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沥青路面冷再生技术非专利文献概述

供稿人:陈晖  供稿时间:2005-8-5   关键字:冷再生  沥青路面  再生机  
沥青路面再生技术早在1930年代便已经开始应用,1970年代欧美日等国家与地区开始大规模推广。沥青混合料的再生工艺有热再生和冷再生两种方法。就地冷再生是指对旧路面进行冷破碎、翻松,添加乳化沥青及其它外加剂,拌和、摊铺、压实而成路面的施工方法。加热软化现有沥青铺层,将加热后的铺层耙松到30-60mm深度,将耙松下的材料进行复拌再生或重铺再生,再生材料的摊铺及压实,这就是沥青就地热再生。
 
从目前的工程实践来看,沥青路面冷再生技术在道路再生中具有明显的优势,具体表现为:
 
(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%[1]
 
(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,具有重大的环保效益;
 
(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。
 
正是基于上述优点,随着我国1990年代陆续建成的高速公路进入大、中修期,沥青路面冷再生技术得到普遍重视。
 
为了便于工程施工人员及相关学者进一步了解该技术的进展,现将近几年来涉及该技术的非专利文献概要介绍如下:
 
学术论文
一般而言,学位论文具有较高的创新性。在美国,包括冷再生在内的沥青再生技术长期以来是研究的热点,相应的研究表现出知识的积累与承继性。
 
德克萨斯州立大学Mohamed Ali Dhalaan(1982)的博士论文[2]概述了采用静力和重复荷载非直接张力实验,对再生沥青混凝土混合物的特征和设计方法进行实验室研究所得到的一些结论。该文通过大量文献研究,对再生沥青的性能与初始沥青作了比较,总结了前期有关再生道路材料的研究结论。实验研究是针对德克萨斯州的6项再生项目所收集的材料而进行的。作者对沥青以及混凝添加料的类型及数量进行分类,然后确定其张力特性所受到的影响。对再生料的张力、静力以及弹力等特性进行评估,并且将其与传统的混合料进行比较。该项研究以及其他的研究表明,采用旧路材料能够获得较高质量的沥青混凝土混合物。该文还提出了混合物的具体设计程序。
 
卡罗莱纳州立大学Michael Eric Bienvenu(1997)在其博士论文[3]中,应用现有的技术进一步提出了冷再生混合料的设计与分析方法。目前尚没有通用的沥青道路冷再生的设计方法。该文的研究旨在确定最优沥青量的简要设计方法,以根据材料的特性最大量地采用冷再生沥青道路(RAP)材料。该项研究确定的最大可用的再生RAP量达到75%。该研究针对采用冷再生混合料对SIPERPAVE技术进行了相应的调整。在确定允许的冷再生RAP混合料的过程中,黏合剂的配比表较有价值。该研究推荐了对测试样本进行混合和加工的程序,并且提出了一个确定最优再生混合物量的预测模型。该研究提出的方法为冷再生混合物的设计和分析提供了可靠的方法。
 
内达华州立大学Walid Elias Tabet(2000)提交的硕士论文[4],对内华达州公路的就地(现场)冷再生材料(CIR)的性能进行评价。该项研究选择CIR作为研究对象是因对于道路建设而言具有潜在的低成本、较长的服务时限。研究包括两项内容:(1)提出并实施一项混合料的设计程序;(2)实施一项现场评价计划。混合料的设计方法将用于确定混合料的最优组成成分,包括石灰、黏合剂以及水分。而现场评价则是对CIR混合物的性能进行评价,为优化混合物设计过程提供数据。在就地冷再生沥青混合料的厚度设计方面,推荐“AASHTO设计指南”。作者不推荐CIR混合料用于易磨损的路面材料。
 
在我国,近几年也出现了一些涉及冷再生技术研究的论文,其中比较有代表性达的包括天津市政设计研究院王海燕(2002)[5]对沥青路面现场冷再生的结构和材料组成设计方法进行了初步探讨。哈尔滨工业大学马松林(2003)[6]等根据国内的实际情况并借鉴国外已有经验,同时结合室内力学试验研究结果,对废旧沥青混合料用于路面基层进行了现场试验研究,探讨其形成路面基层的可行性和性能以及相应的现场冷再生施工工艺。
成果
由万方数据库检索可知,我国历年来,涉及冷再生技术的成果包括以下数项:
 
河北省邯郸市交通局公路养护管理处完成的“冷再生技术在公路工程中的应用研究”[7],该成果应用WR2500冷再生机将旧路面结构层破碎粒化,掺加不同剂量水泥、发泡沥青、石灰等后,重新搅拌混合、整形碾压,作为新路面的基层使用,从而提高路面的结构强度。
 
山东省泰安市东平县公路站完成的“旧沥青路面材料再生利用技术研究与开发”[8]是一种将旧沥青路面材料、经过技术处理,掺加再生剂后重新拌制成符合路用性能的再生沥青混合料及其路面铺筑等工艺。它主要解决了旧料回收加工,再生剂配制应用,再生路面结构设计及施工程序,特别是应用阳离子乳化沥青冷再生的施工艺设计等关键技术。其关键技术指标为:旧料利用率40-65%,再生路面弯沉值0.48,摩擦系数0.52,平整度99%,完好率99%。该再生剂配制应用技术具有简便易行、成本低廉、再生效果优良等优点。其冷再生施工工艺设计先进,实用性强,具有推广应用价值。截至目前为止利用该成果铺筑再生路面,共节省投资费用203万元,并节省沥青和矿料,节约能源,避免了旧料废充引起的污染。通过技术经济分析,该成果具有显著的经济.社会和环保效益。
 
南京市市政设计院完成的成果“废旧沥清混合料冷再生利用”[9]废旧沥青混合料经再生剂软化再生,使旧沥青的性能得到恢复,加上新添骨料,与阳离子乳化沥青在乳化沥青混合料拌和设备中拌制成冷再生沥青混合料,摊铺到路面上,其质量可达到路用标准。它适用于道路的铺筑、翻修、养护与维修。该成果解决了适用于冷再生混合料用的再生剂,研制出适用于各种级配类型、路面结构的混合料配比、设计程序与方法,制定了废旧沥青冷再生混合料路面施工暂行操作指南,使用该成果可减少环境污染、节省原料,节约能源,降低工程造价,每利用一吨废旧沥青料可节省成本40元以上,如城市道路废旧料每年利用率为20%时,可节省资金800万元以上。
再生设备
目前,国际上著名的Wirtgen(维特根)WR2500就地冷再生机、BOMAG(宝马)MPH1212型就地冷再生机等是冷再生技术中广泛应用的设备[10]
 
(1)Wirtgen WR2500就地冷再生机。它是中型轮胎式多用途再生机,可进行冷再生,也可进行稳定土拌和。该机可装备泡沫沥青发生及喷洒系统,乳化沥青喷洒系统及水泥稀浆喷洒系统。与传统的机械相比,维特根WR2500型路面再生机能为用户提供许多显著的优点和相当大的功率贮备。WR2500再生机的突出优点达到了建设机械技术的极限。该机的主要特点有:a)大型超低压轮胎和四轮驱动,在泥泞场地条件下保证了强大的牵引力;b)驱动轮可液压升降;c)铣削和拌和转子能适用于各种工作环境;d)采用乳化沥青与水复合式的粘合剂;e)发动机可自动控制的功率输出;保证了最高的传动效率。
 
(2)宝马新一代MPH121型现场冷再生机配备有泡沫沥青系统。泡沫沥青稠度较低,适合几乎所有种类的骨料和原有道路上再生的筑路材料,与普通沥青相比提高了沥青的裹覆能力,能非常理想地裹覆冷的和潮湿的骨料,施工几乎不受雨天的影响。该机整套沥青发泡系统作为一个独立的单元固定在后机身框架上,所有的沥青输送管道外都有加热隔层,以保障整个系统能正常地工作,机器上有测试喷头,可随时提取泡沫沥青样品。并且该机铰接的机身和后轮转向相结合,使机器具有高度的机动灵活性,结合标准配置的全轮驱动以及强有力的切削转子确保了理想的拌合效果和最高的经济性能。
 
两种再生设备的主要技术指标比较如下:
 
主要技术参数
Wirtgen WR2500
BOMAG MPH121
工作重量(CECE标准)
31700kg
21000kg
基本重量
30500kg
20700kg
发动机型号
梅塞德斯一奔驰OM 444LA
道依茨BF 6M 1015CP
输出功率
448kW
330kW
最大工作宽度
2438mm
2630mm
最大切削深度
500mm
500mm
 
 


[1]  “冷再生沥青混合料设计方法概述”. 公路.2004(11).-102-107
[2]  “Characterization and Design of Recycled Asphalt Concrete Mixtures Using Indirect Tensile Test Methods (Texas) ”. Dissertation Abstracts International, Volume: 43-12, Section: B, page: 4078 (1982)
[3]  “Design and analysis of cold-recycled mixtures”. Dissertation Abstracts International, Volume: 58-10, Section: B, page: 5526.;Director: Paul Khosla.(1997)
[4]  “Evaluation of cold in-place recycling as alternative for pavement rehabilitation”. Masters Abstracts International, Volume: 39-02, page: 0555 (2000)
[5]  “沥青路面现场冷再生设计方法的探讨”. 天津市政设计.2002(3).-16-18
[6]  “水泥稳定废旧沥青混合料用于路面基层的现场试验研究”. 东北公路.2003,26(4).-37-39
[7]  “冷再生技术在公路工程中的应用研究”(项目年度编号 0401030470)
[8]  “旧沥青路面材料再生利用技术研究与开发”(项目年度编号 92208036)
[9]  “废旧沥清混合料冷再生利用”(项目年度编号 91200900)
[10] “一组就地冷再生设备简介”. 建设机械技术与管理.2003,16(9).-54-54

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