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就地冷再生发展需要解决的几个关键技术
2019年03月14日    阅读量:1838    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

据有关资料介绍,20世纪70~80年代我国曾不同程度地利用过废旧沥青混合料修路,把再生过的材料用于轻交通道路、人行道或者道路的垫层。但随着我国公路建设进入大发展时期,而新建公路几乎不考虑使用废旧材料,再生技术的发展基本陷入停滞。


近年来,我国的公路建设里程得到爆发式增长,随之而来,进入大修、重建阶段的各等级公路也剧增,这使得废旧沥青路面材料的再生利用问题重新得到重视和关注中国沥青网sinoasphalt.com2008年原交通部颁布了《公路沥青路面再生技术规范》(JTGF41-2008),该规范对各种再生技术都做出了要求,包括就地冷再生技术。


就地冷再生技术在国内的首次应用始于1998年,由河北省邯郸市交通局引进Writgen冷再生机应用该技术对其境内的一段旧路进行了改造。经过这些年在全国各地许多项目中的实际应用,就地冷再生技术的优点有目共睹,但这种技术自身的缺陷也给施工带来了许多困扰,如何更好地解决这些问题,并将就地冷再生技术逐步推向成熟,还有待施工技术人员与设备厂家共同发力。


由于传统的路面养护工艺存在造价高、工期长、需长时间中断交通等明显不足,加之旧沥青路面材料废弃会带来占用堆放场地、造成环境污染、浪费大量价值不菲的不可再生资源三大问题,我国已经逐渐摒弃了将原旧沥青路面挖除废弃、重新加铺新沥青面层的路面养护维修方法。如今,针对不同等级沥青路面的养护,全国各地都在积极推广和探索就地冷再生技术,其中全深()式就地冷再生技术在近几年得到了大量应用。由于就地冷再生技术具有良好的循环经济效益和环保效应,因此越来越受到公路养护行业的重视,并已成为沥青路面养护技术研究与发展的一个重要方向。


就地冷再生发展中遇到的技术难题


就地冷再生技术可以利用绝大部分或全部旧沥青层,有效降低环境污染,提升路面施工的经济性,但在诸如施工设备工作参数匹配、骨料粒径的级配控制、旧沥青混合料的沥青性能恢复等关键技术方面,国内还没有专业的科研机构进行深入研究,也没有形成成熟的解决方案,技术应用上还存在着相当大的困难。现阶段,就地冷再生技术存在以下几个方面的问题亟待解决。


(1)没有充分考虑施工设备机械结构和工作参数对再生效果的影响。目前,国内外大多数就地冷再生设备的再生鼓为联组三角带定速比皮带传动方式,其铣刨刀具的切削线速度为定值。个别小功率再生设备虽然采用变量液压系统驱动,具有再生鼓转速连续可调功能,但与大中型就地冷再生设备一样,都没有真正实现再生鼓工作转速(对应铣刨刀具线速度)与设备行走速度、再生深度的自动匹配。这使得在不同再生深度工况下,设备的行走速度不同,再生鼓对旧沥青路面的切削量也会随之发生变化,从而使再生混合料的粒径和级配处于一种连续的波动变化状态。如果施工过程中没有对各相关参数及时进行控制和调整,在某一工况的某一时段就可能由于工作参数的不匹配,使得再生料粒径规格超出级配设计范围,形成不合格混合料,最终影响养护或维修工程的再生质量。


(2)没有充分考虑工作装置机械结构特性对再生料的拌和均匀性和级配影响。作为铣拌类养护设备中的两款核心机型,沥青路面就地冷再生机和冷铣刨机在技术发展和设备应用方面同根同源,有着相同的技术基础,但却有着不同的发展方向。就地冷再生机的再生工作装置是再生鼓,冷铣刨机的铣刨工作装置是铣刨鼓,二者都是通过转子转动,带动其上面分布的切削刀具对路面进行铣削。但是,就地冷再生考虑更多的是,再生鼓上刀具排布对再生沥青混合料粒径的控制,并保证再生料的充分拌和,还要考虑二次破碎时滚筒外缘与刀具顶尖之间所形成空间的合理性,以保证再生料的均匀性和最终级配。


(3)没有充分考虑铣刨切削作业及公路自身特性对再生料的拌和均匀性与级配的影响。就地冷再生机在进行沥青层就地再生或稳定层就地再生的施工过程中,由于刀具对原有旧混合料的铣刨破碎作业,部分混合料的骨料粒径破碎变小,同时又有部分再生混合料(包括沥青混凝土混合料)经破碎后粒径满足要求,充当了再生料骨料的角色,再生铣刨物料的级配发生了较大变化;另外,路面前期维修养护时,不同施工期、不同工艺要求修筑的路基或路面(包括沥青路面)性能存在较大的差异,尤其是使用时间较长、病害类型较多或发生多次损坏的公路,在再生过程中,不同的养护作业和施工工艺使得后期路面的各种参数相比原设计参数生产了不同程度的偏离。这些影响再生效果的因素都不可能在就地冷再生施工方案设计中予以充分考虑,并且不会在后期施工过程中全部排除,因而会使再生料的均匀性和级配的性能恢复效果大打折扣。


(4)现有就地冷再生技术没有充分考虑恢复和利用旧沥青材料中沥青的性能,影响就地冷再生技术在高速公路及高等级沥青公路养护领域的推广应用。目前的就地冷再生通过将沥青层(全部或部分)材料、基层材料再生料混合作为满足所需承载力的基层材料使用,降低了再生料的使用等级。这些材料虽然具有一定的强度、刚度和水稳性,但由于是将再生料中的旧沥青与旧混合料一起作为骨料使用,没有充分考虑再生混合料中旧沥青的性能恢复,只能在县、乡村道路翻修或国、省道的基层修筑中使用,不能在高等级公路的沥青面层全面推广应用。通过数据对比发现,老化沥青混合料相对性能优良的新沥青结合料,其粘性过高、柔韧性不足等常规路用性能上的不足,严重影响了再生料的全面使用。因此再生沥青混合料的质量与厂拌热再生料和热拌沥青混合料的质量存在一定的差距,不能满足沥青混合料的面层质量标准,基于以上原因,在没有新的技术出现前,冷再生料只能用于柔性基层或半刚性基层的基层和底基层。所以,通过改善再生料中已老化沥青在粘稠性、薄膜粘结力等方面的性能参数,加快对恢复和利用再生沥青混合料中沥青成分方面的研究,恢复其路用性能,是今后就地冷再生技术研究的一个重点。


就地冷再生技术发展所需解决的关键技术


由前文可知,只有通过不断钻研,攻破阻碍就地冷再生技术在设备和材料应用方面的技术难题,才能实现就地冷再生技术的快速发展,提高国内就地冷再生技术和设备在不同等级公路、不同施工工况的适应性;同时,发展能提高再生混合料性能的新的就地冷再生技术和新材料,将再生沥青混合料的性能提高到可以适用于路面磨耗层等路面预养护施工工艺,则可以填补我国在这一领域的技术空白,进一步完善我国沥青路面就地冷再生技术体系。


现结合就地冷再生设备在技术应用和现场施工过程中所发现的和需要解决的技术难点,提出几个就地冷再生技术发展过程中面临的技术问题,希望能引起大家的关注,共同研究讨论。


(1)设备行走速度、再生深度与再生鼓工作转速的自动匹配技术。通过研究三者或两两之间的最佳匹配,实现就地冷再生过程中在同一再生深度工况、不同工作速度下的最佳匹配铣刨切削量,达到就地冷再生技术下的再生混合料所能达到的最佳粒径与拌和均匀性,为再生过程级配调整提供最为准确的参考数据。


(2)再生乳化沥青喷洒()智能控制技术。在原有乳化沥青喷洒控制技术的基础上,充分考虑国内乳化沥青材料特性,通过对喷洒温度、喷洒比例、喷洒扇形角等各关键控制点的分析研究,结合再生设备行走速度、再生深度等工作参数,研究开发具有创新性的智能喷洒控制技术。


(3)再生料拌和均匀性技术。分析就地冷再生施工现场所采集的再生料特性,结合就地冷再生机再生总成结构特点和所用添加剂特性,研究再生料拌和机理,设计开发可显著提高再生料拌和均匀性的机械结构,提高再生混合料的均匀性。


(4)再生拌和料含水量智能控制技术。研究各种施工工况下再生料不同含水比的材料性能,分析不同工况下再生料最佳含水量配比;将此数据作为再生过程水添加量的自动控制依据,通过在设备安装传感器实时检测再生混合料的含水量,对比试验数据并及时进行参数匹配,实现智能化自动控制。


(5)设备远程智能管理系统。利用GPS技术、远程数据传送技术和智能数据分析技术,将设备的发动机、液压系统和电控系统等关键系统工作参数与厂家提供设备正常工作理论参数进行实时后台对比,监控设备工作状态,实现保养信息快速推送、设备故障提前预警、设备使用状态预判等功能,实现设备的远程智能管理。


(6)沥青层和全深式就地冷再生机在相关应用领域的研究。基于沥青层就地冷再生技术和全深式就地冷再生技术在不同应用领域的优势,深入研究的技术差异,提升就地冷再生技术在沥青路面的技术性能,拓展我国就地冷再生技术的应用范围。


结语


加快发展就地冷再生技术,可以打破国外就地冷再生技术和设备的市场垄断,有助于我国在此领域的技术发展,提升我国在就地冷再生技术和设备方面的整体实力。同时,沥青路面就地冷再生技术的研究、推广和相关专用设备的开发,在降低公路养护建设成本、保护生态环境方面对我国的公路建设都讲产生极大的经济效益和社会效益。


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