【内容摘要】介绍沥青混合料再生利用的四种方法。分析宁夏区旧沥青混合料来源的途径,提出适合宁夏区旧沥青混合料再生利用的方法。介绍了目前废旧沥青混合料在宁夏公路养护中的应用实例,供大家参考。
主题词:沥青混合料,再生利用,探讨
1.概述 随着我国公路建设事业的迅速发展,特别是1998年国家扩大内需实行积极的财政政策,使用增加投资拉动经济的增长,促进了高速公路的快速发展。宁夏自1998年至现在,已建成通车高速公路708公路,早期通车的高速公路已进入大、中修期,再加上部分高速公路,因车辆超限超载,程度不同的出现车辙、拥包等路面病害,影响了公路的使用功能。许多功能性的破坏和大、中修,必须进行翻修,方可恢复路面的使用功能。目前,其处理方法是使用洗刨机刨除沥青混合料路面后,新铺沥青混合料。若刨洗后的旧沥青混合料被废弃,一方面造成环境污染,另一方面对于我国这种优质沥青极为匮乏国家来说是一种资源浪费,而且大量的使用新石料,开采石料会导致森林植被减少,水土流失等严重的生态环境破坏。尤其是对宁夏这种生态比较脆弱的地区,生态保护显得更为重要。如何有效利用这些再生料是社会各界的热门话题之一。进入二十一世纪,我国提出的科学发展观,党的十六届五中全会和“十一五”国民经济发展纲要,把循环经济和可持续发展,建设资源节约型和环境友好型社会提到历史日程。对交通来说,转变经济增长方式,把经济活动组成一个“资源—产品—再生资源”的循环反馈流程,所有的物质、能量在这个不断进行的经济循环中得到合理、持久的利用,从而使经济活动对自然环境的负面影响降到最小,使人与自然和谐发展。因此,沥青再生技术的研究、推广,对降低建设成本和养护成本,保护生态环境,具有极大的意义。
2.沥青路面再生方式及特点 沥青路面再生技术包括现场再生和厂拌再生技术。现场再生包括现场热再生和现场冷再生。厂拌再生包括厂拌热再生和厂拌冷再生。 2.1现场热再生技术 现场热再生技术也称为表层再生技术。该技术通过现场加热、翻拌、混拌、摊铺、碾压等工序,一次性实现旧沥青混凝土路面就地再生。具有无须运输废旧沥青混合料,工效高,对公路运营影响程度低等优点。 现场热再生机组主要包括加热系统、路面翻靶系统、再生搅拌系统、摊铺系统和压实系统等,处理路面最大深度为5~6cm。现场热再生技术也存在诸多局限性主要表现在: 2.1.1 处理厚度小。比较适合处理车辙、泛油、麻面和磨光等表面缺陷。对需要进行结构性再生,如中、下面层以及基层损坏的情况,需要路面大修的无能为力。 2.1.2 由于不加入或加入很少新集料,无法有效调整配合比,对表面层集料级配不满足的路面不适用。 2.1.3 由于不加入或加入很少沥青,必须利用专门的再生剂恢复沥青的性能,难以保证路面的耐久性。 2.1.4 对路面层厚不均匀或质量状况变化大的路面难以保证质量要求。 2.2 现场冷再生技术 现场冷再生技术主要有两种形式:一种是利用专用机械在现场刨洗、破碎、加入乳化沥青或其他再生剂、稳定剂和集料、拌和、摊铺、预压,再使用压路机压实。这种再生路面主要用于低等级公路路面和高等级路面基层,这种方法由于加入新料,路面高程提高,不适用高级路面的面层,一般使用在二级以下的公路;另一种方式是在旧路面上洒布再生剂封层,再生剂能渗入路面5~6mm,恢复表面被氧化沥青的活性,并形成抵抗燃油泄漏的封层,延长路面的使用寿命2~3年。这种方式对路基和基层比较好,面层使用时间比较长沥青老化严重的路面,属于预防性养护的范畴。使用范围窄,并且,处理后对路面的抗滑性能影响大。对设计行车速度比较小的二级以下公路考虑使用。对一级公路和高速公路,应考虑使用微表处处理。 2.3 厂拌热再生技术 这种再生技术,是将需要处理的旧沥青混凝土路面洗刨后运回拌和场,通过破碎、筛分(必要时),并根据旧料中的沥青含量、沥青老化程度、集料级配等指标,掺入一定数量的新集料、沥青和再生剂(必要时)进行拌和,使混合料达到规范规定的各项指标,经运输、摊铺、碾压工序。这种再生沥青混合料路面能够达到并保持所要求的各项路用性能指标,并且具有更好的抗车辙性能。这种再生方式属于结构性再生,能有效地用于各种条件下旧沥青混凝土路面的再生利用。 2.4 厂拌冷再生技术 厂拌冷再生混合料主要用作基层和底基层。先将刨洗的旧沥青混凝土路面材料运回稳定土拌和场,经过破碎做为稳定土骨料,加入水泥或石灰、粉煤灰、乳化沥青等一种或多种稳定剂和新料(必要时)进行搅拌,然后运输、摊铺成基层或底基层。这项技术不但能充分利用废旧材料中的旧沥青,而且旧沥青还在一定程度上影响混凝土的抗压强度,但其生产过程几乎布需要专用设备就可实现。对于不能热再生回收的旧料(如改性沥青混合料、老化严重难以再生的混合料),可以有效解决旧料废弃和环境污染等问题。对于长寿命路面要求的柔性基层,这种再生利用方法是比较经济、可取的方法,有相当重要的应用价值。
3.沥青再生方式的选择 沥青路面再生时,有的路面主要呈表面破坏特征,而且考虑到早期施工的沥青混凝土路面病害状况和程度,离散性大,现场热再生和现场冷再生方式均难以满足高级路面的路用性能要求。采用厂拌再生方式,合理调整集料级配和结合料的含量及其性能,是适合国情的沥青再生方式。 厂拌冷再生技术虽然能保证工程质量,但仅能用于基层和底基层,利用的经济性不理想。而且基层极少大规模翻修,少量修补又难以压实,一般被水泥混凝土或沥青混合料代替,市场空间很小。但厂拌冷再生的设备相对较简单,费用也较低。 厂拌热再生技术具有较好的适应性,适用于各类被破坏的路面,经过严格的配合比设计和调整,再生沥青混合料能确保技术指标不低于使用全部新料拌制的沥青混合料,路用性能满足高级路面的使用要求。而且既可利用原路废弃材料重新铺筑路面,也可以将回收材料再生后用于其他工程,能最大限度地发挥沥青混凝土路面废料的作用。但厂拌热再生的设备相对较复杂,费用也较高。它除了具有厂拌冷再生设备的所有优点外,还有一套专门为加热回收料而设计的干燥筒和燃烧器,保证被加热回收料中的沥青不老化。
4.宁夏区旧沥青混合料再生利用的探讨 以前,宁夏区旧沥青混合料,大多数被废弃,修整堆放在边坡上或被沿线老百姓拉去铺垫路口。自2004年宁夏早期通车的高速公路进入大修期或早期病害修补,才对刨洗的旧沥青混合料集中回收,2005年在农村公路中探讨利用。但低等级公路的旧沥青混合料截至目前仍然没有回收利用。笔者认为宁夏区的旧沥青混合料主要来源于以下几个方面: 4.1养护单位日常小修产生的和旧路改建(大、中修工程)挖除的沥青混合料。常规设计是改建后的路面标高高于旧路标高一米以内的,原旧路的沥青路面面层挖除后的沥青混合料。主要是沥青表面处治、上层的沥青混凝土和下层的沥青贯入、沥青混凝土面层。这一类沥青混合料以往是堆积在路基边坡上,造成天然的边坡长草或人工植树的困难,污染环境,或者被沿线的群众拉去铺家中的院子或乡间小路。对于这一类的旧沥青混合料,笔者认为应集中回收在沥青混凝土拌和场或稳定土拌和场,分别对待,旧路沥青混凝土、沥青贯入、沥青表处路面通车使用3年以下的,回收在沥青混凝土拌和场,采用厂拌热再生,铺筑改建的路面下面层。3年以上的回收到稳定土拌和场,采用厂拌冷再生,配制综合稳定土,铺筑改建公路的基层或底基层。其次,笔者建议,改建公路的旧沥青混合料路面,应全部挖除回收,再生利用。 4.2 高速公路早期路面病害处治的旧沥青混凝土。早期施工的高速公路因对沥青混合料的材料组成设计和结构组合设计认识浮浅,沥青混合料设计时,矿料间隙率控制不严,粉胶比不适当的“悬浮密实结构”,压实度采用标准密度控制,沥青混合料的剩余空隙率偏大或偏小,施工工艺不细,沥青混合料有“温度离析”和“摊铺离析”,压实不到位等原因。加之车辆的超限、超载,形成了高速公路的沥青混凝土路面,出现车辙、拥包、推移和局部的松散等早期病害,影响行车的舒适性和安全性,使路面的使用功能下降。为恢复其功能,建设和养护单位,不得不采取必要的措施处治。通常是刨除病害路段的沥青混凝土面层,重新铺筑新拌的沥青混凝土。由于刨除的沥青混合料中的沥青油分氧化的较少,对于早期病害产生的旧沥青混凝土应分两种情况进行处理:一种是面积较小的早期病害,影响高速公路的畅通和安全,及时发现及时修补,易采用现场热再生;另一种是连续的面积较大的车辙和拥包深度超过15mm的早期病害处治,易采用厂拌热再生。 4.3 高速和一级公路的大、中修的旧沥青混凝土。全路段进入大、中修期,需要全部刨除的旧沥青混凝土,级配相对较好,采用厂拌热再生,加入新的结合料和集料,比较经济,效果较好。
5.沥青路面再生利用在宁夏区国省道干线公路养护中的应用实例 2006年5月至9月,分局组织人员对辖养的石嘴山地区的国道110线和109线以及运煤专线的X207线的路面病害调查,使用高速公路的刨铣废料进行再生利用。首先,对刨洗的废旧沥青混合料进行筛分和配合比设计,其筛分和掺配试验如表1。处理时,厚度小于5cm的一次摊铺再生的沥青混凝土AC-13沥青混凝土修补。厚度大于5~12cm的分两次摊铺再生沥青混凝土进行处理。设计的再生沥青混凝土均能满足规范的级配要求。使用再生的沥青混合料处理各种病害达15000m2.
6.结论 当前,随着我区高等级路面大、中修期的到来,大量刨洗的旧沥青混合料无处堆放。我区2004~2006年的高速公路的维修,据不完全统计就有15000m3路面沥青混合料刨洗后堆放沿线的养护中心,如果将这些旧的沥青混合料,使用厂拌热再生,必要时添加再生剂,添加适量粒径合适的集料,恢复优良的级配,以提高沥青混凝土的性能指标,即可将再生的沥青混合料的铺筑到高速公路上,可以达到令人满意的效果。或者利用再生的沥青混合料铺筑二级及以下的农村公路上。15066m3的旧沥青混合料再生后可以铺筑5m宽4㎝厚村镇道路面层约75km或铺筑7m宽4㎝厚村镇道路面层约54km,既解决高速公路的早期病害问题,也解决农村公路资金短缺的问题,同时也保护了环境,解决废料堆放的问题,这是一个两全其美的事情。面对目前,沥青材料价格据高不下,更加体现了再生利用的价值和社会效益。改建公路和公路养护单位挖除的沥青混合料应全部回收,再生利用,降低建设成本和养护成本,保护环境,建设资源节约型和环境友好型的和谐交通。
本文只是笔者学习和实践的初浅认识,还有待于在实践中进一步研究和探讨。文中难免有不妥之处,敬请各位专家和同行批评指出。
废旧沥青混合料与新掺碎石集料级配设计 附表
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通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%) |
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31.5 |
26.5 |
19 |
16 |
13.2 |
9.5 |
4.75 |
2.36 |
1.18 |
0.6 |
0.3 |
0.15 |
0.075 |
|
拉僧庙新料S8 |
100 |
85.5 |
2.2 |
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|
|
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|
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拉僧庙新料S9 |
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100 |
75 |
33.4 |
5.1 |
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拉僧庙新料S10 |
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|
100 |
88.2 |
31 |
0.2 |
|
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|
|
|
|
|
拉僧庙新料S11 |
|
|
|
|
100 |
92.2 |
24.8 |
5.7 |
2.9 |
2.0 |
1.7 |
1.6 |
1.2 |
|
拉僧庙新料S14 |
|
|
|
|
|
100 |
93.8 |
15.8 |
4.4 |
3.6 |
3.3 |
3.2 |
3.7 |
|
拉僧庙新料S16 |
|
|
|
|
|
100 |
99.3 |
94.7 |
74.2 |
53.6 |
35.0 |
26.8 |
14.8 |
|
刨铣废旧材料 |
|
|
|
100 |
97.0 |
82.4 |
48.9 |
33.5 |
27.0 |
21.0 |
15.4 |
12.2 |
7.3 |
|
拟配AC-13新集料 合成级配 (S10:S11:S14:S16)=25%:18%:39%:18% |
|
|
|
100 |
97.0 |
81,4 |
58.9 |
24.2 |
15.6 |
11.5 |
7.9 |
6.32 |
3.7 |
|
拟配AC-13废旧料与新料合成级配(废旧料与合成后的新料各占50%) |
|
|
|
100 |
97 |
81.9 |
53.9 |
28.8 |
21.3 |
16.2 |
11.6 |
9.2 |
5.5 |
|
AC-13规范级配范围 |
|
|
|
100 |
90~100 |
68~85 |
38~68 |
24~50 |
15~38 |
10~28 |
7~20 |
5~15 |
4~8 |
|
拟配ATB-25新碎石 矿料合成级配 (S8:S9:S10:S11:S16)= 17%:25%:20%:20%:18% |
|
97.5 |
77.2 |
66.4 |
56.8 |
42.6 |
22.4 |
18.1 |
14.0 |
10.0 |
6.64 |
5.12 |
2.7 |
|
拟配ATB-25新矿料合成级配与废旧沥青混合料合成级配 (废旧料与合成后的新料各占50%) |
100 |
97.5 |
77.2 |
83.2 |
76.9 |
62.5 |
35.6 |
25.8 |
20.5 |
15.5 |
11.02 |
8.66 |
5.0 |
|
新规范AC-25 级配范围 |
100 |
90~100 |
75-90 |
65~83 |
57-76 |
45-65 |
24~52 |
16-42 |
12~33 |
8~24 |
5~17 |
4-13 |
3-7 | |