瀝青再生技術(shù)現(xiàn)狀研究

1、2012年8月第24期科技視界SCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技視界0引言瀝青路面再生技術(shù)是通過不同的方式,對原有路面材料進(jìn)行再生或重復(fù)利用的一種路面養(yǎng)護(hù)維修的方法。將其應(yīng)用于公路的養(yǎng)護(hù)和維修,不僅可以矯正原有路面結(jié)構(gòu)的缺陷,延長路面使用壽命,還能將廢棄路面材料加以重復(fù)利用。近年來,隨著國家對構(gòu)建環(huán)保節(jié)約型社會的提倡,瀝青路面再生作為一項節(jié)能的技術(shù),開始受到人們廣泛的關(guān)注。1瀝青老化機(jī)理1.1理論基礎(chǔ)瀝青主要是由瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分以及膠質(zhì)四個組分組成,現(xiàn)代膠體化學(xué)理論(DLvo認(rèn)為,固態(tài)微粒的瀝青質(zhì)是分散相,液態(tài)的油分(飽和分和芳香分為分散介質(zhì),膠質(zhì)會使瀝青質(zhì)很好地

2、膠溶在分散介質(zhì)中。也就是說,飽和分和芳香分(芳香分為良性溶劑為溶劑,膠質(zhì)為穩(wěn)定劑,瀝青質(zhì)為膠核,他們形成了一種膠體分散體系,即穩(wěn)定劑一膠體一溶劑1。1.2老化機(jī)理瀝青的“老化”是指瀝青從煉油廠被煉制出來后,在儲存、運(yùn)輸、施工及使用過程中,由于長時間暴露在空氣中,在受熱、陽光、水等因素作用下,內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的過程。在老化過程中,輕質(zhì)組分逐漸揮發(fā)和發(fā)生氧化反應(yīng),使得油分、樹脂含量逐漸減少,而相對而言,飽和分性質(zhì)更穩(wěn)定,變化不大,其它組分大致按芳香分一膠質(zhì)一瀝青質(zhì)的路線向重質(zhì)化的方向轉(zhuǎn)化。色譜分析發(fā)現(xiàn)2,瀝青各組分的相對分子質(zhì)量構(gòu)成在老化過程中發(fā)生了較大變化,老化程度越深,其相對分子質(zhì)量小的組分的

3、降低率越大,相對分子質(zhì)量大的組分的增加率越高。瀝青的老化過程,在宏觀上表現(xiàn)為軟化點(diǎn)升高、針入度降低及延度下降等,因而造成使用性能的衰竭。2廢舊瀝青再生原理瀝青再生技術(shù)現(xiàn)狀研究潘婕(重慶交通大學(xué)中國重慶400074【摘要】瀝青路面再生技術(shù)是通過不同的方式,對原有路面材料進(jìn)行再生或重復(fù)利用的一種路面養(yǎng)護(hù)維修的方法。隨著國家對構(gòu)建環(huán)保節(jié)約型社會的提倡,瀝青路面再生作為一項節(jié)能的技術(shù),開始受到人們廣泛的關(guān)注。本文通過分析比較,對我國瀝青再生技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了全面的概括,并對各方法的優(yōu)缺點(diǎn),及使用條件進(jìn)行了適當(dāng)?shù)钠饰?旨在為瀝青再生的研究方向理清思路。【關(guān)鍵詞】瀝青老化;再生機(jī)理;再生工藝Asphalt

4、Regeneration Technology ResearchP AN J ie(Chongqing Jiaotong University ,Chongqing ,400074,China【Abstract 】Asphalt regeneration technology is a road maintenance and repair method which uses original road materials regener -ation or recycling by different way.As our country on constructing the enviro

5、nmental protection of economical society advocated,as -phalt regeneration technology which is the energy-efficient technology has been widely concerned by people.This paper comprehen -sively summarizes the present situation of asphalt regeneration technology in our country by analysis and comparison

6、.And the paper analyzes the advantages and disadvantage of different asphalt regeneration methods and its use conditions.The conclusion clears the directions of asphalt regeneration technology research ideas.【Key words 】A sphalt aging ;R egeneration mechanism ;R egeneration technology作者簡介:潘婕(1988,女,

7、重慶人,碩士研究生,主要從事道路瀝青試驗(yàn)方面的研究。公路科技3392012年8月第24期科技視界廢舊瀝青再生劑的作用機(jī)理可歸納為增溶分散機(jī)理、稀釋調(diào)和機(jī)理及蠟晶分散機(jī)理。這3種再生機(jī)理為廢舊瀝青的再生提供了3條路徑,3種機(jī)理的協(xié)同作用不僅可以提高再生劑的再生性能,而且可以降低再生劑的成本。2.1增溶分散機(jī)理在廢舊瀝青中加入聚合物類表面活性劑,通過氫鍵作用、酸堿作用、丌一丌共軛、電荷轉(zhuǎn)移等吸附在瀝青質(zhì)顆粒表面,其親油鏈不僅可以增強(qiáng)膠體的空間穩(wěn)定作用,而且能吸附溶劑組分形成良好的溶劑化層,這兩方面的作用能大大增強(qiáng)瀝青膠態(tài)體系的穩(wěn)定性。2.2稀釋調(diào)和機(jī)理瀝青發(fā)生老化,很重要的一點(diǎn)就是組分發(fā)生轉(zhuǎn)化,造

8、成膠體穩(wěn)定性下降。將重質(zhì)礦物油,如石油加工過程中的許多重質(zhì)油廢料加入到廢舊瀝青中,能夠增加溶劑組分含量,尤其是增加芳香分的含量,有利于在瀝青質(zhì)顆粒周圍形成良好的溶劑化層,具有稀釋調(diào)和作用。2.3蠟晶分散機(jī)理對于老化的石蠟基瀝青,蠟晶分散劑能夠通過成核及共晶作用,將蠟晶分散成更細(xì)小的顆粒,有利于提高瀝青可塑性及抗變形能力3。根據(jù)上述3個機(jī)理得出,可以通過以下途徑使得老化瀝青再生。(1調(diào)節(jié)瀝青的流變性,增加老化瀝青中的油分。(2調(diào)節(jié)瀝青的黏度,樹脂質(zhì)補(bǔ)給瀝青中膠質(zhì)含量。(3添加功能助劑,加強(qiáng)瀝青對集料的黏結(jié)。(4添加聚合物添加劑加強(qiáng)瀝青體系的穩(wěn)定性。(5加入復(fù)合改性劑使瀝青具有穩(wěn)定性、抗老化性、彈

9、性和強(qiáng)度等。3瀝青再生施工工藝根據(jù)我國的研究情況,對于舊瀝青材料的再生,主要采用兩種施工工藝:熱再生和冷再生。其中,熱再生又分為廠拌熱再生和現(xiàn)場熱再生;冷再生分為廠拌冷再生和現(xiàn)場冷再生。3.1廠拌熱再生廠拌熱再生的基本工藝是:將舊瀝青層用銑刨機(jī)切削回收,運(yùn)回再生攪拌廠進(jìn)行破碎、篩分等處理,然后根據(jù)路面的不同層次的質(zhì)量要求,結(jié)合舊料中的瀝青含量、老化程度、碎石級配等指標(biāo)確定配合比中可添加的舊瀝青混合料的比例,最后用瀝青混凝土再生攪拌設(shè)備重新攪拌成質(zhì)量合格的瀝青混凝土,運(yùn)至現(xiàn)場攤鋪碾壓即可。廠拌熱再生技術(shù)根據(jù)設(shè)備的不同,可分為:間歇式施工工藝和連續(xù)式施工工藝。其中間歇式施工工藝應(yīng)用更加廣泛,廣佛高

10、速公路路面大修項目是全國第一個大規(guī)模應(yīng)用廠拌熱再生瀝青技術(shù)的高速公路。結(jié)果實(shí)踐證明,廠拌熱再生瀝青路面可以達(dá)到普通全新瀝青的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。3.2就地?zé)嵩偕偷責(zé)嵩偕且环N預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù),該技術(shù)的基本工藝是:采用專用的就地?zé)嵩偕O(shè)備,對瀝青路面進(jìn)行加熱軟化、然后耙松或機(jī)械清除路面材料,將一定量的新瀝青、新瀝青混合料、再生劑等一起進(jìn)行熱拌和,最后將再生混合料攤鋪、碾壓即可。就地?zé)嵩偕夹g(shù)的工作效率很高,一臺瀝青路面熱再生修補(bǔ)車就可以對全過程進(jìn)行處理,對于較長段落的病害處理,還可以使用大型就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組進(jìn)行處理,其施工速度可達(dá)310米/分鐘。而且,施工時占用的工作面小,不受大的交通流量限制,施工結(jié)束后即

11、可開放交通。但是,就地?zé)嵩偕夹g(shù)的難點(diǎn)在于:如何將原路面需要再生的結(jié)構(gòu)層均勻地加熱至合適的施工溫度。如果溫度過低,路面則不易被翻松,如果不能采用耙松的方式,就只能采用銑刨的工藝將原路面表層刨除,這樣勢必會打碎一部分骨料,造成混合料級配的變異;然而,如果溫度過高,瀝青就會過度地老化,也不能很好的保證再生瀝青的質(zhì)量。另外,就地?zé)嵩偕募夹g(shù)在適用性上存在一定的限制。再生的深度一般為2050mm,因此該技術(shù)更適用于僅存在淺層輕微病害的高速公路,或一、二級公路瀝青路面的表面層,再生層可用作上面層或者中面層?？偟恼f來,就地?zé)嵩偕夹g(shù)主要適用于矯正道路表面的損壞,而不是結(jié)構(gòu)上的問題。3.3廠拌冷再生廠拌冷再

12、生工藝,是將回收所得的瀝青路面材料,運(yùn)至拌和廠,經(jīng)破碎、篩分等工藝后,以一定的比例與新集料、活性填料加水進(jìn)行常溫拌合,并且在常溫下鋪筑成路面結(jié)構(gòu)層的瀝青路面再生技術(shù)。廠拌冷再生技術(shù)具有相當(dāng)重要的應(yīng)用價值。因?yàn)榇思夹g(shù)能很好的解決難以進(jìn)行熱再生回收的舊料(如改性瀝青混合料、老化嚴(yán)重難于再生的混合料,由于它能有效解決舊料廢棄和環(huán)境污染問題,改技術(shù)在國內(nèi)也得到了一定的運(yùn)用。如:2004年5月,滬寧高速公路擴(kuò)建工程無錫段某標(biāo)采用了柔性基層的瀝青路面結(jié)構(gòu)形式,將瀝青面層銑刨料由乳化瀝青冷廠拌再生后用于新路的下基層。這是國內(nèi)首次將廠拌冷再生技術(shù)用于高速公路,也是廠拌冷再生技術(shù)首次用于實(shí)際工程施工,在此之前大

13、多是幾百米的試驗(yàn)路段。隨后,在昌九高速、江蘇省S340省道干線公路、京滬高速滄州段都得到了不同程度的應(yīng)用。公路科技340SCIENCE&TECHNOLOGY VISION 科技視界2012年8月第24期科技視界SCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技視界不過,在應(yīng)用的過程中,廠拌冷再生技術(shù)也存在一定的條件限制:(1需要相對溫暖、干燥的施工條件,這對于氣候條件的要求非常高。(2再生后路面水穩(wěn)定性差,易受水分的侵蝕和剝落。(3路面通常需要兩周的養(yǎng)生時間。(4維修路面等級一般比較低。(5混合料運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用較。3.4就地冷再生就地冷再生法是指充分利用現(xiàn)有瀝青道路舊鋪層材料(面層與基層,

14、必要時加入部分新骨料,并按比例加入一定量的添加劑(水泥、水泥稀漿、泡沫瀝青、乳化瀝青、石灰、粉煤灰等,在自然環(huán)境溫度下,就地連續(xù)地完成材料的銑刨、破碎、拌和、攤鋪及壓實(shí)成型,從而修筑出具有所需性能質(zhì)量的新基層的作業(yè)過程。就地冷再生是國外20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的一種新技術(shù),西歐國家對該技術(shù)十分重視,并得到了較為普遍的應(yīng)用,常常作為路面維修的首選方案。隨著第一臺就地冷再生機(jī)在1998年的引進(jìn),近幾年來,該技術(shù)在我國也受到了業(yè)內(nèi)人士普遍的關(guān)注與認(rèn)同,推廣普及速度很快,例如遼寧、吉林及河北等地區(qū)已經(jīng)應(yīng)用相當(dāng)普遍,并且取得了良好的效果4。該技術(shù)的工作過程為:隨著設(shè)備的行走,銑刨裝置將舊路面銑削并破

15、碎,噴灑裝置按照配比的要求噴入乳化瀝青,同時,銑刨裝置將各種材料攪拌均勻,經(jīng)過分料螺旋在攤鋪寬度范圍內(nèi)均勻分料,再經(jīng)過熨平裝置熨平,最后用壓路機(jī)壓實(shí)路面成型。對于低等級公路特別是鄉(xiāng)村公路,這種路面就是最終路面;對于高等級公路,這種路面可作為高等級公路的基層。就地冷再生施工技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn),概括起來可歸納為以下4點(diǎn):成本低。由于全部利用了舊的鋪層材料,大大減少了道路維修或改造時舊鋪層材料的挖起、運(yùn)輸、廢置,以及新材料的購置,從而使得成本大幅度下降。據(jù)國外施工資料介紹,與在舊鋪層上加鋪新料的維修方法相比,淺層就地再生約可降低成本20%,深層就地冷再生約可降低成本46%;效率高。道路就地冷再生機(jī)械施

16、工一次性可以完成銑刨、破碎、添加、拌和及攤鋪,簡化了施工程序,縮短施工工期。使用就地冷再生機(jī)械,每天施工可完成50008000m 2的工作量;質(zhì)量好。就地冷再生可以根據(jù)不同道路舊鋪層材料的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計,選擇不同的添加劑,配比準(zhǔn)確,可以保證再生材料的優(yōu)秀品質(zhì)和施工質(zhì)量,同時由于對舊材料進(jìn)行重復(fù)利用,施工過程中路面的幾何線形及厚度能得到很好地保持;污染少。由于舊料得以充分再生利用,從而大大減少了新筑路材料的開采量;也不存在舊料的運(yùn)輸與存放問題,不僅可以節(jié)約大量投資,更有利于環(huán)境保護(hù),因此被人們稱之為“綠色”施工技術(shù)。4結(jié)語本文通過我國瀝青再生技術(shù)的分析得到以下結(jié)論:4.1瀝青老化是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)

17、發(fā)生變化的過程。瀝青老化會使軟化點(diǎn)升高、針入度降低及延度下降等,因而造成使用性能的衰竭。4.2廢舊瀝青再生劑的作用機(jī)理可歸納為增溶分散機(jī)理、稀釋調(diào)和機(jī)理及蠟晶分散機(jī)理?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)瀝青的流變性、調(diào)節(jié)瀝青的黏度和加入添加劑使瀝青具有穩(wěn)定性、抗老化性、彈性和強(qiáng)度等方法是廢舊瀝青再生。4.3廢舊瀝青材料的再生工藝主要為廠拌熱再生施工工藝、廠拌冷再生施工工藝、就地?zé)嵩偕┕すに嚭途偷乩湓偕┕すに嚒?.4四種廢舊瀝青再生工藝有其各自特點(diǎn),其中廠拌熱再生瀝青路面可以達(dá)到普通全新瀝青的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);就地?zé)嵩偕夹g(shù)工作效率高,但主要適用于矯正道路表面的損壞,而不是結(jié)構(gòu)上的問題;廠拌冷再生技術(shù)能很好的解決難以進(jìn)行熱再生回收的舊料,能有效解決舊料廢棄和環(huán)境污染問題;就地冷再生技術(shù)有成本低、效率高、質(zhì)量好和污染少的優(yōu)點(diǎn)?！緟⒖嘉?/p>