1.3　道路路面再生方法及特点

旧沥青混合料的再生利用技术属于道路维修的范畴,是一种道路维修新技术,是道路工程领域的重要研究课题。传统的道路维修改造方法是刨除路面后,再铺新料,维修成本高,而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(The Asphalt Recycling and Reclaiming Association)将再生技术分为5种不同的类型:场(厂)拌热再生(Hot Recycling)、就地热再生(Hot In-Place Recycling)、场(厂)拌冷再生(Cold Recycling)、就地冷再生(Cold In-Place Recycling)、全深式再生(Full Depth Reclamation)。我国《公路沥青路面再生技术规范》将再生技术分为4类,即是厂拌热再生(Central Plant Hot Recycling)、就地热再生(Hot In-Place Recycling)、厂拌冷再生(Central Plant Cold Recycling)、就地冷再生(Cold In-Place Recycling),其中就地冷再生技术按照材料和厚度的不同分为沥青层就地冷再生和全深式就地冷再生两种方式。以下就这几种技术的特点进行简要分析。

1.3.1　厂拌热再生技术

厂拌热再生技术(Central Plant Hot Recycling)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。图1.1所示为厂拌热再生技术对回收沥青路面材料进行预处理。

该技术具有如下优点:

(1)设备投资小。在原有沥青拌和站的基础上增加一套厂拌热再生附楼的投资约300万元,如图1.2所示。

(2)混合料质量较好控制。生产前可以根据原路面再生料的沥青含量、沥青老化程度、集配、含水率等参数进行化验,从而选择合适的再生剂或者设计合适的再生工艺,保证再生沥青混合料的质量。

(3)重新铺筑的路面标高不会变化。

(4)再生后的混合料可以运回原路面摊铺,也可以运到其他工地摊铺。可较充分地利用所有再生料。

该技术的缺点如下:

(1)成品料运输费增加,所有再生料必须运到固定的场地进行。成品料又必须运回路面再次摊铺,所以较就地热再生增加了运输成本。

(2)设备转场没有就地再生设备快捷。

(3)再生料在加热过程中产生的蓝烟,需要借助与之配套的原生机燃烧器、干燥滚筒、除尘器进行二次燃烧处理,从而减少废气污染。

1.3.2　就地热再生技术

就地热再生(Hot In-Place Recycling)技术是一种就地修复破损路面的技术,它通过加热软化路面,铲起路面废料,再和沥青黏合剂混合,有时可能还需要添加一些新的骨料,然后将再生料重新铺在原来的路面上。一般用一台大型“沥青路面热再生联合机组”(又称热再生列车),先把沥青路面烤热软化,再将旧沥青层收集起来输送到该机组中的双卧轴连续搅拌机上,添加新骨料、补充新沥青,搅拌后排到机组的摊铺器上,摊铺、捣实、熨平,再用压路机碾压,铺成一条新路。图1.3给出了该施工技术的作业流程。这种方法施工简单方便,多用于基层承载能力良好、面层因疲劳而龟裂的路段,特别适用于老化不太严重,但平整度较差的路面。

该项技术的优点如下。

(1)没有废料搬运过程不需要废弃物堆放场地,减少了环境污染。

(2)旧料可100%得以利用,工程费用低,经济效益显著。

(3)施工进度快、周期短、可快速开放交通。

(4)减少了路面材料的往返运输量,节约了运费。

(5)根据英达科技有限公司的资料,其“修路王”就地热再生修补方法与传统方法相比,修补时间可节省5/6,作业人员节省1/2,旧路材料完全利用,新沥青混合料用量可节省1/2。

因此,就地热再生法近几年在沥青路面养护中得到了相对更为广泛的应用。但也存在一些问题:

(1)因在短时间内对原路面沥青层加热,加热沥青层的厚度和温度难以控制,油-石比的控制很难达到理想状态。

(2)由于旧沥青层的损害程度不一,而设备只能以一种大体相同的铣刨深度翻修作业,重铺路面的承载力将难以一致。

(3)由于使用专用机组连续化作业,不适用于小型维修工程及不能连续化作业的场合。

(4)此再生法以沥青路面面层为施工对象,当路面损坏波及到基层以下时,原则上不适用。

(5)现场加热时,施工受季节和气候的影响。

(6)主要用于高速公路的沥青路面维修。但由于其设备庞大、技术含量高、一次性投资非常高,目前在我国应用的不多,在市政道路的维修中更无法使用。

就地热再生机械设备又称“就地再生机组”,它主要由加热系统和再生系统组成,其中包括红外线加热器或柴油预热器、沥青路面铣刨机、强制双卧轴连续式搅拌器、沥青混合料摊铺机、沥青罐、骨料仓、新沥青混合料接料斗、牵引头及行走系统和控制系统等。沥青路面就地热再生机械种类繁多,目前主要有意大利MARINI(玛连尼)公司生产的ART220型自行式沥青路面就地热再生设备、WIRTGEN(维特根)公司生产的REMIXER系列(图1.4和图1.5)和芬兰生产的Kalottikone ROADMIX型路面再生重铺机组等产品。

1.3.3　厂拌冷再生技术

厂拌冷再生技术(Central Plant Cold Recycling)是将回收沥青路面材料运至拌和厂,经破碎、筛分后,以一定的比例与新集料、活性填料、水分进行常温拌和,常温铺筑形成路面结构层的沥青路面再生技术。适用于对各等级公路的回收沥青路面材料进行冷拌再生利用,再生后的沥青混合料根据其性能和工程情况,可用于高等级公路和一、二级公路沥青路面的下面层及基层、底基层,三、四级公路沥青路面的面层,当用于三、四级公路的上面层时,应采用稀浆封层、碎石封层、微表处等做上封层。

目前,国内工程实践中,厂拌冷再生混合料主要用于高等级公路的基层或底基层。该技术可以有效解决旧料废弃和环境污染问题,在国外被普遍采用,实践证明具有相当重要的应用价值。

其主要的优势如下:

(1)可修复面层和基层的病害。

(2)对反射裂痕和行驶质量低下等病害的修复效果良好。

(3)可改善路面几何和线形,可修复任何类型的裂缝。

该项技术存在如下问题:

(1)需要相对温暖、干燥的施工条件,气候条件要求高。

(2)再生后路面水稳定性差,易受水分的侵蚀和剥落。

(3)路面通常需要两周的养生时间。

(4)维修路面等级一般比较低。

(5)混合料运输费用较高。

1.3.4　就地冷再生技术

就地冷再生技术(Cold In-Place Recycling)可使原沥青路面材料全部被重新利用,它是采用专用的就地冷再生设备,对沥青路面进行现场冷铣刨、破碎和筛分(必要时),掺入一定数量的新骨料、再生结合料、活性填料(水泥、石灰等)、水,经常温拌和、摊铺、碾压等工序,一次性实现旧沥青路面再生的一整套技术。

仅对沥青材料层进行的就地冷再生称为沥青层就地冷再生,而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称为全深式再生(Full Depth Reclamation)。全深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。国内全深式再生工程的再生结合料绝大部分采用水泥,个别采用乳化沥青和泡沫沥青。

就地冷再生技术适用于一、二、三级公路沥青路面的就地再生利用,若用作高速公路应作论证分析。再生层可作为一、二级公路的下面层,也可用作三级公路的面层、基层,用作上面层时应采用稀浆封层、碎石封层、微表处等做上封层。

沥青层就地冷再生应使用乳化沥青或泡沫沥青作为再生结合料;全深式就地冷再生既可使用乳化沥青或泡沫沥青等沥青类的再生结合料,也可使用水泥、石灰等无机结合料作为再生结合料,而当使用水泥、石灰等作为再生结合料时,再生层只可作为基层使用。

就地冷再生技术具有如下优势:

(1)建设成本低。与传统的施工方法相比,由于旧的道路材料得以全部利用,随着再生层厚度的不同,大致可以降低成本10%～20%,一些深层再生工程甚至可降低成本40%～50%,经济效益显著。

(2)结构完整。连续拌和保证了旧路材料与新骨料和稳定材料的充分拌和,且再生设备可精确控制铺层厚度。

(3)不损坏路基。由于冷再生施工为一次性作业方式,再生机组在暴露的路基上只通过一次。所以与传统施工方法相比,机组对路基的损害很小。

(4)节约原材料。与传统的沥青路面维修方式相比,所有旧铺层材料全部就地利用,能够节约大量的沥青、砂石等原材料。

(5)工期短。不存在旧料的运输问题,且施工过程的一次性作业特点大大简化了施工工序,从而缩短了施工时间。并且路面的冷再生机械生产率高,施工速度快。

(6)保护环境,节约能源。此技术可对废料进行100%再生,具有显著的社会效益。

与其他新的路面改造技术相比,路面冷再生的缺点如下:

(1)再生混合料配比设计的经验还不是很成熟。

(2)路面冷再生的质量控制及质量保证不如集中厂拌再生可靠,旧路面的材料分布状况影响再生路面的性质。

(3)路面冷再生的工艺需要相对温暖、干燥的施工条件,气候条件要求较高。

(4)路面冷再生的路面水稳定性较差,因此多需要一个封层或热拌沥青混凝土罩面层。

沥青路面的就地冷再生修复技术可使原沥青路面材料全部被重新利用,且不需加热。相对于厂拌再生而言的,不需移动铣刨的旧沥青,利用相关设备在现场进行加工处理,然后就可以摊铺碾压的一种路面修复施工工艺。