交通工程道路中的沥青就地冷再生技术

2016-09-03改造者周培康

中国科技信息 2016年10期

改造者：周培康

交通工程道路中的沥青就地冷再生技术

改造者：周培康

交通已经成为人类发展和社会进步不可或缺的必然条件和资源，交通工程道路大多采用沥青材料铺筑而成，其寿命一般为20年以内。随着道路使用年限的增长，很多公路都面临着大中修，若采用传统的铺筑工艺将会产生大量的沥青废弃物，不符合可持续发展的要求。本文主要介绍了沥青就地冷再生技术，这是一种节能环保、降本增效的新工艺。

中国社会经济的繁荣与进步，不仅促进了人文社科体系的提升，同时也促进了交通工程道路行业的进步。目前，国内公路已达到数百万公里之多，沥青混凝土路面占比较高，达到数十万上百万公里，且总里程数及占比正在逐渐提高。沥青的设计寿命一般为15～20年周期，因此早期建设的大部分沥青公路逐渐进入了大中修阶段，且有近10%以上的沥青路面面临着翻修。传统的旧道路翻建有两种施工方法：其一，是直接将新的路面材料覆盖在破旧沥青路面上面；其二，是剔除已破坏的沥青路面层，再重新铺筑新的沥青材料。第一种方法施工简单，节约成本和时间，且不会产生环境污染，但是会抬高路面，不利于排水系统的利用，进而影响周边环境和市容。因此，目前普遍采用的是第二种修复方案，这样更利于交通工程道路满足设计及使用功能。但是，这种常用的方法产生了大量难以处置的沥青废料，浪费资源，污染环境。沥青混凝土为半刚性类材料的典型代表，因其对湿度和温度较为敏感，且具有较低的抗压及变形能力，因此沥青材料在湿度、温度等因素骤变的情况下极易形成反射裂缝，这种裂缝将直接影响交通道路的正常使用，情况较为严重时会破坏路面内部结构，造成更大的安全隐患。沥青路面裂缝问题如不及时解决，路面在长期的交通荷载作用下将会大面积损坏，致使道路严重破坏。二十世纪七十年代出现了旧沥青路面再生技术，不仅节约材料，同时减少了污染，近年来逐步得到应用和推广，在此笔者对该项技术进行讨论分析。

沥青再生技术的主要原理及其发展动态分析

沥青再生技术主要是指沥青路面的再生利用，其主要方法是通过专用设备对旧沥青路面进行翻挖、加热、破碎、筛分等一系列处理措施之后，再将其与新沥青和再生剂等按照一定比例重新搅拌，按照配比调制而成新的混合料，这种新材料能够满足公路使用的性能要求，被重新应用于路面的铺筑工艺。通过沥青就地冷再生技术，我们不仅能够减少新沥青和砂石材料的投入成本，还大大节约了道路维修和养护的费用；同时还有效防止了因道路维修而产生过多的建筑垃圾和废弃物等。国内外大量研究表明，沥青再生技术具有显著的经济和社会效益。

国外发达国家对沥青再生技术的研究始于二十世纪初期，该项技术于上世纪六七十年代形成一定的产业规模，大量应用于沥青路面的修缮工程。基于上世纪末的数据统计显示，美国到八十年代末期已有一半公路采用沥青混合料，且对沥青再生混合料和再生剂的设计研发都进行了较为深入的研究，取得了实质性进展。目前，据统计全美每年沥青混合料再生利用量大约为3亿t。德国是欧洲最早研究沥青再生技术的国家，其在高速公路路面维修中广泛应用了再生沥青混合料，而且该国早在1978年就已经基本上实现了废弃沥青材料的全部回收利用。沥青再生技术在我国起步相对较晚，早在上世纪八十年代中期，当时以天津、南京、苏州、武汉四个城市作为试点，率先对旧沥青路面再生利用技术进行了研究试验，随后做了相应的推广使用，至今已经取得了较为可喜的研究成果。上述四个城市的沥青再生技术探索中，主要是将旧渣油路面加入适当的轻油，待路面材料逐渐软化之后，即成为一种新的沥青混合材料，这种材料的铺筑层次主要是解决沥青用量最多的下面层部分结构。近年来，随着环保政策的加强落实，苛刻的环保条款促使国内各个地区的公路建设投资者和管理者们对沥青再生技术产生了浓厚的兴趣。这主要是因为新政策使得铣刨下来的沥青旧料很难处理，而且石油沥青和砂石材料的生产制造的成本越来越高。在传统沥青路面大中修过程中，往往会产生大量的沥青废弃物和建筑垃圾，这不仅污染了自然环境，同时对于沥青这种不可再生资源造成了极大的浪费，同时大量新石料的开采也严重破坏了生态环境，这些都迫切需要沥青再生技术的发展和推广应用。

沥青路面就地冷再生技术工艺及其优点分析

沥青路面的就地冷再生技术是沥青再生技术的主要形式，这种方式是通过一定的技术方法将旧沥青路面层和部分基层就地再生，快速改建成新的基层或者底基层结构，而不是单纯的将已经破损的沥青路面重新恢复到完好的原始状态。沥青道路的就地冷再生技术工作原理，就是按照新的设计要求，在旧路面铺层的基础上掺入适量的水泥、石灰、粉煤灰、乳化沥青和泡沫沥青等材料，掺入一定比例的水，通过就地冷再生工艺装备，在自然常温下就地连续完成对旧铺层的施工改造工序，修建出崭新的道路基层。沥青路面就地冷再生的主要设备为冷再生机系统，该工艺装备将破碎与拌和工艺集于一体，且装有一定数量的拌合铣刨转子和专用刀具。工作时，机器向前行进时转子转动，铣刨原路面材料，通过软管输送一定比例的水，喷洒于拌和仓中，铣刨转子将铣刨料和水充分拌和，达到需要的最佳含水量配比，以达到混合料的最大压实度参数。还可以采用热沥青等液体稳定剂，以及水泥等粉状稳定剂，解决再生层原级配不良的情况。

沥青就地冷再生技术具有传统沥青路面修复施工所不具备的优势和科学性，这种优势主要体现在以下几个方面：其一，沥青冷再生技术工序简单，主要材料是原有旧路面的沥青材料，只需要投入配料和水，且省略了大量繁琐的挖掘、运输、再加工以及回填等工序；其二，就地冷再生公路修复不需要中断交通，此种方法投入现场的施工设施很少，因此不会对交通产生太大的干扰，一般可以采用半幅通车、半幅施工的模式；其三，路基不损坏，由于冷再生机的高附着力轮胎在暴露的路基上只通过一次，因此这种方式基本上不损坏路基结构和质量；其四，提高道路等级，该方法强化了基础的承载能力，从根本上保证了道路等级的提高；其五，降本增效，冷再生技术可以降低成本10%～20%左右，且生产效率极高；其六，保护环境和资源，冷再生施工过程产生的粉尘和废气污染非常少，因此该方法被称为绿色技术。

结束语

我国乃至世界的交通发展均面临的严峻的资源和环境两大挑战，新形势下已不再支持传统的落后工艺继续主导市场，因此必须探索出一条节约资源和保护环境的交通发展之路。沥青再生技术就是一种符合交通循环经济的新工业技术革命，既推进了工业废料的综合利用，以及再生资源的回收利用，同时推进了材料再生和能源替代等新技术、新工艺的开发与研究。沥青公路在我国所占比例较高，尤其是高速公路基本上全部采用沥青材料，其大中修工程从技术指标、施工工艺、工期、环保等各方面都有很高的要求。因此，必须大力推广沥青再生技术，促进旧路面材料的循环利用。这对降低建设成本、保护生态环境以及对国家的公路建设都有极大的意义。