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科普 | 沥青路面重生记——冷再生

日期: 2019-08-15
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      沥青路面性能会随着使用年限的增加而下降。当沥青路面性能降到一定程度的时候,我们就需要对其进行翻修以恢复性能。然而废弃的沥青混合料不能用于其他工程,直接舍弃在造成资源浪费的同时,还会对环境造成污染。且旧路沥青混合料虽然在功能上有所下降,但这种性能衰退只是因为沥青本身老化了,其内部的集料功能依然完善,能不能将翻修铲除的旧沥青混合料重新用于修建沥青路面呢?这篇文章将会给介绍沥青混合料二次利用的基本方法之一——冷再生

 一 :什么是沥青混合料冷再生?

      沥青路面冷再生技术是指将旧沥青路面材料,经铣刨加工后进行重复利用,并根据再生后结构层的结构特征,适当加入部分新骨料或细集料,按比例加入一定量的外掺剂(如水泥、石灰、粉煤灰、泡沫沥青或乳化沥青)和适量的水,在自然环境下连续完成材料的铣刨、破碎、添加、拌和、摊铺及压实成型,重新形成结构层的一种工艺方法。

二 :旧沥青混合料冷再生机理分析

    (1)沥青老化

      沥青混合料在使用过程中,其路用性能会降低,而根本原因在于混合料的胶结料——沥青材料在使用过程中老化了。

      沥青老化是指沥青从炼油厂炼制出来后,在贮存、运输、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,在环境因素如受热、氧气、阳光和水作用下,会发生一系列的挥发、氧化、聚合,乃至沥青内部结构发生变化,同时发生性质变化,导致路用性能劣化的过程。

沥青路面重生记——冷再生

                                      图2 沥青在拌和、贮存、运输及使用过程中的老化


下表为老化沥青的相关性质与基质沥青性质比较:表1 沥青老化前后相关性质对比

沥青路面重生记——冷再生

(2)级配离析

      沥青混合料是由一定级配的集料、沥青、矿粉和外添剂组成。其中,集料级配对沥青混合料的性能影响很大。沥青混合料在设计过程中,非常重要的一部分就是集料的级配设计。而旧的沥青混合料在二次加工过程中,对于级配的控制将会对整个沥青混合料的路用性能产生重要影响。

(3)冷再生机理

      旧沥青路面材料要再生就需要加入一定量新的结合料,也就是我们通常所说的稳定剂,使旧的路面材料能够形成一个整体,作为路面的结构层来使用。稳定剂包含水泥类稳定剂和沥青类稳定剂。水泥类稳定剂的主要作用是提高材料的强度,以乳化沥青或者泡沫沥青为形式的沥青类稳定剂则性能良好。

      目前存在两种完全不同的沥青再生工艺:

    (1)仅对沥青材料层进行浅层再生。在这个处理过程中,乳化沥青用于再生现有路面的老化沥青。本质上,这是一种就地冷拌沥青再生工艺,而不是一种稳定处理工艺。

    (2)用沥青作为稳定剂来再生材料的稳定处理工艺,通常,处理深度超过100mm。

 三 :沥青混合料冷再生效果影响因素

      研究表明,冷再生混合料所能达到的强度和稳定性受到多种因素的影响,其中主要影响因素包括:集料的物理化学性质,水泥的种类和剂量、混合料含水量、养生条件、龄期和施工工艺等。

    (1)混合料中土的物理化学性质的影响

      包括土的成分和种类的影响和沥青混合料的组成结构类型的影响。混合料按照颗粒尺寸分布情况的不同,可以分为三种物理状态:悬浮一密实结构、骨架一空隙结构、密实一骨架结构:

沥青路面重生记——冷再生

   (2)水泥种类和用量的影响

    水泥的矿物成分和分散度对水泥稳定土的稳定效果有明显影响。

   (3)沥青的种类和用量的影响

     沥青种类和用量对混合料的性质影响尤为重要,过少的沥青用量会使混合料达不到相关的指定标准,过多的用量会使混合料不仅达不到相关标准,还造成浪费,也不经济,路面改善效果也不是很明显。

    (4)混合料含水量的影响

      含水量对掺加水泥的沥青混合料有很大的影响,当含水量不足时,水泥不能在混合料中完全水化和水解,发挥不了水泥对混合料的稳定作用,影响强度的形成,含水量偏大会有水分流出,水泥的有效成分随水流走,导致抗压强度降低;含水量过大还会造成掺加水泥的沥青混合料的干缩问题。

  (5)养生条件和龄期的影响

      掺加水泥的沥青混合料的强度是在一系列复杂的物理、化学反应过程中逐步形成的,而这些反应过程需要一定的外界条件。试验证明,一定的温度和一定的湿度对掺加水泥的混合料的强度的形成是有利的。

 (6)集料压碎值的影响

      普通的水泥稳定土对集料压碎值有一定的要求。用水泥和乳化沥青再生旧沥青路面材料时,对集料的压碎值同样也有一定的要求。

 四    沥青混合料冷再生的价值

      (1)经济效益

      沥青混凝土旧路现场冷再生基层(底基层、面层)成本费主要为机械费用和添加剂费用,人工费与其他基层的施工基本相同。现场冷再生工艺与其他半刚性基层材料相比,节省了以下费用:旧路面铣刨及外运费用、基层(底基层、面层)的原材料费用、原材料的运输费用、缩短施工周期的费用等。

 2)社会效益和环境效益

       再生沥青混合料除了具有一定的经济效益外,还间接的具有良好的社会效益和环境效益,而这些效益是无法用货币来衡量的。

      因为铺筑再生路面而充分利用了旧沥青混合料,解决了沥青路面翻修所产生大量废料对环境污染问题,保护了人类生存的环境,符合了我国的可持续发展战略中废物资源化的要求;因为节约沥青和砂石材料,减少了对材料的需求量,又有助于自然资源的保护,缓和沥青材料供求的紧张状态;因为节省了投资,降低了工程造价,使某些原来不能及时翻修的旧沥青路面得以修复,从而改善了道路状况,提高了公路的运输能力,减少轮胎的磨损,降低运输成本,减少可能发生的交通事故,保证行车舒适安全。



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