的组成设计方法有别于新沥青混合料。三

清洁化就地热再生技术的特点与要求（2）Clean

HANP

施工作业的关键①

旧路面加热工艺与各个工序的加热梯度控制；②

实时精确控制再生混合料搅拌的均匀性（集料、温度、油石比）；③

再生混合料的出料温度与摊铺前下顶面的温度。新料、RAP料、新沥青与添加剂多路输送、提温与分别计量，

耙松方式、耙松温度与作业速度多

级

柔

性

加

热

适

应

了RAP

料对加热技术要求（加热、保温、热透、不焦、减排）的适应性间隙搅拌，对再生混合料配比的精确与出料温度提供了保证；热风负压循环，保证了再生混合料生产的清洁化与下承层表面温度大于80℃；良好的混合料出料温度与下承层表面温度，为摊铺压实提供了优良的作业环境。的相适应，对理想

RAP

料垄的形成，起到保障作用（保温、热透、保护集料的完整性）。三

清洁化就地热再生技术的特点与要求（3）规范化养护--《清洁化就地热再生养护工法》工法应根据各地的气候特征与路面性能特点，提出了实施

Clean

HANP

时的技术关键及相关规定。包括：施工工艺流程、原路面调查、材料与设备、热再生混合料配合比设计、就地热再生施工、施工质量管理、安全措施、环保措施等十个方面。并应结合工程实例，对

Clean

HANP

的应用，进行详尽的说明。15四

项目的技术经济与环保效益1技术效果：结合山西

XX

高速试验段的应用看：通过现场调查采集数据，该路段常见路面病害类型包括龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、坑槽、松散、沉陷、车辙等。通过

Clean

HANP

处治过的路面，路面行驶质量好、抗滑能力增大，其它路用性能也均能满足规范要求，同时还具有沥青路面层间连接好等优点。从技术角度来看，

Clean

HANP

适用于山西高速公路沥青路面养护，养护质量满足国家规范要求。同时又能达到减少环境污染、节约成本的目的。2

经济效果：以YTGL（二级路）就地热再生养护（25公里）为例，

Clean

HANP

与路面病害修复功能相近的薄热拌沥青混凝土罩面（THMO）技术相比较：①

节约集料与沥青费：节省新集料92.58kg/m2、节约新沥青4.97kg/m2。仅本次25公里养护，节约新集料20738吨，节约新沥青1113吨；按应用时的价格计算，节约的集料与沥青费用约713万元。②

节省人工费：由于施工速度较快，摊销的人工费为0.58元/m2。人工费节约约5.46万元。③

增加机械费：增加机械投入，本工程增加机械费用摊销为147万元。④

增加沥青再生剂费：新添添加剂--沥青再生剂0.15kg/m2，再生剂20000元/吨，本工程增加沥青再生剂合计562500元。⑤

工料机共节省费用：工料机共节省费用=713.557+5.46-147-56.25=515.767万元综上计算，以YTGL为例，

Clean

HANP

较传统养护技术（THMO）共节省工料机费用515.767万元。说明

Clean

HANP

与其他路面养护技术相比，在YTGL运用中具有良好的经济效益。四

项目的技术经济与环保效益3

社会环境保护效益：与

THMO

技术相比较，利用

Clean

HANP

进行沥青路面养护，社会环境效益表现在：①

可以将原路面废旧沥青混合料再生循环利用。由于100%利用了原沥青路面材料，减少了新沥青和砂石材料、能源的消耗量，并有利于缓解沥青混凝土路面翻修所产生的废料及废料堆弃问题，减少污染排放，提高能源效率。②Clean

HANP

对公路交通的干扰小。施工时占用的工作面小，施工中作业范围仅为4.5×80

m，并以1.5～5m/min的速度向前推进。施工不中断交通，施工完可以快速开放交通，对公共交通的影响小，施工过程中所产生的振动、噪声污染比较小。③

Remixing

HIR

资源消耗小、CO

排放量较少。若选取沥青、集料、燃油使用量、CO

排放量四个指标，将与THMO技术进行比较，22经试验、计算可知，采用Clean

HANP

进行路面养护可以：（1）节约新材料。节约新集料92.58kg/m2；节约新沥青4.9