沥青再生技术现状研究

1、2012年8月第24期科技视界SCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技视界0引言沥青路面再生技术是通过不同的方式,对原有路面材料进行再生或重复利用的一种路面养护维修的方法。将其应用于公路的养护和维修,不仅可以矫正原有路面结构的缺陷,延长路面使用寿命,还能将废弃路面材料加以重复利用。近年来,随着国家对构建环保节约型社会的提倡,沥青路面再生作为一项节能的技术,开始受到人们广泛的关注。1沥青老化机理1.1理论基础沥青主要是由沥青质、饱和分、芳香分以及胶质四个组分组成,现代胶体化学理论(DLvo认为,固态微粒的沥青质是分散相,液态的油分(饱和分和芳香分为分散介质,胶质会使沥青质很好地

2、胶溶在分散介质中。也就是说,饱和分和芳香分(芳香分为良性溶剂为溶剂,胶质为稳定剂,沥青质为胶核,他们形成了一种胶体分散体系,即稳定剂一胶体一溶剂1。1.2老化机理沥青的“老化”是指沥青从炼油厂被炼制出来后,在储存、运输、施工及使用过程中,由于长时间暴露在空气中,在受热、阳光、水等因素作用下,内部结构发生变化的过程。在老化过程中,轻质组分逐渐挥发和发生氧化反应,使得油分、树脂含量逐渐减少,而相对而言,饱和分性质更稳定,变化不大,其它组分大致按芳香分一胶质一沥青质的路线向重质化的方向转化。色谱分析发现2,沥青各组分的相对分子质量构成在老化过程中发生了较大变化,老化程度越深,其相对分子质量小的组分的

3、降低率越大,相对分子质量大的组分的增加率越高。沥青的老化过程,在宏观上表现为软化点升高、针入度降低及延度下降等,因而造成使用性能的衰竭。2废旧沥青再生原理沥青再生技术现状研究潘婕(重庆交通大学中国重庆400074【摘要】沥青路面再生技术是通过不同的方式,对原有路面材料进行再生或重复利用的一种路面养护维修的方法。随着国家对构建环保节约型社会的提倡,沥青路面再生作为一项节能的技术,开始受到人们广泛的关注。本文通过分析比较,对我国沥青再生技术的现状进行了全面的概括,并对各方法的优缺点,及使用条件进行了适当的剖析,旨在为沥青再生的研究方向理清思路。【关键词】沥青老化;再生机理;再生工艺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作者简介:潘婕(1988,女,

7、重庆人,硕士研究生,主要从事道路沥青试验方面的研究。公路科技3392012年8月第24期科技视界废旧沥青再生剂的作用机理可归纳为增溶分散机理、稀释调和机理及蜡晶分散机理。这3种再生机理为废旧沥青的再生提供了3条路径,3种机理的协同作用不仅可以提高再生剂的再生性能,而且可以降低再生剂的成本。2.1增溶分散机理在废旧沥青中加入聚合物类表面活性剂,通过氢键作用、酸碱作用、丌一丌共轭、电荷转移等吸附在沥青质颗粒表面,其亲油链不仅可以增强胶体的空间稳定作用,而且能吸附溶剂组分形成良好的溶剂化层,这两方面的作用能大大增强沥青胶态体系的稳定性。2.2稀释调和机理沥青发生老化,很重要的一点就是组分发生转化,造

8、成胶体稳定性下降。将重质矿物油,如石油加工过程中的许多重质油废料加入到废旧沥青中,能够增加溶剂组分含量,尤其是增加芳香分的含量,有利于在沥青质颗粒周围形成良好的溶剂化层,具有稀释调和作用。2.3蜡晶分散机理对于老化的石蜡基沥青,蜡晶分散剂能够通过成核及共晶作用,将蜡晶分散成更细小的颗粒,有利于提高沥青可塑性及抗变形能力3。根据上述3个机理得出,可以通过以下途径使得老化沥青再生。(1调节沥青的流变性,增加老化沥青中的油分。(2调节沥青的黏度,树脂质补给沥青中胶质含量。(3添加功能助剂,加强沥青对集料的黏结。(4添加聚合物添加剂加强沥青体系的稳定性。(5加入复合改性剂使沥青具有稳定性、抗老化性、弹

9、性和强度等。3沥青再生施工工艺根据我国的研究情况,对于旧沥青材料的再生,主要采用两种施工工艺:热再生和冷再生。其中,热再生又分为厂拌热再生和现场热再生;冷再生分为厂拌冷再生和现场冷再生。3.1厂拌热再生厂拌热再生的基本工艺是:将旧沥青层用铣刨机切削回收,运回再生搅拌厂进行破碎、筛分等处理,然后根据路面的不同层次的质量要求,结合旧料中的沥青含量、老化程度、碎石级配等指标确定配合比中可添加的旧沥青混合料的比例,最后用沥青混凝土再生搅拌设备重新搅拌成质量合格的沥青混凝土,运至现场摊铺碾压即可。厂拌热再生技术根据设备的不同,可分为:间歇式施工工艺和连续式施工工艺。其中间歇式施工工艺应用更加广泛,广佛高

10、速公路路面大修项目是全国第一个大规模应用厂拌热再生沥青技术的高速公路。结果实践证明,厂拌热再生沥青路面可以达到普通全新沥青的质量标准。3.2就地热再生就地热再生是一种预防性养护技术,该技术的基本工艺是:采用专用的就地热再生设备,对沥青路面进行加热软化、然后耙松或机械清除路面材料,将一定量的新沥青、新沥青混合料、再生剂等一起进行热拌和,最后将再生混合料摊铺、碾压即可。就地热再生技术的工作效率很高,一台沥青路面热再生修补车就可以对全过程进行处理,对于较长段落的病害处理,还可以使用大型就地热再生机组进行处理,其施工速度可达310米/分钟。而且,施工时占用的工作面小,不受大的交通流量限制,施工结束后即

11、可开放交通。但是,就地热再生技术的难点在于:如何将原路面需要再生的结构层均匀地加热至合适的施工温度。如果温度过低,路面则不易被翻松,如果不能采用耙松的方式,就只能采用铣刨的工艺将原路面表层刨除,这样势必会打碎一部分骨料,造成混合料级配的变异;然而,如果温度过高,沥青就会过度地老化,也不能很好的保证再生沥青的质量。另外,就地热再生的技术在适用性上存在一定的限制。再生的深度一般为2050mm,因此该技术更适用于仅存在浅层轻微病害的高速公路,或一、二级公路沥青路面的表面层,再生层可用作上面层或者中面层。总的说来,就地热再生技术主要适用于矫正道路表面的损坏,而不是结构上的问题。3.3厂拌冷再生厂拌冷再

12、生工艺,是将回收所得的沥青路面材料,运至拌和厂,经破碎、筛分等工艺后,以一定的比例与新集料、活性填料加水进行常温拌合,并且在常温下铺筑成路面结构层的沥青路面再生技术。厂拌冷再生技术具有相当重要的应用价值。因为此技术能很好的解决难以进行热再生回收的旧料(如改性沥青混合料、老化严重难于再生的混合料,由于它能有效解决旧料废弃和环境污染问题,改技术在国内也得到了一定的运用。如:2004年5月,沪宁高速公路扩建工程无锡段某标采用了柔性基层的沥青路面结构形式,将沥青面层铣刨料由乳化沥青冷厂拌再生后用于新路的下基层。这是国内首次将厂拌冷再生技术用于高速公路,也是厂拌冷再生技术首次用于实际工程施工,在此之前大

13、多是几百米的试验路段。随后,在昌九高速、江苏省S340省道干线公路、京沪高速沧州段都得到了不同程度的应用。公路科技340SCIENCE&TECHNOLOGY VISION 科技视界2012年8月第24期科技视界SCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技视界不过,在应用的过程中,厂拌冷再生技术也存在一定的条件限制:(1需要相对温暖、干燥的施工条件,这对于气候条件的要求非常高。(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混合料运输的费用较。3.4就地冷再生就地冷再生法是指充分利用现有沥青道路旧铺层材料(面层与基层,

14、必要时加入部分新骨料,并按比例加入一定量的添加剂(水泥、水泥稀浆、泡沫沥青、乳化沥青、石灰、粉煤灰等,在自然环境温度下,就地连续地完成材料的铣刨、破碎、拌和、摊铺及压实成型,从而修筑出具有所需性能质量的新基层的作业过程。就地冷再生是国外20世纪80年代后期发展起来的一种新技术,西欧国家对该技术十分重视,并得到了较为普遍的应用,常常作为路面维修的首选方案。随着第一台就地冷再生机在1998年的引进,近几年来,该技术在我国也受到了业内人士普遍的关注与认同,推广普及速度很快,例如辽宁、吉林及河北等地区已经应用相当普遍,并且取得了良好的效果4。该技术的工作过程为:随着设备的行走,铣刨装置将旧路面铣削并破

15、碎,喷洒装置按照配比的要求喷入乳化沥青,同时,铣刨装置将各种材料搅拌均匀,经过分料螺旋在摊铺宽度范围内均匀分料,再经过熨平装置熨平,最后用压路机压实路面成型。对于低等级公路特别是乡村公路,这种路面就是最终路面;对于高等级公路,这种路面可作为高等级公路的基层。就地冷再生施工技术具有诸多优点,概括起来可归纳为以下4点:成本低。由于全部利用了旧的铺层材料,大大减少了道路维修或改造时旧铺层材料的挖起、运输、废置,以及新材料的购置,从而使得成本大幅度下降。据国外施工资料介绍,与在旧铺层上加铺新料的维修方法相比,浅层就地再生约可降低成本20%,深层就地冷再生约可降低成本46%;效率高。道路就地冷再生机械施

16、工一次性可以完成铣刨、破碎、添加、拌和及摊铺,简化了施工程序,缩短施工工期。使用就地冷再生机械,每天施工可完成50008000m 2的工作量;质量好。就地冷再生可以根据不同道路旧铺层材料的实际情况进行设计,选择不同的添加剂,配比准确,可以保证再生材料的优秀品质和施工质量,同时由于对旧材料进行重复利用,施工过程中路面的几何线形及厚度能得到很好地保持;污染少。由于旧料得以充分再生利用,从而大大减少了新筑路材料的开采量;也不存在旧料的运输与存放问题,不仅可以节约大量投资,更有利于环境保护,因此被人们称之为“绿色”施工技术。4结语本文通过我国沥青再生技术的分析得到以下结论:4.1沥青老化是一种内部结构

17、发生变化的过程。沥青老化会使软化点升高、针入度降低及延度下降等,因而造成使用性能的衰竭。4.2废旧沥青再生剂的作用机理可归纳为增溶分散机理、稀释调和机理及蜡晶分散机理。可以通过调节沥青的流变性、调节沥青的黏度和加入添加剂使沥青具有稳定性、抗老化性、弹性和强度等方法是废旧沥青再生。4.3废旧沥青材料的再生工艺主要为厂拌热再生施工工艺、厂拌冷再生施工工艺、就地热再生施工工艺和就地冷再生施工工艺。4.4四种废旧沥青再生工艺有其各自特点,其中厂拌热再生沥青路面可以达到普通全新沥青的质量标准;就地热再生技术工作效率高,但主要适用于矫正道路表面的损坏,而不是结构上的问题;厂拌冷再生技术能很好的解决难以进行热再生回收的旧料,能有效解决旧料废弃和环境污染问题;就地冷再生技术有成本低、效率高、质量好和污染少的优点。【参考文