摘 要
關(guān)鍵詞
瀝青路面 | 就地?zé)嵩偕?| 裝備 | 加熱技術(shù)
針對(duì)瀝青路面不同的病害形式，可以采用就地冷再生、就地?zé)嵩偕�、廠拌冷再生和廠拌熱再生等工藝進(jìn)行修復(fù)。對(duì)于基層完好，僅存在坑槽、龜裂、松散、車轍等淺表層病害的瀝青路面，可以采用就地?zé)嵩偕に噷?duì)其進(jìn)行快速修復(fù)。經(jīng)過再生的瀝青混合料能夠用作瀝青路面面層，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)了舊瀝青混合料的完全利用，既可以節(jié)約瀝青，又可以節(jié)省石料，保護(hù)環(huán)境，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策和社會(huì)發(fā)展需求，具有巨大的市場發(fā)展空間。
就地?zé)嵩偕に嚫艣r
就地?zé)嵩偕枰褂脤ｉT的再生機(jī)組對(duì)原瀝青路面進(jìn)行加熱、銑刨、添加新料和再生劑、就地?cái)嚢瑁缓笤贁備�、碾壓成形。瀝青路面就地?zé)嵩偕に囍饕?種：表面整形、復(fù)拌再生和復(fù)拌加鋪再生。典型就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組組成如圖1所示。
表面整形是使用加熱機(jī)把舊瀝青路面加熱到一定溫度后，使用復(fù)拌機(jī)把路面翻松，然后將翻松的路面材料收到復(fù)拌機(jī)攪拌器中拌合均勻（也可同時(shí)加入適量添加劑用來恢復(fù)瀝青性能），最后將攪拌好的瀝青混合料攤鋪到路面上，用壓路機(jī)壓實(shí)成型。表面整形主要適用于破損不嚴(yán)重、破損面積小的路面維修，可消除原有路面的龜裂、車轍等。
復(fù)拌再生是使用現(xiàn)場熱再生設(shè)備的加熱機(jī)，把舊路面加熱到一定溫度后，使用復(fù)拌機(jī)把舊瀝青路面翻松，然后通過材料輸送裝置把翻松后的瀝青材料輸送到攪拌器中。同時(shí)將按級(jí)配設(shè)計(jì)的新熱瀝青混合料、瀝青和可使瀝青恢復(fù)特性的再生劑，按合適比例輸送到攪拌器，將新舊瀝青混合料攪拌均勻后攤鋪到路面上，最后使用壓路機(jī)壓實(shí)成型。復(fù)拌再生對(duì)中等程度破損的路面維修非常適用，并且可以改善舊瀝青路面的材料特性，使老化和非穩(wěn)定磨耗層得到修復(fù)，路面強(qiáng)度得到提高。
復(fù)拌加鋪是在表面整形再生法的基礎(chǔ)上，用現(xiàn)場熱再生設(shè)備的復(fù)拌機(jī)將舊瀝青路面材料翻松、攪拌均勻并整平后，再在其上鋪設(shè)一層磨耗層（新的瀝青混合料），最后使用壓路機(jī)壓實(shí)成型。復(fù)拌加鋪主要適用于維修翻新破損嚴(yán)重的路面以及舊路升級(jí)改造。采用此方法修復(fù)的瀝青路面具有較好的抗滑性能，路面平整度和橫坡度得到有效改善，瀝青路面強(qiáng)度可得到明顯提高。
在我國應(yīng)用較多的是復(fù)拌法，即攪拌過程中通過添加一定量的新料（10～20kg/㎡），改善舊瀝青混合料的變異性，滿足再生混合料的級(jí)配要求。
從2002年至今，眾多國際品牌的就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組進(jìn)入到了中國市場，包括德國維特根（Wirtgen）、芬蘭卡羅泰康（Kalottikone）、加拿大馬泰克（Martec）、意大利瑪連尼（Marini）等，國內(nèi)設(shè)備制造企業(yè)南京英達(dá)、鞍山森遠(yuǎn)、江蘇奧新、無錫錫通等也推出了自己的就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組產(chǎn)品。其他就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組還包括加拿大Proytech等公司的產(chǎn)品。
綜觀國內(nèi)外就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組的工作特點(diǎn)，Proytech公司產(chǎn)品采用特殊的加熱銑刨機(jī)進(jìn)行分布式加熱銑刨，集中攪拌再生�，斶B尼公司的產(chǎn)品采用冷銑刨機(jī)和移動(dòng)式廠拌熱再生設(shè)備的組合，在現(xiàn)場進(jìn)行再生；其他公司的就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組均由路面加熱機(jī)和再生拌合機(jī)（一體化或分步式的加熱銑刨、集料攪拌和攤鋪機(jī)）組成，先加熱、再銑刨，最后攪拌再生，差異主要體現(xiàn)在加熱機(jī)加熱方式與再生主機(jī)結(jié)構(gòu)不同。
維特根就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組是目前全球產(chǎn)銷量最大的就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組，其再生主機(jī)RX4500集成了加熱、銑刨、拌合和雙層攤鋪功能，通過調(diào)整輸料流向，可以進(jìn)行復(fù)拌再生與復(fù)拌加鋪再生2種施工，如圖2所示。
如果每臺(tái)車只完成單一功能，需要的機(jī)器的數(shù)量將迅速增加，進(jìn)行復(fù)拌加鋪施工時(shí)，還需再增加一臺(tái)攤鋪機(jī)和數(shù)臺(tái)壓路機(jī)。這種設(shè)計(jì)可以最大限度的減少再生機(jī)組中機(jī)器的數(shù)量。國內(nèi)再生主機(jī)的設(shè)計(jì)，主要還是采用加熱銑刨機(jī)、攪拌再生攤鋪機(jī)組合的方式。
瀝青路面加熱技術(shù)
就地?zé)嵩偕哪康挠卸阂皇切扪a(bǔ)細(xì)化的瀝青混合料級(jí)配，使其達(dá)到規(guī)范的要求，二是恢復(fù)老化瀝青的路用性能。對(duì)于就地?zé)嵩偕に噥碇v，降低級(jí)配破壞和瀝青老化是其設(shè)備需要解決的2個(gè)關(guān)鍵問題。
瀝青是一種熱敏感性材料，其黏度隨著溫度的升高而降低。常溫狀態(tài)下，瀝青混合料骨料之間的粘結(jié)力較大，采用冷銑刨容易將骨料打碎。就地?zé)嵩偕に囍�，通過對(duì)路面的加熱使瀝青軟化，可以減少瀝青路面銑刨過程中骨料破碎的幾率。再生劑同樣需要一定的溫度，才能恢復(fù)老化瀝青的路用性能。
瀝青達(dá)到一定溫度后，其黏度隨溫度變化的趨勢變緩，繼續(xù)升高溫度需要消耗大量熱能，但對(duì)骨料的破碎影響不大，從節(jié)約能耗的角度出發(fā)，應(yīng)該將瀝青路面的加熱溫度控制在一定范圍內(nèi)。過高的溫度也會(huì)加劇瀝青的老化，從減小瀝青老化程度角度出發(fā)，也必須將瀝青路面的加熱溫度控制一定范圍內(nèi)。
瀝青路面加熱傳熱機(jī)理
國內(nèi)市場上使用的幾種瀝青路面就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組，加熱方式包括明火加熱（卡泰羅康）、紅外輻射加熱（維特根、南京英達(dá)和江蘇奧新）、熱風(fēng)循環(huán)加熱（馬泰克、鞍山森遠(yuǎn)、無錫錫通）等。紅外輻射加熱過程中，吹向地面的煙氣和熱風(fēng)循環(huán)加熱中高溫分流板的輻射，可以起到輔助加熱的效果，有一些分類方法中將這一類加熱方式歸集為輻射熱風(fēng)組合加熱。但不管如何分類，這些加熱方式中，加熱能量的交換都發(fā)生在瀝青路面表面。熱能進(jìn)入瀝青路面后，在內(nèi)部則以傳導(dǎo)方式進(jìn)行傳遞。
瀝青路面加熱機(jī)加熱板的面積大（單塊大于10㎡）、厚度�。ㄒ话�4cm），因此眾多文獻(xiàn)中，都是將瀝青路面再生加熱傳熱過程看作大平壁傳熱問題進(jìn)行研究，如圖3所示。同時(shí)有文獻(xiàn)指出，瀝青路面材料的微觀不均勻性，不影響瀝青路面再生加熱傳熱過程的宏觀均勻性，且同一段瀝青路面材料的密度、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)相同。
有關(guān)研究結(jié)果顯示，加熱過程中，往底層方向傳遞的熱流與瀝青路面的導(dǎo)熱系數(shù)、溫度梯度成正比。由于瀝青路面材料是熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱系數(shù)較小，在向底層傳遞熱能時(shí)，會(huì)存在比較大的溫度差。瀝青路面再生加熱過程中，對(duì)再生加熱溫度（底層溫度）和瀝青老化溫度（表層溫度）都會(huì)有一定要求。對(duì)于特定的瀝青路面，完成最快加熱傳熱過程時(shí)間及所需要輸入熱能便可隨之確定。某瀝青路面再生加熱過程中溫度曲線如圖4所示。
表面溫度越高，瀝青路面的加熱速度越快。將表面溫度維持在瀝青老化許可最高值時(shí)，可以獲得最快的加熱速度，對(duì)應(yīng)的表面熱流密度輸入如圖5所示。當(dāng)輸入熱流密度超出圖5所示值時(shí)，瀝青路面表面溫度繼續(xù)升高，瀝青老化加劇。同時(shí)高溫瀝青會(huì)散發(fā)出更多煙氣，污染環(huán)境，對(duì)周圍植被造成危害。輸入熱能當(dāng)然也不宜低于這一定值，否則會(huì)造成底層溫度達(dá)到再生要求的時(shí)間變長。
從圖5還可以看出，瀝青路面加熱過程中，表面輸入的熱流密度是隨加熱過程實(shí)時(shí)變化的。這就要求瀝青路面加熱機(jī)輸出的熱能，能夠適應(yīng)瀝青路面材料傳熱特性要求，即具備無級(jí)調(diào)節(jié)的能力。
在瀝青路面再生加熱的幾種方式中，明火加熱由于加熱熱流不易控制，極易造成表層瀝青老化，已逐漸被就地?zé)嵩偕袠I(yè)舍棄。紅外輻射和熱風(fēng)循環(huán)加熱是就地?zé)嵩偕に囍兄饕訜岱绞健?/p>
提高瀝青路面加熱速度方法
滿足表面加熱溫度控制要求時(shí)，瀝青路面的加熱速度仍比較慢，根本原因是隨著內(nèi)部溫度的升高，瀝青路面層間溫度梯度減小，造成表面熱能沿深度方向傳遞速度變慢。圖4所示加熱過程中，瀝青路面內(nèi)部溫度梯度曲線如圖6所示。
解決這一問題的方法有2種：一是增加加熱機(jī)數(shù)量，即在加熱時(shí)間不變前提下，通過增加加熱機(jī)的總長度提升再生機(jī)組加熱速度；二是改變能量輸入方式，從瀝青路面內(nèi)部輸入加熱能量。后者主要包括多步法和微波加熱法2種。
多步法即加熱一段時(shí)間后，通過機(jī)械破碎，移除上面層一半深度的瀝青路面材料，再從中間輸入加熱能量。加拿大Proytech公司ECOPAVER就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組就采用該方法，如圖7所示。采用多步法就地?zé)嵩偕に�，大約可以節(jié)約一半的瀝青路面加熱時(shí)間。
微波加熱法即利用微波穿透性特點(diǎn)，直接從內(nèi)部對(duì)瀝青路面進(jìn)行立體加熱，以提高瀝青路面的加熱速度。江蘇淮安威特養(yǎng)護(hù)公司研制的世界上第一臺(tái)瀝青路面就地?zé)嵩偕⒉訜釞C(jī)，就是采取該方法加熱。
就地?zé)嵩偕媾R的技術(shù)挑戰(zhàn)
隨著環(huán)境保護(hù)問題日益受到重視，瀝青路面就地?zé)嵩偕^程中的高煙氣排放量的問題迫切需要得到解決。瀝青煙氣排放量隨溫度升高而增加是必然規(guī)律，傳統(tǒng)瀝青路面再生加熱過程中，瀝青路面表面溫度普遍超高，以表層瀝青老化的代價(jià)換取加熱速度的提升，進(jìn)一步加大了煙氣的排放量。
嚴(yán)格控制瀝青路面加熱過程中的表面溫度，是解決煙氣排放量大的關(guān)鍵。達(dá)成這一目標(biāo)需要精準(zhǔn)的加熱熱流控制技術(shù)，更長的加熱時(shí)間和更多的加熱機(jī)，因此迫切需要人們?cè)谘芯繛r青路面材料傳熱特性的基礎(chǔ)上，采用新的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)瀝青路面的快速加熱。
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