2023-03-09
 
沥青路面铣刨料再生利用技术研究进展
2023年03月09日   阅读量:185834

摘 要:


沥青路面是我国公路干线和城市道路应用最为广泛的路面,然而在沥青路面养护、改扩建工程中产生的旧沥青路面铣刨料会造成 严重的资源浪费和环境问题。经过再生技术对沥青路面铣刨料重复使用,既能节约资源、减少成本,而且还可以降低对环境的污染。本 文结合实际应用案例分别对厂拌热、就地热、厂拌冷和就地冷这四种不同沥青路面铣刨料再生利用技术进行了综述,以期为沥青路面铣 刨料再生利用在实际工程中的应用提供参考沥青网sinoasphalt.com


关键词:沥青路面;沥青铣刨料;再生技术;资源循环利用


据统计,我国大部分公路为沥青路面,每年在沥青路面养 护、改扩建过程中产生的旧沥青路面铣刨料数量巨大,会引发 环境问题并造成资源浪费[1-2] 。通过再生技术对旧沥青路面铣 刨料进行循环利用,可以减少沥青公路养护、改扩建项目施工 过程中对沥青、石料等的用量,从而节约资源、降低成本,同时 还能避免造成环境污染,是实现沥青路面养护、改扩建工程可 持续性发展的重要途径[3-5] 。沥青路面铣刨料再生技术按不同 的施工工艺,可分为热再生和冷再生两大类,根据再生场地又 可分为现场再生和厂拌再生[6] 。通过综合分析沥青路面养护、 改扩建工程的实际情况,选用适宜的铣刨料再生技术,可以有 效提高资源循环利用,而且对于降低环境污染和减少工程造价 也具有重要意义。


1 厂拌热再生技术


厂拌热再生技术主要是将旧沥青路面铣刨料转运到拌和 厂破碎,然后按照实际应用的质量需求,确定沥青铣刨料、新的 沥青材料、再生剂、新集料等的比例并通过拌合形成新的混合 料,最后将得到的再生沥青混合料运至场地进行应用[7] 。


胡宇霖等[8]以厦漳公路养护工程为例,从配比设计、路用 性能及工程应用等方面对通过厂拌热再生技术得到的 AC-20 沥青混合料进行了研究,通过实验得到了相应的拌合工艺。研 究表明,采用 5 s 的预拌、5-10 s 的干拌和 45 s 的湿拌工序可以 得到满足公路养护工程要求的再生沥青混合料。对铺筑的试 验段路面进行钻芯取样,测得其压实度代表值为 94.4%,满足规 范要求,表明通过厂拌热再生得到的 AC-20 沥青混合料中下面 层压实度合格,具有进一步推广应用的前景。


蓝庆红等[9]简介了厂拌热再生技术在江西省景鹰高速公 路改造工程中的具体详情。从施工工艺特点、关键参数等方面 详细介绍了含 30%高掺量沥青铣刨料通过厂拌热再生得到的 AC-20 沥青混合料在实际路面改造工程中的情况,对使用再生 沥青混合料铺筑路面质量可能遇到的质量风险以及应对措施 进行了说明,并探讨了铺筑沥青路面施工质量的基本检测方法。


高立波等[10]对废旧沥青路面铣刨料进行了精分离预处理, 利用马歇尔方法对加入不同掺量铣刨料的再生沥青混合料配 合比进行了调控,测试了再生沥青混合料的各种路用性能,并 研究了级配、沥青路面铣刨料掺量、再生剂对新混合料路用性 能的影响。研究结果表明,精分离技术可以最大限度解决废旧 沥青路面材料假粒径、变异性大的问题,能够有效减少材料假 粒径的含量;在沥青铣刨料中掺入再生剂后,新混合料中的最 佳沥青添加量有所减少,加入再生剂能够有效使老化沥青的利 用率得到提高。通过厂拌热再生技术可以得到废旧沥青路面 材料掺比大于 50%的再生沥青混合料,常规性能测试显示,其 性能可以与新沥青混合料相媲美;疲劳测试表明,其抗疲劳性 能能够达到新沥青混合料的 80%以上,这些性能表明通过厂拌 热再生技术得到的沥青混合料完全可以被应用到高速公路沥 青路面养护和改扩建工程中。


2 就地热再生技术


国内外研究表明,GA+SMA组合结构界面联结薄弱点在防水体系和保护层GA之间[1,11]。为评价3.5cmGA10+ 3.5cmSMA10和3.0cmGA10+4.0cmSMA13的界面联结性能及铺装结构整体性,利用成型钢板+MMA防水体系+ 3.0cmGA10的组合结构试件,试验温度为25℃,试验结果如表2所示;测试MMA防水体系与保护层GA之间的黏结强度和剪切强度,如图1所示。


就地热再生技术,是指对旧沥青路面铣刨料加热软化、翻 松,然后掺入适量的新沥青、再生剂、新沥青混合料等,对旧沥 青路面材料完全进行循环利用,实现旧沥青路面铣刨料一次性再生利用的技术[11] 。


董艳梅[12]阐述了就地热再生技术在市政道路养护工程中 的实际应用情况,从旧沥青路面材料情况、再生剂添加量、旧沥 青路面清理及沥青路面铣刨料预处理、混合料拌和以及新混合 料铺筑工序等方面进行了研究。研究结果表明,对中面层和上 面层沥青路面采用就地热再生技术进行修复时,其修复深度能 够达到 2~ 4 cm,具有效果好、时间短、节省原材料及降低施工成 本等特点。 


张建坤[13]以唐津高速路面病害处治工程为实例,阐述了以 就地热再生技术解决旧沥青路面纵横裂缝、碾压车辙等问题, 从而使路面更加平整。另外,从热再生技术施工特点、唐津高速 公路交通状况、施工路段情况及车辆组成等方面对就地热再生技 术在路面养护工程中的实施进行了分析,并结合交警路政部门管 理的要求,形成了项目具体施工过程中的安全、保障方案。 


吴赞平[14]通过分析江苏高速公路的实际情况,认为江苏高 速公路已由建设、养护并重逐步进入以养护为主的时代。结合 江苏高速公路路面结构、整体性能、病害表现等情况,江苏交通 控股集团提出的养护目标为“基层耐久、中层稳定、面层舒适”, 养护理念为“保基层、稳中层、修面层”。以上述养护目标和理 念为指导,通过多种预防性养护技术对比发现,就地热再生技 术因修复效果好、施工效率高、环境友好等优势,更适用于江苏 高速公路路面的养护。


3 厂拌冷再生技术


厂拌冷再生技术一般先将旧沥青路面铣刨料运输到拌和 厂,对其进行破碎、筛分后,将铣刨料、新集料、活性填料、水分 按一定比例在常温下进行拌合,然后铺筑、碾压形成路面结构 层。乳化沥青厂拌冷再生与泡沫沥青厂拌冷再生是两种典型 的厂拌冷再生技术[15] 。 


徐日辉等[16]在分析广东佛山一环高速公路路面现状情况 及病害形成原因的基础上,选用了乳化沥青厂拌冷再生技术修 复路面的施工方案。通过不同水泥掺量、沥青路面铣刨料掺量 对再生混合料路用性能影响的对比实验,发现当水泥掺量为 1. 5%,沥青路面铣刨料掺量为 80%时得到的乳化沥青冷再生混 合料综合性能较好,在试验路铺筑的基础上,总结得出再生沥 青混合料的最佳再生条件与现场施工工艺,对新铺筑路面检测 结果显示运用冷再生沥青混合料铺筑的试验路段复合要求,性 能良好。 


姚胜等[17]报道了乳化沥青厂拌冷再生技术在长沙机场部 分路段的应用情况,在借鉴以前高速公路运用沥青厂拌冷再生 技术的基础上,长沙机场部分路段下面层决定采用厂拌冷再生 技术进行养护。研究表明,采用厂拌冷再生技术得到的沥青混 合料各种性能较好,能够满足长沙机场高速路面下面层的性能 要求。运用新型的厂拌冷再生设备得到厂拌冷再生沥青混合 料,并通过有效监督,能够保障混合料的质量,使通过厂拌冷再 生技术得到的沥青混合料能够较好地应用到公路养护工程中, 并且有效保证工程质量。 


宋雪波等[18]以山西省沥青路面改造工程为案例,测试分析 了路面改造过程中产生的旧沥青路面铣刨料的常规性能,从沥 青混合料配合比设计、新混合料性能、运输、铺筑、碾压等方面 阐述了再生沥青混合料实际应用的情况。从应用效益方面来 看,旧沥青路面铣刨料通过厂拌冷再生技术后再次运用于沥青 路面的改造施工,不仅表现出较好的路用性能,而且达到的经 济与社会效益较明显。


4 就地冷再生技术


就地冷再生技术,是指通过冷再生设备在公路施工现场对 旧沥青路面进行冷铣刨处理,然后对其进行破碎、筛分后,再根 据配合比设计掺入稳定剂、新沥青材料等,通过拌和、铺筑、碾压等系统工序,从而使旧沥青路面铣刨料得到再生利用的工艺 技术[19] 。


薛懿琛[20]结合大叶公路改造中对旧沥青路面铣刨料的就 地规模化再生利用,探讨了翻挖旧沥青路面铣刨料就地冷再生 技术的关键技术指标,并介绍了该改造工程中的施工工艺及具 体检测要求。大叶公路已经营运多年,其路面损坏严重,已基 本达到使用年限,旧沥青路面结构主要由上部 10 cm 厚沥青面 层和下部约 40 cm 的粉煤灰三渣组成。运用就地冷再生技术 将三渣基层重复利用,解决了废料堆放、污染环境、资源浪费等 问题,使该路面改造工程绿色环保、效益显著。 


徐彦利[21]结合沥青公路养护工程实例,在全面分析路面实 际情况的前提下,对就地冷再生沥青路面的预防性养护工程进 行了具体施工方案的规划。以具体施工方案为指导,介绍了养 护沥青路面施工的具体过程。旧沥青路面铣刨料在就地冷再 生过程中得到了充分利用,按方案设计配合比依次添加粗细集 料、乳化沥青、水泥、粉煤灰、石灰,然后就地完成旧沥青铣刨料 的铣刨、破碎,按比例将添加剂进行掺加、拌和,再完成铺筑、碾 压等施工环节。施工路段质量检测结果显示,就地冷再生技术 施工成本较低,过程相对简单,能够对旧沥青铣刨料进行充分 利用,在保持了原路面力学性能的基础上,还具有绿色施工和 节能环保的优势,养护后沥青路面的路用性能符合相关规范要 求,达到了对沥青公路病害路段预防性养护的目的。 


李志等[22]以 G206 莱州段路面维修工程为例,详细介绍了 全深式就地冷再生技术的施工技术流程和质量控制方法。在 铺筑沥青道路的基层或底基层过程中可以使用冷再生后得到 的混合料,能够大幅降低工程造价。通过添加稳定剂,运用就 地冷再生技术得到的新混合料不仅能够有效提高原路面的承 载能力,还能消除原路面的坑槽、坑洞、车辙及裂缝等病害,从 而达到沥青路面维修、养护的目的。


5 结语


沥青路面铣刨料再生技术的发展涉及到再生剂、旧沥青材 料和再生材料的研究,再生工艺的提升和完善,再生设备的研 发等多因素的影响。厂拌热再生技术,其工艺相对比较成熟, 适用范围广泛,质量控制相对简单,但厂伴热再生技术要求沥 青路面铣刨料的掺杂量比较少。就地热再生技术能够实现旧 沥青路面材料的全部回收再利用,但利用此技术对路面的再生 深度有限制,其适用范围相对较窄,通常在沥青路面养护工程 中应用较多。厂拌冷再生技术对沥青路面铣刨料的质量要求 相对较低,通过再生能够得到性能良好的新混合,适用范围相 对较广,然而再生的新混合料不能直接用于铺筑公路的表面 层,而且需要较长的可操作时间。就地冷再生技术对沥青路面 铣刨料的质量要求也相对较低,而且基本能够实现铣刨料的全 部再生利用,通过此技术得到的再生混合料一般不能直接用于 公路表层,多用于公路基层的铺筑。通过对沥青路面铣刨料厂 拌热再生、就地热再生、厂拌冷再生和就地冷再生技术的比较, 发现这四种沥青路面再生技术具有各自的优缺点。因此,旧沥 青路面铣刨料再生过程中,应在详尽调查和分析路况的基础 上,具体结合旧沥青路面材料的实际情况,并根据工程指标要 求、施工工期时间、施工设备等因素,进行综合考虑选用合适的 再生技术。


参考文献:

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本文首发于《山东化工》。

江小强1 ,马鸿雁1 ,陈明明1 ,肖朝虎2 ,哈斯其美格2,1.天水通联路桥有限责任公司,甘肃 天水 741001;2.西北民族大学,甘肃 兰州 730030。


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