摘姜 本文從瀝青路面再生技術的發展及國內外應用現狀出發 首先介紹了路面再生原理 及再生技術的分類 并對就地冷再生技術與就地熱再生技術 廠拌熱再生技術 廠拌冷 再生技術進行了方案比較研究 綜合評價了就地冷再生技術的優點 不僅不需要加熱 節約了能源 還不需要運輸原材料 是我國道路改建大修的首選 在此基礎上 詳細闡 述了瀝青路面就地冷再生技術的原理 特點和適用條件 接著重點分析了就地冷再生技術的工藝過程及質量控制 對水泥 乳化瀝青 泡沫 瀝青三種添加劑的選擇進行分析 對施工工藝中加水工序的先后進行了分析 并以京福 公路的舊路改建工程中鋪筑的2 0 0 m 試驗路段采用了水泥為添加劑 先加水施工工藝為 例 證明其工藝簡便 質量可靠 然后重點研究了就地冷再生設備的結構性能特點 并 對國內外瀝青就地冷再生設備進行了詳細介紹 且進行了對比分析 提出了改進建議 并進一步在選型組合中應用排隊論建立了就地冷再生主機一初壓壓路機合理匹配模型 提出就地冷再生主機經選型后與后續初壓壓實機械效率合理匹配關系 最后 對就地冷再生技術的經濟效益及社會環境效益進行了深入分析 實踐證明 就地冷再生技術優勢突出 不僅施工工序簡便 而且能節約2 0 一3 0 的費用 經濟效 益可觀 有很好的發展前景 總之 就地冷再生技術的應用必將節約大量的資金 減輕環境污染 其不僅對交通 干擾小 改善路面級配 降低孔隙率 還能延緩路面老化 給我國舊瀝青路面改建帶來 不可估量的經濟效益和社會效益 關鍵詞 瀝青路面 就地冷再生 施工工藝 設備性能 a b s t r a c t a tf i r s t b a s e do nt h ec u r r e n ts i t u a t i o no fd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fa s p h a l t c o n c r e t es u r f a c er e c y c l i n gt e c h n o l o g y t h ep r i n c i p l eo f r o a dr e c y c l i n ga n dt h ec l a s s i f i c a t i o no f r e c y c l i n gt e c h n o l o g i e sa r ei n t r o d u c e d t h et e c h n o l o g i e so fc o l di n p l a c er e c y c l i n g h o t i n p l a c er e c y c l i n g h o tm i xp l a n ti n p l a c er e c y c l i n g c o l dm i xp l a n ti n p l a c er e c y c l i n ga r e b e i n gc o m p a r e da n ds t u d i e d t h ed i s a d v a n t a g e so fc o l di n p l a c er e c y c l i n gt e c h n o l o g ya r e e s t i m a t e ds y n t h e t i c a l l y i td o e s n tn e e dt oh e a tw h i c hc a ns a v ee n e r g y a n di ta l s od o e s n t n e e dt ot r a n s p o r tr a wm a t e r i a l i ti st h ef i r s tc h o i c ef o rr e b u i l d i n ga n do v e r h a u l i n go fo u r c o u n t r y sr o a d t h e nt h ep r i n c i p l e f e a t u r e sa n da p p l i c a b l e c o n d i t i o n so fa s p h a l t p a v e m e n tc o l di n p l a c er e c y c l i n ga r ee l a b o r a t e di nd e t a i l t h i sp a p e rp u t se m p h a s i so nt h ep r o c e s sa n dq u a l i t yc o n t r o lo f c o l di n p l a c er e c y c l i n g t e c h n o l o g y t h ec h o i c eo ft h r e ea d d i t i v e s c o n c r e t e e m u l s i f i e da s p h a l ta n d f o a ma s p h a l t i s a n a l y z e d t h eo r d e ro ft h ep r o c e s so fa d d i n gw a t e ri sa n a l y z e d t h e nt a k et h e p r o j e c to f r e b u i l d i n gt h eo l dr o a do fj i n g f ur o a df o re x a m p l e t h e2 0 0 m o l dr o a df o re x a m i n a t i o nt a k e s c o n c r e t ea sc o n c r e t e a n da d d sw a t e ra tf i r s t w h i c hp r o v e st h a tt h ep r o c e s si ss i m p l ea n d c o n v e n i e n ta n dt h eq u a l i t yi sc r e d i b l e t h e nt h es t r u c t u r ep e r f o r m a n c ef e a t u r e sa r es t u d i e d w h a t sm o r e a s p h a l tc o l di n p l a c er e c y c l i n ge q u i p m e n t sa th o m ea n da b r o a da r ei n t r o d u c e d s e l e c t i v e l ya n dac o m p a r a t i v ea n a l y s i si sd o n e a n dt h em o d i f i e da d v i c ei ss u g g e s t e d w h a t s m o r e t h er e a s o n a b l em a t c h i n gm o d e lb e t w e e nr o a dr o l l e ra tf i r s tr o l l i n ga n d m a i nm a c h i n eo f c o l di n p l a c er e c y c l i n gi sb u i l tu s i n gt h eq u e u i n gt h e o r y a n dt h er e a s o n a b l er e l a t i o n s h i p b e t w e e nm a i n f r a m eo fc o l di n p l a c er e c y c l i n ga f t e rt y p ec h o i c ea n dr o a dr o l l e ra tf i r s tr o l l i n g i ss u g g e s t e d a tl a s t c o l di n p l a c er e c y c l i n ge n g i n e e r i n gd i v e r t i o na n dc o n t r o la r ee l a b o r a t e d i ti s p r o v e dt h a tt h ea d v a n t a g e so fc o l di n p l a c er e c y c l i n gt e c h n o l o g yi so u t s t a n d i n g a n dt h e c o n s t r u c t i o np r o c e s si ss i m p l ea n dc o n v e n i e n t w h a t sm o r e i tc a ns a v em o n e yb y2 0 3 0 a n de c o n o m i cb e n e f i ti sc o n s i d e r a b l e i nb r i e f t h ea p p l i c a t i o no fc o l di n p l a c er e c y c l i n gt e c h n o l o g yc a ns a v eal o to ff u n d sa n d a l l e v i a t et h ep o l l u t i o no fe n v i r o n m e n t a n dt h ei n t e r f e r e n c et ot r a f f i ci ss m a l l a l s oi tc a n i i i i m p r o v et h er o a dg r a d t i a t i o n a n dr e d u c et h er a t i oo fh o l ea n dc r a c k f o rt h em o r e i tc a n a l l e v i a t et h er o a da g i n g a n dt h e nm a k ei m m e a s u r a b l ee c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i tf o ro u r c o u n t r y sa s p h a l tr o a dr e b u i l d i n g k e yw o r d a s p h a l tp a v e m e n t c o l di n p l a c er e c y c l i n g c o n s t r u c t i o nc r a f t e q u i p m e n tp e r f o r m a n c e i v 論文獨創性聲明 本人聲明 本人所呈交的學位論文是在導師的指導下 獨立進行研究工 作所取得的成果 除論文中已經注明引用的內容外 對論文的研究做出重 要貢獻的個人和集體 均己在文中以明確方式標明 本論文中不包含任何 未加明確注明的其他個人或集體已經公開發表的成果 本聲明的法律責任由本人承擔 論文作者簽名 細3 年j 月 7 日 論文知識產權權屬聲明 本人在導師指導下所完成的論文及相關的職務作品 知識產權歸屬學 校 學校享有以任何方式發表 復制 公開閱覽 借閱以及申請專利等權 利 本人離校后發表或使用學位論文或與該論文直接相關的學術論文或成 果時 署名單位仍然為長安大學 保密的論文在解密后應遵守此規定 論文作一 嘶 導師簽名 名擄 沙呦年夕 b o 兮g 辱f 其習日 1 月卵日 長安大學碩士學位論文 1 1 問題的提出及研究意義 第一章概述 1 1 1 問題的提出 目前我國公路建設發展迅速 至2 0 0 7 年底 高速公路總里程已達到5 3 9 萬公里 居 世界第二位 由于經濟的快速發展 交通量的不斷增長 致使車輛大型化及重載超載車 的比例不斷提高 使瀝青路面受到明顯的提前損壞 按照瀝青路面的設計壽命 1 0 1 5 年 和實際使用情況 從現在起 每年約有1 2 的瀝青路面需要翻修 舊瀝青混合料廢棄量 將達到2 2 0 萬噸之多 如能對其加以合理利用 每年可節省材料費3 億元以上 而且這 個數字是以每年以1 5 的速度增長的 2 l 因此 如何利用這些廢棄瀝青混合料 節省資源 和保護環境 就成為近年來道路工程技術人員研究的重要課題 研究瀝青路面再生技術 能在提高道路等級 保護環境 節省資源 重復利用廢棄 瀝青混合料方面而獲得的巨大的經濟效益和社會效益對國家的公路建設具有重要意義 同時 這項技術也是 可持續發展 戰略在公路建設中的具體體現 1 1 2 研究意義 盡管現在我國許多油田得到開發 石油工業有了很大發展 但生產的瀝青仍然供不 應求 瀝青的供應量尚不足需求量的2 3 因砂石料的生產地不均 特別是在缺乏砂石材 料的地區 由于砂石材料都是從外地經長途運輸而來 成本比較高 因此 我們需要找 到一種能夠有效利用大量廢棄路面材料的新技術 而瀝青路面再生技術不僅能夠利用舊 路面的廢棄材料節省瀝青 砂石等筑路材料 還能解決廢棄材料對空間的占用及對環境 的污染 具有簡化施工工序 節約工期等優點 再生技術可節省資源 獲得直接的經濟效益 并可保護生態環境 獲得社會效益 是一項利國利民的環保型新技術 據有關數據顯示 瀝青混合料再生利用 可節約材料 費用5 3 4 路面降低造價2 5 左右 瀝青節約5 0 如1 9 8 0 年美國使用了約5 0 0 0 萬 噸舊瀝青混合料 節約投資達3 9 5 億美元 3 1 據預測 1 0 年后 瀝青路面的大 中修產 生的舊瀝青混合料將達到1 0 0 0 萬噸 若采用瀝青路面的再生技術 每年可節約材料費1 5 億元 2 o 第一章概述 1 2 國內外再生技術研究概況 1 2 1 國外再生技術研究概況 國外對舊瀝青路面再生技術的研究一直頗為重視 而且技術相對成熟 歐美國家先 后出版了 瀝青混合料廢料再生利用技術 舊瀝青再生混合料技術準則 路面瀝青 廢料再生指南 等一系列規范 提出了適于各種條件下瀝青混合料再生利用的方法 并 且在再生劑開發 再生混合料設計 施工設備等方面的研究日趨深入 并且取得了相當 的成就 1 9 1 5 年瀝青路面再生技術的實驗研究首先在美國開始 但以后由于大規模的新道路 建設 這項技術沒有得到足夠的重視 1 9 7 3 年石油危機爆發 1 日瀝青路免材料再生利用 作為解決石油危機的一個重要對策措施 又重新引起人們的重視 1 9 7 4 年美國開始研究 這項技術 并且迅速在全國推廣應用 據美國聯邦公路管理局的統計 1 9 8 0 年2 5 個州 共使用了2 0 0 萬噸的熱拌再生瀝青混凝土 1 9 8 1 年4 0 個州使用的數量就達到3 5 0 萬噸 到1 9 8 5 年再生瀝青混合料的用量就猛增到近2 億噸 差不多為全部路用瀝青混合料的 一半 由于瀝青路面再生利用大有可為 為此 研究工作得到美國聯邦公路局的大力資助 1 9 8 1 年美國交通運輸研究委員會編制出版了 路面廢料再生指南 同年美國瀝青協會 出版了 瀝青路面熱拌再生利用手冊 1 9 8 3 年又出版了 瀝青路面冷拌再生技術手冊 這些表明美國的瀝青路面再生技術已經達到相當成熟的地步 日本從1 9 7 4 年開始進行瀝青路面再生技術的研究 1 9 8 0 年廠拌再生的熱拌混合料 累計已達5 0 萬噸 日本高速公路多數經歷的時間不長 需要翻修的數量不多 1 9 8 0 年 路面廢料總量約為2 6 0 萬噸 與同年全國瀝青混合料總需求量7 0 0 0 萬噸相比 僅占3 5 盡管如此 路面廢料再生利用的數量已超過5 0 1 9 8 4 年7 月 日本道路協會出版了 路面廢料再生利用技術指南 并且就有關再生技術編成了手冊 歐洲一些國家對再生技術的研究開展相對較晚 7 0 年代中期 聯邦德國 荷蘭 芬 蘭等國家相繼進行小規模試驗 并迅速推廣應用 相比之下 聯邦德國再生技術研究的 發展速度較快 居歐洲首位 聯邦德國在1 9 7 8 年已經將全部廢棄路面材料加以再生利 用 在芬蘭 現在幾乎所有的城鎮都組織舊路面材料的收集和儲存工作 過去再生材料 主要用于輕型交通的路面和基層 近年來 在重交通道路上也開始應用 法國公路局現 在對再生技術的研究也頗為重視 在高速公路和一些重交通道路的路面修復工程中開始 2 長安人學碩上學位論文 逐步推廣應用這項技術 澳洲a u s t r o a d s 在其1 9 9 7 年 瀝青再生指南 中指出 利用6 0 r a p 的瀝青混 合料使用壽命與傳統瀝青相同 而抗車轍能力卻得到增強 日本道路協會的 場拌再生 瀝青鋪裝技術指針 也認為 將再生熱拌瀝青混合料應用于條件苛刻的重交通道路 d 交通 路面結果表明 如果對再生熱拌瀝青混合料進行恰當的質量控制管理 鋪裝后的 性能與只用新料鋪裝的各種性能沒有區別 前蘇聯早就對瀝青路面再生技術進行了研究 而且1 9 6 6 年就出版了 瀝青混凝土 廢料再生利用技術的建議 一書 但實際應用甚少 1 9 7 9 年又出版了 舊瀝青混凝土再 生混合料技術準則 提出了適于各種條件下再生利用的方法 其中規定再生瀝青混合 料只可用于高級路面的基層和低級路面的面層 1 9 8 4 年蘇聯又出版了 再生路用瀝青混 凝土 一書 并在生產中廣為應用 僅列寧格勒市因推廣瀝青路面再生技術每年就可節 約瀝青材料達1 4 0 0 噸之多 可以看出 歐美國家特別重視舊瀝青再生技術的研究 他們在再生混合料的拌制工 藝 以及與之配套的各種挖掘 銑刨 破碎 拌和等機具的研制方面 都取得了很大成 就 已經形成了一套比較完整的再生實用技術 并且達到了規范化和標準化的成熟程度 有關資料情況如表1 1 所示 表1 1國外在舊瀝青路面再生方面的技術資料 時間 國家出版物名稱 1 9 6 6 前蘇聯瀝青混凝土廢料再生利用技術的建議 1 9 7 9前蘇聯舊瀝青混凝士再生混合料技術準則 1 9 8 1美國路面廢料再生指南 1 9 8 l 美國瀝青路面熱拌再生技術手冊 1 9 8 3 美國瀝青路面冷拌再生技術手冊 1 9 8 4日本 路面廢料再生利用技術指南 1 9 8 4 前蘇聯再生路用瀝青混凝土 1 9 9 7 澳大利亞瀝青再生指南 縱觀國外瀝青路面再生利用技術研究發展的狀況 在2 0 世紀8 0 年代之前 瀝青路 面的再生基本上采用廠拌再生工藝 8 0 年代后 隨著路面加熱設備和就地材料試驗檢 3 第一章概述 測技術的逐步完善 路面就地再生技術開始受到各國的重視 總之 國外瀝青路面再生 技術已同趨成熟 不同的再生工藝形成了不同的再生機械設備 實施了全套機械化作業 今后的發展方向是機械的大功率 高效率 低成本和綜合功能 并通過機械設備的不斷 創新而提高再生路面的使用性能 1 2 2 國內再生技術研究概況 我國在早期曾不同程度地利用廢舊瀝青料來修路 但都將其作為廢料利用考慮 一 般只用于輕交通道路 人行道或道路墊層 1 9 8 2 年山西省結合油路的大中修工程鋪筑 瀝青再生試驗段8 0 余公里 甘肅省蘭州公路總段從1 9 8 3 年以來采用陽離子乳化瀝青 作再生劑對夏蘭三路 蘭包路 甘川路進行冷法再生瀝青路面 同時對蘭空一榆中機場專 用道路 中川路 西蘭路 蘭三路進行熱再生路面施工 云南省1 9 8 3 1 9 8 8 年分別對 昆洛 貴昆路進行再生瀝青路面試驗研究 這些舊瀝青路面再生利用工作都取得成功 為我國舊瀝青路面再生提供了寶貴經驗 但這些舊瀝青路面再生利用都是在舊渣油路面 或中輕交通量公路上進行的 對于高等級公路 或重交通公路 上的研究不足 從8 0 年代 中后期我國由于經濟建設的需要 全國開始進行大規模的公路建設 特別是高速公路建設 的展開 人力 物力的不足及對瀝青再生技術不夠重視 致使我國在舊瀝青路面再生技術 研究的深化方面基本上處于停滯狀態 近幾年某些公路單位又開始嘗試著將舊瀝青路面 簡單再生后用于中輕交通量公路或道路基層 如1 9 9 2 年同濟大學在淮阜路采用陽離子 乳化瀝青進行冷法再生瀝青路面試驗 1 9 9 7 年江蘇淮陰市公路處用乳化瀝青冷法再生 舊料后鋪筑路面 取得了一定效果 隨著我國高等級瀝青路面維修養護量的不斷增加 對 瀝青路面舊料再生技術有必要進行深入 系統研究 2 0 0 0 年沈大高速公路營口段再生試 驗 黃曉明等針對克拉瑪依a h 一7 0 瀝青研制出a 型再生劑 輕油與增粘樹脂的混溶物 表 明我國公路科研生產單位也開始重視高等級公路舊瀝青路面再生技術的研究 我國的實際瀝青路面再生起步于2 0 世紀8 0 年代初期 隨著國民經濟的迅速發展 瀝青路面再生機械也逐步發展起來 經過多年努力 我國的瀝青路面再生技術已逐步形 成了自己特有的再生工藝 一些路面再生機械在我國已能夠生產 有些機型已逐步形成 系列 近幾年 我國修筑的高等級路面大多為瀝青路面 而且進口瀝青占很大比例 價 格昂貴 路用石料價格也日趨上升 原材料成本在整個路面工程所占的比例越來越大 對舊瀝青混合料再生技術的研究利用就顯得尤為迫切 從2 0 世紀8 0 年代中期開始 我國經過1 0 多年大規模建設高等級公路 已培養出 4 長安大學碩士學位論文 了大批瀝青混凝土路面工程的科研 設計 施工等各方面的技術人才 同時 我國在瀝 青再生研究方面也已取得了初步成果 因此 我國具備開發瀝青再生技術所需的技術管 理力量 1 9 8 3 年建設部下達了 廢舊瀝青混合料再生利用 的研究項目 由上海市政工程研究 所 武漢市政工程設計研究院 天津市政工程研究所等單位承擔 當時的主攻方向是把 舊渣油路面加入適量的輕油使之軟化 來代替常規瀝青混合料 鋪筑層次是解決用量較 多的面層下層 拌和設備方面則應用現有設備作適當改裝 經過三年的努力 在蘇州 武漢 天津 南京四個城市鋪筑了3 0 0 0 0m 2 以上的試驗路 經過路用效果觀測證明 再 生路面的綜合使用品質不低于常規熱拌瀝青混凝土路面 湖南省將乳化瀝青加入舊渣油 路面處理面層料 并分別用拌和法和層鋪法修筑了再生試驗路 也證明了其技術可行性 和經濟性 幾年來 同濟大學 山西省公路局 湖北省公路局科研所 西安公路研究所 河南 省交通廳科研所 河北省交通科研所 山東省濟寧市公路總段 東南大學 江西省公路 局以及湖南省公路局等單位 已經在再生機理的理論 再生設計方法 再生劑的質量技 術指標 熱法和冷法再生的施工工藝 再生機械設備等諸多方面的研究 取得了一定的 成果 將我國瀝青路面再生利用技術研究提高到了新的水平 相信不久的將來 在公路 養護工作中 這些再生機械將大顯身手 給我們帶來可觀的經濟效益和環境效益 4 捌 目前我國已建成的高等級瀝青路面逐漸進入大修期 瀝青路面的再生利用必將引起 重視 成為研究和應用的熱點 隨著我國公路交通行業的發展 公路通車里程尤其是高 等級公路通車里程已迅速提高 公路的維修量將迅速增加 采用瀝青再生技術進行大面 積公路維修是必然趨勢 1 3 論文的研究目的及內容 1 3 1 論文的研究目的 進行瀝青路面再生技術的研究 對施工工藝過程 質量控制及設備結構性能特點進 行深入地分析 目的是為大量的瀝青路面翻修及養護工程應用冷再生技術提供科學的依 據 本課題的研究對提高我國道路等級 合理利用資源 保護環境 維持我國龐大的高 速公路網的通行能力 提高公路的服務質量和保障安全運營 具有十分巨大的社會意義 和經濟價值 5 第一章概述 1 3 2 論文研究的主要內容 本文研究的主要內容如下 l 分析了瀝青路面再生原理 并對就地冷再生技術與就地熱再生技術 廠拌熱再 生技術與廠拌冷再生技術進行了方案比較分析 進行了優劣性闡述 2 重點分析了瀝青路面就地冷再生的技術原理 適用范圍 施工工藝過程質量控 制和添加劑的選擇問題 并闡述了就地冷再生的方案設計方法 3 闡述了就地冷再生工程中再生機械設備的結構性能特點 對國內外就地冷再生 機的各項性能指標進行了系統性對比分析 并在此基礎上應用排隊論建立了就地冷再生 主機一初壓壓路機合理匹配模型 4 闡述了就地冷再生技術的技術經濟性及社會環境效益 6 長安人學碩士學位論文 第二章瀝青路面再生技術的對比分析 2 1 舊瀝青材料的老化與再生 2 1 1 舊瀝青材料的老化 瀝青路面在使用過程中逐步脆硬老化 其實只是其中的瀝青結合料發生老化 引起 瀝青組分變化的原因是多方面的 如瀝青中的輕質組分 飽和分和芳香分 揮發 以及 由氧及光照引起的氧化 縮合作用等 主要原因是氧化縮合作用 由于瀝青路面中礦質 集料對瀝青中輕質組分的吸附 促使高分子化合物的增加 瀝青中飽和分比較穩定 變 化不大 而芳香烴分子量增大 向膠質轉化 膠質向瀝青質轉化 瀝青中的低分子聚合 為更大的分子 這種組分轉化從對舊瀝青路面材料的抽提試驗可以看出 表現為芳香分 減少 膠質和瀝青質增加 由于瀝青化學組分移行 因而引起瀝青物理 化學性質的變 化 通常表現為針入度變小 延度降低 軟化點和脆點升高 瀝青變硬 變脆 延伸性 降低 6 隨著瀝青路面使用年限的延長 瀝青質的濃度相對增大 老化加重 瀝青材料各組 分之間配伍失調 其膠體結構發生了變化 作為溶劑的軟瀝青質和作為溶質的瀝青質溶 度參數也發生變化 這就破壞了它們之間的相容性 造成瀝青性質的變化 和性能優良 的初始瀝青結合料相比 老化嚴重的瀝青結合料在常規路面性能上的差距主要體現在兩 方面 一是粘性過高 二是柔韌性不足 其中 柔韌性不足是瀝青結合料路用性能不良 的主要原因 2 1 2 舊瀝青材料的再生 舊瀝青再生 在某種意義上說 是瀝青老化的逆過程 因此 從流變學的觀點來看 舊瀝青再生的方法可以歸結為以下兩點 一是將舊瀝青的粘度調節到所需要的粘度范圍 內 二是將舊瀝青的流變指數予以適當提高 使舊瀝青重新獲得良好的流變性質 經過 再生 性能就能得到一定程度的恢復 重新可以利用 7 1 其示意圖見2 1 所示 現在歐美國家都應用粘度指標來控制再生瀝青的性能 只要是老化瀝青的年度恢復 到正常狀態 那么瀝青的其他性能指標也可以得到恢復 7 第二章瀝青路面再生技術的對比分析 現有的舊瀝青混合料 上 i i 摻加的新集料現有的舊集料現有的舊瀝青摻加的新瀝青和再生劑 l 上上 形成新的級配 形成再生瀝青 i 上 拌和 再生瀝青混合料 2 2 再生技術的分類 圖2 1i e l 瀝青材料的再生 瀝青路面再生技術屬于道路維修的范圍 按再生形成的層位不同可分為再生面層 再生基層和再生底基層 按再生方式的不同可分為熱再生和冷再生 按拌和地點的不同 可分為現場再生和廠拌再生 我國再生形式主要是廠拌熱在生 就地熱在生 廠拌冷再 生 就地冷再生四種 8 1 2 2 1 廠拌熱再生 所謂廠拌熱再生技術 是將舊的瀝青路面混合料切削回收 集中到再生拌和廠 再 根據舊混合料性能的變化 摻入不同的熱添加材料 然后拌和成符合路面技術性能要求 的再生混合料 最后運入施工現場 攤鋪并碾壓成為新的瀝青路面 廠拌熱再生技術在 國內外應用非常普遍 其施工機械為多臺功能單一的再生設備如銑刨機 或沖擊鎬 破碎篩分機 再生拌和機 運輸廠拌設備 路面攤鋪機及壓路機等共同配合 完成全部 再生作業 再生混合料的級配 新舊料的摻配比例 溫度及拌和均勻程度等均由再生拌 和設備進行控制 2 2 2 就地熱再生 就地熱再生是將舊路面鋪層材料通過使用現場加熱機和再生機進行就地加熱軟 化 并以機械方式翻松 銑刨 增加適當的新拌瀝青混合料和再生劑進行機內熱攪拌 并 將所形成的再生混合料就地攤鋪 壓實 從而達到消除路面病害 恢復路面性能的維修 技術 8 長安大學碩士學位論文 2 2 3 廠拌冷再生 廠拌冷再生先將舊瀝青混凝土路面材料運回穩定土攪拌廠 經過破碎作為穩定土骨 料 加入水泥或石灰 粉煤灰 乳化瀝青等一種或多種穩定劑和新料進行攪拌 然后鋪 筑于基層或低基層 2 2 4 就地冷再生 所謂道路的就地冷再生 就是充分利用現有舊鋪層材料 面層甚至基層 必要時 加入部分新骨料 并按比例加入一定量的添加劑 包括水 在自然環境溫度下就地連 續地完成材料的銑刨 破碎 拌和 攤鋪及壓實成型 從而修筑出具有所需性能質量的 新混合料的作業過程 2 3 再生技術的方案比較 2 3 1 就地冷再生與就地熱再生方案比較 1 兩種方案相似之處 1 施工工藝上 兩種方案的施工工藝上 基本都有如下的工藝過程 充分利用現有舊鋪層材料 都是在必要時加入部分新骨料 都是按比例加入一定量 的添加劑 并且都是就地連續地完成材料的銑刨 攪拌 拌和 攤鋪及壓實成型 一次完 成 2 方案設計上 兩種方案的方案設計上 基本都有如下的過程 都要對原路況進行充分的調查 需選擇再生劑的種類 數量 并對混合料進行配比 設計 3 相對于傳統方案存在的優勢上 原材料的利用上 兩者都是基本上完全利用舊料 解決了舊料的運輸問題 可以降低工程費用和維修成本 如原材料費 運輸費用等 經濟效益可觀 環境保護上 兩者都是由于舊料的利用 減小了對新材料的開采量 也解 決了舊料的堆放 棄置問題 減少了廢棄物對環境的污染 符合世界環保與資源再 生利用的發展趨勢 無異于是綠色的道路維修改造技術 對路基的損壞上 由于就地熱再生和就地冷再生施工都為一次性作業方式 再生機組在暴露的路基上只通過一次 所以 與傳統施工方法比較 這兩種方案中 9 第二章瀝青路面再生技術的對比分析 機組對路基的損壞較小 對交通的干擾方面 兩種再生方案都可以半幅施工 半幅開放交通 對交通 的干擾比較小 改善交通的中斷情況 使交通阻塞及危險降低 具有相當的社會效 益 2 兩種方案的不同之處 1 對骨料的加熱方面 就地熱再生技術 是指通過加熱軟化舊路面 并以機械方式翻松 銑刨 對其進 行攪拌 根據需要添加新瀝青 再生劑 新混合料或骨料 并將所形成的再生混合料 就地攤鋪 壓實 從而達到消除路面病害 恢復路面性能的維修技術 很顯然 此種方 案需要對骨料進行加熱 而對于就地冷再生技術來說 通常情況下 是以泡沫瀝青為穩定材料 向熱瀝青中 加入精確計量的水時 將產生泡沫 并大大增加瀝青的體積和表面張力 在發泡過程中 瀝青粘度顯著降低 可以很容易地分散在骨料中 與具有一定含水量的冷骨料進行充分 混合 而不必對骨料進行加熱 很顯然 此種方案不需對骨料進行加熱 2 再生機械的配置上 對就地熱再生來說 其再生機械設備主要由兩大系統組成 加熱系統和再生系統 加熱系統主要由燃燒裝置 加熱裝置 燃料罐 液壓裝置 發動機 操縱裝置 基礎車 等組成 再生系統主要由新料接料斗 供料裝置 路面耙松裝置 攪拌裝置 添加劑噴 灑裝置 熨平裝置 輔助加熱裝置 行走裝置等組成f 9 1 而對就地冷再生來說 再生機械設備主要由瀝青路面銑刨裝置 瀝青噴灑裝置 螺 旋分料裝置 熨平裝置及行走系統和控制系統等組成 很顯然 就地熱再生與就地冷再生 在機械設備上 要多出燃燒裝置 加熱裝置 輔助加熱裝置等機械設備 3 對氣候的依賴性上 就地熱再生技術對氣候的依賴性較大 一般不適合在寒冷的季節施工 而就地冷再 生技術 對天氣條件的依賴程度有所降低 就地冷再生技術具有在不確定的天氣條件下 保證連續施工的優點 下雨時 可以暫停施工 一旦雨停 即可恢復施工 4 適用范圍上 就地熱再生技術處理厚度小 僅適合處理車轍 泛油 麻面和磨光等表面缺陷 對 需要進行中 下層結構性再生大修無能為力 而就地冷再生既可進行路面面層再生 也 可進行深層復拌再生 適用范圍遠大于就地熱再生 1 0 長安大學碩上學位論文 3 就地冷再生方案相對于就地熱再生方案的優越性 綜上所述 與就地熱再生設備相比 瀝青就地冷再生設備不需配置加熱系統 不需 要對骨料進行加熱 不僅節省了燃料 還減少了瀝青加熱過程中所造成的環境污染 減 少了對氣候的依賴性 尤其是給筑路工人也帶來了極大的切身利益 眾所周知 冷再生施工時不存在瀝青煙氣 筑路工人不用擔心通過皮膚吸收或呼入 瀝青煙氣中所含的大量有害物質 另外 與就地熱再生技術攤鋪作業相比 筑路工人可 以在較適宜的環境溫度下工作 不必在想方設法克服艱苦的高溫工作環境 所以 利用 冷再生設備進行就地冷再生施工對施工條件的改善是不言而喻的 這對就地熱再生是無 法逾越的 優勢十分明顯 2 3 2 就地冷再生與廠拌冷再生方案比較 1 兩種方案相同之處 1 施工工藝上 兩種方案的施工工藝上 基本都有如下的工藝過程 都是要加入新集料 填充物 都是按比例加入一定量的新瀝青和添加劑 都不需要 加熱 減少了環境污染 2 方案設計上 兩種方案的方案設計上 基本都有如下的過程 都要根據舊料的老化程度 確定所要摻加再生劑的種類和新瀝青材料 并確定其摻 加的數量 都要根據再生路面結構類型和舊料級配情況調整再生混合料的集料級配 以 滿足混合料在強度 抗滑 防滲 穩定等方面的要求 3 存在的優勢上 因兩種方案都不需要加熱 不僅節省了燃料 還大大地減少了環境污染 2 兩種方案不同之處 1 運輸原材料上 廠拌冷再生需將舊瀝青混和料回收 運輸到再生工廠加工拌和后 在經運輸返回 到現場進行攤鋪碾壓成型 雖然節省了材料費用 但卻增加了回收和 運輸費用 獲得的經濟效益大打折扣 而就地冷再生是現場直接在舊路面上進行混合料的切削 回收 拌和 攤鋪 并直 接碾壓成型 不僅節省了大量的材料費用 更能簡化施工程序 提高作業效率 經濟效益極 第二章瀝青路面i 辱生技術的對比分析 好 具有強大的市場競爭力 2 適用范圍上 廠拌冷再生設備生產的成品料可以長期存放 對于小的工程應用起來非常方便 而 就地冷再生更適用于場地較大 維修工程量大的項目當中 因為就有環保 可移動性好 生產能力大以及應用范圍廣等優點 3 再生機械配置上 對就地冷再生來說 再生機械設備是一組再生列車 主要由瀝青路面銑刨裝置 瀝 青噴灑裝置 螺旋分料裝置 熨平裝置及行走系統和控制系統等組成 而廠拌冷再生設備主要是由功能單一的多臺機器組成 有路面銑刨機 再生拌合機 分間歇強制式和連續滾筒式 運料車 瀝青混和料攤鋪機和各類壓路機等 3 就地冷再生相對于廠拌冷再生方案的優越性 施工過程一次完成 節約工期 開放交通快 用于再生材料 即回收瀝青攤鋪材料 的運輸 還有成品料的運輸 這樣可以減少可觀 的運輸費用 拌和廠的安裝和拆遷及所必需的堆放 保存場地也節約下來 2 3 3 就地冷再生與廠拌熱再生方案的比較 1 兩種方案相同之處 1 施工工藝上 都是要加入新集料 填充物 都是按比例加入一定量的新瀝青和添加劑 2 方案設計上 兩種方案都要對原路況進行充分的調查 需選擇再生劑的種類 數量 并對混合料 進行配比設計 3 存在的優勢上 原材料的利用上 兩者都是基本上完全利用舊料 2 兩種方案的不同之處 1 運輸原材料上 廠拌熱再生需將銑刨的廢舊材料運輸到工廠進行加工 而就地冷再生不需運輸這項 費用 2 對骨料的加熱上 廠拌熱再生需對骨料加熱 而就地冷再生不需加熱 常溫施工即可 不僅節約了能 源 還減少了對環境的污染 1 2 長安大學碩七學位論文 3 再生機械的配置上 廠拌熱再生地施工機械為多臺功能單一的再生設備如銑刨機 破碎篩分機 再生拌 和機 運輸設備 廠拌設備 路面攤鋪機及壓路機等共同配合 完成全部再生作業 而 就地冷再生設備是一組機組 一次完成材料的銑刨 破碎 拌和 攤鋪及壓實成型 3 就地冷再生相對于廠拌熱再生方案的優越性 就地冷再生過程不需要加熱 所以不需配置加熱系統 還節省了能源 現場再生一 次完成 不需要運輸原材料 簡化了施工工序 從而節約了工期 本章小結 本章通過對就地冷再生技術與就地熱再生技術 廠拌熱再生技術 廠拌冷再生技術 進行方案比較 證明了就地冷再生技術的優勢強大 其不僅不需要加熱 環保 節約投 資 對交通干擾小 還能改善路面級配 降低孔隙率 延緩路面老化 更適合我國國情 發展前景很好 1 3 第三章就地冷珥生施工工藝及方案設計 第三章就地冷再生施工工藝及方案設計 3 1 就地冷再生技術特點 3 1 1 就地冷再生技術的定義 所謂道路的就地冷再生 c o l di n p l a c e r e c y c l i n g 就是充分利用現有舊鋪層材料 面 層甚至基層 必要時加入部分新骨料 并按比例加入一定量的添加劑 水泥 石灰 粉煤灰 泡沫瀝青 乳化瀝青等 和水 在自然環境溫度下就地連續地完成材料的銑刨 破碎 拌和 攤鋪及壓實成型 重新形成具有所需承載能力結構層的一種工藝方法 l o 其流程圖見圖3 1 圖3 1 就地冷再生工藝圖 就地冷再生主要有三種類型 1 1 1 1 淺層現場冷再生一針對就路面層 冷再生厚度在8 0 1 5 0 m m 之間 形成瀝青面 層 底面層 2 無鋪面公路的升級一針對舊路基層 以泡沫瀝青或乳化瀝青為添加劑時 冷再 生層厚度在1 0 0 1 5 0 m m 之間 以水泥 石灰或粉煤灰為添加劑 冷再生層厚度多為 2 0 0 r a m 3 深層現場冷再生一針對舊路基層和面層 冷再生層厚度在1 5 0 m m 以上 形成基 層或低基層 其中 第一種又被稱為路面面層冷再生技術 后兩種被稱為深層復拌冷再生技術 1 4 妊女大學頂 學位皓女 其工作示意圖如3 2 所示 再生層 基層 圖3 2 深層復拌冷再生技術原理 312 就地冷再生技術適用條件 就地冷再生技術總的來說可分為路面面層和深層復拌兩大類 對于路面面層就地冷 再生技術 其適j i 條件足 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 冷再生日口就應首先對路面結構層進行補強處理 路面面層就地 冷再生維修適用的路面厚度約為6 1 3 m m 下面三種情況都適 e l 1 由于路面老化 高溫損害 疲勞和反射裂紋而造成的路面裂紋 2 由于混合料的不穩定性 擠壓和粗糙的材料使路面形成車轍而造成的路面變形 3 由于斷裂 瀝青泛油以及層面之間的粘接力降低而造成的路而完整性破損 深層復拌就地冷再生技術的適用條件是道路穩定層的再生改造工程 與面層就地冷 再生相比 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i o 2 0 e m 處理土基穩定層時 拌和深度 可逃4 0 e r a 根據經驗 只要混合料中5 m m 以上的粒料占3 0 以上 該舊路就有利用其作為再 生基層的可能 因為有足夠的大骨料就能夠形成再生基層的骨架結構 使再生基層具備 一定的承載能力 在現場方而 瀝青混凝土路面的就地冷再生需使用大型的專用機械 進行連續機械 化施工 施工時候機組陳達5 0 1 0 0 m 所以旃工現場應滿足以下條件 l 要具有發揮就地冷再生特k 的足夠的工程規模 不適合用于小型維修工程 以 及難以確保連續機械化施工的工程 2 要確保現場的施工條件 一組施丁機械通過時間約需6 0 9 0 m i n 還要加上養 生時間 需要中斷施工地點一個車道的交通 3 要對實行就地冷再生路段進行舊路檢測 看該路段是否莉合瀝青路面就地冷再 1 5 第三章就地冷再生施工工藝及方案設計 生的技術條件 檢測的主要內容包括 瀝青路面變形類 車轍 擁包 沉陷 病害調查 路面抗滑性能調查 強度調查 4 現場冷再生層作為路面基層時 路面標高一般比舊路提高8 1 0 c m 作為路面 底基層時 路面標高一般比舊路提高2 3 2 8 c m 1 2 就地冷再生技術不僅適用于高等級公路的維修與改造 也適用于一般道路及鄉間公 路的維修與改造 主要是用于結構層的翻修 其再生工藝選擇見表3 1 l3 1 應用廣泛 表3 1 瀝青混凝土路面再生工藝選擇 基層情況面層厚度 n u n再生工藝 損壞 廠拌再生 6 0就地再生 3 1 3 就地冷再生技術的優點 瀝青路面就地冷再生技術之所以能夠廣泛應用 主要取決于以下優點 1 環保 瀝青混凝土路面就地冷再生技術的第一個優勢就是其環保功能 在對環保要求日益 嚴格的今天 大量的道路需要養護維修 采用就地冷再生技術 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 將對環境造成極大 的影響 因此 就地冷再生技術可以帶來非常顯著的社會效益 2 節約投資 目前 傳統的瀝青混凝土路面的養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冷再生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 根據國外經驗和京津塘高速公路2 0 0 2 年的中修的經驗 其費用僅占傳統維修方式的 7 0 8 0 左右 因此 就地冷再生技術可以帶來非常顯著的經濟效益 對業主來說 可 以減少資金的投入和減少風險 3 交通干擾小 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 1 6 長安大學碩上學位論文 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 別是對收費的高速公路 其優越性更加顯著 4 路基損壞大大減少 典型的冷再生施工 均為一次性作業 高附著力的輪胎僅在路基上通行一次 而且 再生機可靠的深度控制能夠有效避免對再生層以下結構層的擾動和破壞 所以路基的損 壞會大大減少 5 保證再生層的質量 再生料 水和水泥穩定劑連續 充分的攪拌確保了再生曾材料的生產質量 冷再生 劑微機控制的精確的輸送和計量裝置為獲得優質再生材料提供了保障 6 連續拌和 保證了舊路材料與新骨料和穩定材料的充分拌和 水和其它液態穩定材料通過微機 控制經一系列噴嘴在整個轉子寬度范圍內均勻的撒布 7 降低了對天氣條件的依賴程度 就地冷再生技術具有再不確定的天氣條件下保證連續施工的優點 只要不降雨或者 降雪 不管多寒冷的天氣 都可以進行施工 8 結構的完整性 冷再生施工產生的較厚鋪層內 不存在傳統施工方法中有時出現的較薄鋪層間的薄 弱界面 9 施工周期短 由于不存在舊料的運輸問題 不需要其他機械對舊料的耙松和破碎 不需要大塊材 料的去處和專門破碎 更重要的是施工過程的一次性作業特點大大簡化了施工工序 從 而縮短了施工時間 1 0 不需要加熱 常溫條件下就能實現 節約了大量的能源 還減少了環境污染 1 1 適用范圍廣 1 4 適用于所有需要提高等級的舊路改造工程 高等級公路及部分城市道路的維修改 造 3 2 就地冷再生技術施工工藝 由于冷再生工藝屬于新工藝 就地冷再生機組有多種類型 目前還沒有相關的施工 1 7 第 帝就地a 生施t t 藝發方寨挫計 規范對其進行管理與控制 但其基本流程總的來說包括了四項主要工序 堤準各舊路 面的再生材料包括破碎和翻松舊路 二是加入添加荊和水并加以拌和 三是成型和壓實 最后是在再生的路面上加鋪磨耗層 i 其施工工序圖如圖3 3 新的路面壓實再生材料 縫 舊的路面 圖3 3 就地冷在生捕工工序 32 1 施工前的準備工作 進行就地冷i i f 生施工 首先是瀝青