改性乳化沥青冷再生技术的发展与应用

改性乳化沥青冷再生技术的发展与应用发布:2010-1-2912:12|作者:modwg|查看:31次出租维特根wr2500s冷再生机承接就地冷再生工程施工垂询电话：[phone]我公司已经从事沥青路面就地冷再生项目3年多积累了丰富的工程施工经验常年出租维特根wr2500s路面就地冷再生机并寻求沥青路面就地冷再生项目单项承包包括泡沫沥青乳化沥青水泥等就地冷再生樊江顺1，李富清2，姚琳宁3（1.长安大学工程机械学院，陕西西安，710064；2.山东临沂火车站，山东临沂，276000；3.山东临沂兰山区公路管理局，山东临沂，276000）0引言随着我国社会主义建设的持续发展和国民经济的快速发展，公路基础设施建设也得到空前的发展，特别是“九五”以来国家提出扩大内需、加快基础设施建设的重大决策，公路交通行业进入全面健康发展的新阶段。到2005年底，全国公路通车总里程已达192万km，其中高速公路总里程近4.1万km，“两纵两横三个重要路段”全面建成；已规划国家高速公路网达8.5万km，到2010年，总体要实现“东网、中联、西通”的目标[1]。目前，我国公路基础设施已由以建设为主，转为建设、养护并重，出现了许多新的养护技术。在我国已建成的高级和次高级路面中，沥青路面的数量占了很大比例。按沥青路面的设计寿命（8耀15年）和实际使用情况，每年约有12豫的沥青路面需要翻修，预计旧沥青路面废弃量将达到每年320万t。对于旧料的处理若采用抛弃处理，不仅会占用紧张的土地资源、污染环境，还会造成极大的资源浪费。采用对旧路面材料加以重新利用的再生技术对路面进行养护、翻修，具有巨大的经济效益和重要的社会价值。改性乳化沥青冷再生作为一种较新的再生技术，呈现出良好的发展前景。1改性乳化沥青冷再生技术的发展过程1.1改性乳化沥青的应用改性乳化沥青与普通乳化沥青相比，主要是改善其力学性能(高温稳定性、耐疲劳性、低温抗裂变性等)，所以其改性剂一般为聚合物。从狭义上来说，现在所指的改性乳化沥青一般是指聚合物改性乳化沥青。目前，改性乳化沥青的改性剂以SBR和SBS为主[2]，其生产方法主要有内掺法和外掺法等，生产工艺有所区别[3]。我国对道路用改性乳化沥青的研究已开展了数年，其质量和应用水平不断提高。将其喷洒使用，可作为粘层、封层、桥面防水粘结层；将其与级配集料拌和使用，可用于微表处。目前微表处是改性乳化沥青的一个重要用途，所谓微表处是一种将高质量的改性乳化沥青、集料以及必要的添加剂等，采用特殊设备边拌和边直接摊铺在路面上的封层形式。近年来微表处技术在我国逐步得到了推广应用，已经在内宜高速公路、京福高速公路天津段以及沪宁高速公路等路段大量应用,仅2003年，微表处在全国各地的摊铺面积已超过350万m2[4]。1.2沥青路面的冷再生技术沥青路面冷再生是指将旧沥青路面材料(主要是面层材料，有时也包括部分基层材料)经过铣刨、回收、破碎、筛分后，按比例加入一定量的添加剂(水泥、石灰、泡沫沥青、乳化沥青或改性乳化沥青等)，必要时加入部分新骨料而制成冷再生混合料。这是在自然环境温度下完成沥青路面的翻挖、破碎、新材料的添加、拌和、摊铺及压实成型，重新形成路面结构层的一种工艺方法。冷再生结构层主要作为公路路面的基层或底基层，也可以作为低等级公路的面层。沥青路面冷再生技术是国外在20世纪80年代后期迅速发展起来的一种新技术，目前已成为国际上道路维修改造的主要方法之一，主要分为厂拌冷再生和就地冷再生。厂拌冷再生实质上是对废旧沥青混合料的集中处理与加工，其主要特点是可对各种废旧材料进行再生处理，对材料的处理与路面状况无关，具有很大的工艺柔性；此外，厂拌再生材料的质量较容易控制。就地冷再生是在冷铣刨技术的基础上发展起来的，除少量的添加剂外，不需要原材料的运输，节省大量运输费用；全部旧沥青路面得到再生利用，节省了大量宝贵资源；同时，具有施工效率高，开放交通快等优点[5]。1.3改性乳化沥青冷再生技术的特点改性乳化沥青冷再生是近几年国外首先发展起来的一种冷再生技术，其显著特点是采用改性乳化沥青作为添加剂。与其他添加剂的冷再生料相比，改性乳化沥青冷再生料具有明显的优势：(1)改性乳化沥青混合料的低温抗裂性、高温稳定性、耐久性都得到了改善,其强度特征接近石灰(或水泥)稳定粒料(半刚性材料)，但却具有一定的柔韧性和良好的抗疲劳特性，用其取代半刚性基层材料铺筑道路基层可以有效地防止反射裂缝，减小温度裂缝,增强抗车辙能力和改善早期强度。(2)改性乳化沥青冷再生料拌好后可以立即摊铺压实，压实结束后2h即可开放交通，这在城市道路维修中能有效地减少对交通的影响。(3)集料在冷、湿状态下即可与改性乳化沥青拌和，可以节省大量的能源，因此改性乳化沥青混合料是一种经济、环保的道路材料。(4)因为旧料的利用大大减少了新材料的开采量，也不存在旧料的运输和堆放问题。现代再生机械所具有的封闭式控制添加系统，不仅配比精确，而且防止了粉尘的飞扬，从根本上满足了环境保护的要求。因此，它无益于一项绿色道路维修改造技术。2改性乳化沥青冷再生技术的研究热点废旧沥青路面材料再生利用的试验研究最早于19l5年在美国进行。20世纪70耀80年代，随着沥青原材料供应紧张及环保要求的提高，沥青路面材料的再生技术在世界各国发展迅速。近几年，许多国家开始研究改性乳化沥青冷再生技术，以便减小温度裂缝,增强抗车辙能力和改善早期强度。目前，改性乳化沥青冷再生的研究集中在以下几个方面。2.1冷再生用改性乳化沥青的研究改性乳化沥青是一种新材料、新工艺、新技术,用其进行冷再生具有高温稳定性、低温抗开裂性、耐磨以及防水等优良性能。旧沥青路面冷再生施工时，施工环境和施工条件不尽相同，再生路面的等级和交通量也千差万别，因此，对改性乳化沥青材料本身的要求就不相同。如美国德克萨斯州运输部采用天然橡胶、SBR、SBS等不同改性剂,采用沥青与胶浆混合、沥青先改性后乳化等不同工艺,进行了改性乳化沥青流变学性能的研究。而日本按“温暖时期用”和“寒冷时期用”对改性乳化沥青的蒸发残留物针入度分别提出技术要求为60耀100、100耀150。国内许多单位已成功研制具有良好稳定性和使用性能的改性乳化沥青，在稀浆封层等方面得到推广使用[6]。不同的工艺和改性剂生产的改性乳化沥青具有不同的性能，国内用于冷再生的改性乳化沥青与国外产品的性能还有一定差距，需要综合考虑生产工艺、施工工艺及交通特点，加大研究的力度。2.2改性乳化沥青冷再生工艺的研究随着对旧沥青路面再生技术的重视，冷再生技术以其特殊的优势，得到快速发展。与改性乳化沥青冷再生分为就地冷再生和厂拌冷再生相对应，其再生工艺也分为就地冷再生工艺和厂拌冷再生工艺。目前，改性乳化沥青冷再生工艺的研究突出节约成本、提高性能、施工简单快速、对施工环境的适应性广泛及满足严格的环保要求等特点。改性乳化沥青冷再生在我国处于起步阶段，借鉴国外先进经验，结合我国具体国情，研究新的改性乳化沥青冷再生工艺具有重要意义。2.3改性乳化沥青冷再生设备的研究根据冷再生工艺、施工条件等的不同，所用的再生设备不同，常见的再生设备主要包括再生主机和配套机械，其中再生主机又可分为带熨平板和不带熨平板两种，配套机械包括改性乳化沥青运输车等。再生主机的核心是一个按特定螺旋线形状装有若干数量刀具的切削转子。转子旋转切削旧路面，同时，改性乳化沥青喷洒到拌和罩壳内，并在切削转子的作用下与被切削下来的旧沥青路面材料进行充分均匀的拌和，生成改性乳化沥青再生料。欧美国家发展改性乳化沥青冷再生技术较早，其相应的再生设备的技术水平较高，从小型的单一再生主机到大型的再生列车，代表了当今再生设备的科技水平。目前，国外改性乳化沥青冷再生设备的主要研究内容有改性乳化沥青喷洒的精确控制、切削转子的研究和再生设备的智能化控制等。3改性乳化沥青冷再生的工艺与设备3.1改性乳化沥青冷再生工艺无论是旧路升级改造还是路面局部病害的维修或者旧路面大面积的翻修，采用传统上破除老路面大开膛式的施工方法，施工周期长，费用高，对周围环境污染严重，且封闭式施工对经济的负面影响较大。改性乳化沥青冷再生作为一种新的施工途径，施工工艺可以概括为厂拌冷再生工艺和就地冷再生工艺两种。厂拌冷再生工艺的路线见图2。改性乳化沥青厂拌冷再生首先将旧沥青路面铣刨后的旧料集中运输到厂拌地，经过对大块旧料二次破碎和级配分析，根据路面不同层次的质量要求，进行再生料配比设计，确定旧沥青混合料的添加比例，旧料、改性乳化沥青、新集料等在拌和机中按一定比例重新拌和成新的混合料，从而获得优良的再生沥青混凝土，铺筑成再生沥青路面。厂拌冷再生法的特点:（1）可以按沥青上、中、下面层进行沥青混合料配合比设计。（2）可以分层铣刨、分层摊铺。（3）再生的沥青路面的各项技术指标不低于新铺沥青路面技术指标。就地冷再生工艺的路线见图3。与厂拌冷再生不同，改性乳化沥青就地冷再生首先应将旧沥青路面及基层取样，进行级配和强度试验，完成再生料配比设计，确定改性乳化沥青和新骨料的添加比例，并制订再生设备的组合方案。施工时，旧路面铣刨与再生料拌和就地完成(见图4)，不需要经过旧料运输和再生料运输，节约了施工成本。就地冷再生的特点：（1）再生料的设计与旧路面息息相关，必须对原旧路面进行级配分析。（2）施工过程的一次性作业简化了施工工序，施工速度快，缩短了施工工期。（3）可以半幅施工，半幅开放，对交通影响较低。3.2改性乳化沥青冷再生设备冷再生设备直接影响冷再生施工的效率和质量，性能良好的设备是合格再生路面的基础。随着改性乳化沥青冷再生技术的发展，国内外开发成功了多种型号的冷再生单机和冷再生列车。根据施工要求的不同，利用不同的配套机械的组合，这些再生设备也可以用于普通乳化沥青、泡沫沥青等的冷再生作业。改性乳化沥青冷再生单机以美国CATERPILLAR的RM-300为典型代表。RM-300就地冷再生机（见图5）是中型多用途再生机，可以选配不同的铣刨转子，主要用于沥青路面冷再生，也可用于稳定土拌和。装备有改性沥青喷洒系统，可选配自动洒水系统。该机的设计突出高生产效率和高可靠性的特点，采用ACERT技术的C11发动机，大型超低压轮胎提供强劲的牵引，大型重载转子罩和经过优化设计的长寿命快速更换刀头保证了铣刨和拌和的良好性能，自动负载控制保证了工作速度和转子负载的良好匹配。冷再生列车以意大利MARINI的MCR250为代表。MCR250冷再生列车（见图6）采用了常温再生设备生产多种高质量再生混合料的全部技术和相关工作装置，既具有常温厂拌再生设备的优势原生产出高质量多品种的再生混合料；又具有常温路拌再生设备的经济性原节省了大量回收材料的往返运输费用，并简化了施工管理。引通过合理的结构安排和完美的设计理念，MARINIMCR250型就地再生列车主要解决了就地再生工艺中言存在的3个主要问题：全面控制了再生使用回收旧料的规格；称重计量(包括沥青及所有就地再生生产使用的各种原材料，如水泥、水等)；获得了在传统沥青搅拌设备中才能达到的沥青混合料拌和质量【7】。4结语社会的发展与人类文明的进步促使人类越发重视经济发展与自然环境的和谐统一，节能、环保成为衡量新技术进步与否的重要指标，也是新技术赖以生存发展的前提条件。改性乳化沥青冷再生技术利用旧沥青路面材料在常温下即可完成再生的特点，显示了巨大的发展潜力。参考文献[1]李盛霖.站在新的历史起点上推进“十一五”交通事业又快又好发展[J].交通财会.2006,2:4-13.[2]沈金安.改性沥青与SMA路面[M].北京：人民交通出版社，1999.[3]虎增福,牛润莲.浅议改性乳化沥青技术在我国道路工程中的发展与应用[J].石油沥青.2003,17(增刊):1-3.[4]秦永春，徐剑，黄颂昌，李福普.道路用改性乳化沥青技术要求的研究[J].公路交通科技.2005,22(1):45-47.[5]孙祖望.沥青路面再生技术的现状与发展[J].建筑机械.2005,(4):22-23.[6]沈金安,李福普.改性乳化沥青在高速公路沥青路面维修养护中的应用前景[J].石