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背景
自年第一条高等级公路(西安至临潼)建成通车后,截至年底,陕西省已通车高速公路公里,集团公司所辖里程也达到了公里,其中大部分路面都是沥青路面。沥青混凝土路面一般设计年限为15年,实际上,通常使用年限仅5~8年左右。也就是说,按目前情况来看,集团公司每年将有~公里左右高速公路需要大修。因此,如何处置每年数万吨沥青混凝土路面废料将成为必须面对和解决的问题。同时,重新铺筑沥青混凝土路面所需的大量沥青和石料也将使我们面临巨大的资源压力。采用沥青再生技术,重复利用沥青混凝土路面废料,是从根本上解决上述问题的有效途径。自20世纪七八十年代以来,沥青再生技术在国外获得广泛应用,已经形成比较完整的成套技术,且达到了规范化与标准化的成熟程度。那么,面对众多的再生技术,陕西省如何结合自身的特点进行选择?现就有关问题进行探讨。
2沥青路面再生技术选择
2.1再生技术分类
沥青路面再生技术是一种通过特定工艺将旧沥青路面材料进行处理,得到满足路用要求的混合料,从而实现旧路面材料重复利用。美国沥青再生协会(TheAsphaltRecyclingandReclaimingAssociation)将再生技术分为5种不同的类型:场(厂)拌热再生(HotRecycling),就地热再生(HotIn-PlaceRecycling),场(厂)拌冷再生(ColdRecycling),就地冷再生(ColdIn-PlaceRecycling),全厚式再生(FullDepthReclamation)。
(1)场(厂)拌热再生。场拌热再生技术是将旧沥青混凝土路面铣刨后运到沥青混合料拌和场(厂),通过破碎、筛分(必要时),并根据旧料中沥青含量、沥青老化程度、集料级配等情况,掺入一定数量的新集料、新沥青、再生剂(必要时)等进行热态拌和,使混合料达到规定的各项指标,并按热拌沥青混合料的施工工艺重新铺筑路面。
(2)就地热再生。就地热再生技术是指利用专用的就地热再生设备,对沥青路面进行现场加热、翻松,掺入一定数量的新集料、新沥青、再生剂等,经混拌、摊铺、碾压等工序,一次性实现对表面一定深度范围内(一般不超过6cm)的旧沥青混凝土路面再生的一种技术。
(3)场(厂)拌冷再生。场拌冷再生技术是将旧沥青路面铣刨后运到沥青混合料拌和场(厂),通过破碎、筛分(必要时),并根据旧料中沥青含量、沥青老化度、集料级配等指标,掺入一定数量的新集料、再生结合料(乳化沥青、泡沫沥青等)、再生剂(必要时)进行常温拌和,使混合料达到规定的各项指标,按常温沥青混凝土的施工工艺重新铺筑,形成路面基层或者下面层的一种技术。
(4)就地冷再生。就地冷再生技术是指利用专用的就地冷再生设备,对沥青路面进行现场冷铣刨,掺入一定数量的新集料、再生结合料(乳化沥青、泡沫沥青、水泥、消石灰等)、再生剂(必要时),经混拌、摊铺、碾压等工序,一次性实现对表面一定深度范围内的旧沥青路面再生,形成路面基层或下面层的一种技术。
(5)全厚式再生。将沥青层和部分基层材料同时进行就地冷再生,形成路面基层的一种技术。全厚式再生实际上是就地冷再生的一种,只不过是再生厚度范围内包含了部分基层。
2.2再生技术优缺点
通过查询大量资料和考察实体工程,认为以上几种再生技术有以下优缺点:
2.3再生技术的选择
在决定使用何种再生技术前,认真研究了陕西省高速公路的特点和工程的实际需求。
(1)由于多年超载等客观因素的影响,陕西省高速公路大部分段落的破坏已经发展到了基层,大修必须处理到基层,就地再生技术(包括热就地和冷就地)限于处理深度的原因,不能采用。
(2)陕西省现有的路面结构中,沥青层较薄,一般只有15Ccm,按照全寿命周期理论和长寿命路面的要求,应适当加厚沥青层。
(3)场拌热再生旧料利用效率低,一般只能用到旧料的30%~50%,而场拌冷再生的方法可以应用到70%~%。
因此,在高速公路大修的过程中,把场拌冷再生的泡沫沥青冷再生技术和乳化沥青冷再生技术作为推广应用的主要方向。
3再生技术的应用情况
自4年起,陕西高速集团有步骤的展开再生技术的应用推广工作。
表2泡沫沥青再生应用项目
表3乳化沥青再生应用项目
4泡沫沥青和乳化沥青再生技术性能和经济效益
由于各路段路面原材料不同,没有较强的可比性,但可以看出一般性的规律,将近几年有代表性的试验数据汇总见表4。
表4乳化沥青、泡沫沥青再生有关技术数据
从表4可以看出,两种再生混合料的性能基本满足规范中对沥青混合料的技术要求,在设计方案时可以按照沥青混合料对待。
相对于新拌沥青混合料来说,采用再生的方法可以节省以下方面的资源:
(1)节约沥青。无论乳化沥青还是泡沫沥青再生,新加入的沥青约为混合料总重的2~4%,而热沥青混合料沥青用量一般为混合料总重的4~5%,因此要节约2%左右的沥青。
(2)节约石料。乳化沥青和泡沫沥青再生均能利用约80%的旧料,可以节约相应比例的石料。
(3)节约能源。乳化沥青再生的生产过程中不需要加热集料和沥青,泡沫沥青生产过程中只需要对沥青进行加热保温,因此节约大量燃料。按照每拌和1吨沥青混合料需消耗重油7升来计算,重油每升4元,采用冷再生每吨比热拌沥青混合料节约28元。
5总结
(1)陕西省最早的一段再生试验段已经6年多了,从跟踪检测的结果来看,路面各项性能良好,较交工验收时没有明显衰变,因此从使用效果上来看,高速公路大修采用冷再生混合料作为柔性基层是可行的,作为下面层使用还需要慎重,要具体区分交通量、荷载情况、气候特点等综合考虑。
(2)采用冷再生技术经济,社会效益显著。陕西高速集团所辖道路截至目前共铺筑再生沥青基层万平方,使用再生混合料30余万方,少开挖砂石材料约22万方,少使用石油沥青13吨,少燃烧重油万升,节约建设资金余万元,取得了巨大的经济和社会效益。
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