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熱再生機

日 期:2011-8-15 11:12:52 已 閱:3267 次

  隨著我國公路交通事業迅速發展,到2004年底,全國公路通車總里程已達到185萬公里,其中高速公路里程3.41萬公里,而80年代和90年代修建的公路都已不同程度需要大修和維護。因此,公路修理和養護設備已得到了國家有關部門和路面機械生產企業及施工單位的廣泛重視。隨著全球瀝青路面原材料越來越短缺以及節能、環保等要求,利用瀝青混合料再生技術進行等級公路維修、養護的課題得到公路管理和建設部門的高度重視,政府管理部門和生產制造、科研及施工企業開始對瀝青路面就地熱再生技術和施工技術進行探索和實施。
  影響瀝青混合料再生技術發展的因素有很多,既有經濟、節能、環保、生態、法律法規甚至人文等方面的因素,也有相關技術(如:施工工藝規范、控制、加熱、銑刨、再生劑等)的發展和成熟等因素。其中經濟、節能、環保、加熱、再生劑等方面的因素對瀝青混合料再生技術的推廣使用和所采用的工藝起了很重要的影響作用。

1 就地熱再生技術現狀
  就地熱再生技術是為了對廢舊的瀝青混合料直接回收利用,通過加熱機和移動式再生列車加熱并銑刨舊的瀝青路面,添加瀝青再生劑或少量的新混合料,拌和、攤鋪、壓實,形成新的路面,而通常瀝青路面有三種維修方法:
  (1) 冷銑刨——新料的重新攤鋪。
  這是傳統的即目前普遍采用的維修方法。這種方法由于費用大,造成環境污染等,未來使用會受到限制。
 ?。?) 銑刨—場地再生+添加新混合料——重新攤鋪。
  (3) 這種方法可再生利用廢料30%,有一定的推廣價值。
  就地熱再生,熱銑刨+再生劑+就地攪拌、攤鋪。
  采用這種就地熱再生的工藝方法,對廢舊的瀝青混合料直接回收利用,節約能源;解決了舊料的堆放處理,減少環境污染;而且減少了舊料的運輸,縮短了道路開放時間,有很好的經濟和社會效益,在世界各地開始逐步應用。
  加拿大是北美的典型國家,熱再生技術與設備發展很快。其再生技術的成就在全球范圍內最受注目,并廣泛應用于高等級公路的就地再生翻修和維護領域。其中HIPAR公司的G5攤鋪列車、Martec公司推出的AR2000超級再生機最具代表性。而HIPAR公司開發的G5攤鋪列車提出了兩級再生的含義,這種兩級再生機的特點是指在一個連續的工作過程中、連續加熱、分兩次銑刨瀝青面層。對于加熱深度為50毫米或以上的路面,加熱與軟化路面這個不良導體,保證路面不會過度加熱而燒焦路面,最佳的方式就是兩級系統。這種方式增加了4倍的加熱效率和工作速度,并因為底層(25mm而不是50mm)得到充分的加熱,從而減少剝離時對骨料的破壞。
  荷蘭是歐洲最具代表性的國家,在荷蘭幾乎60%的新拌瀝青混合料中都含有較高比例的回收舊料。這種現狀是基于從原材料開始投入實際使用時已具備的閉環式再生循環的管理理念與瀝青混合料本身的可追溯性相結合的必然結果。芬蘭卡羅泰康公司推出的Roadmix熱再生設備、德國維特根公司的Remixer 4500熱再生設備、意大利瑪連尼公司的M.H.R.120就地熱再生列車等都是歐洲最典型的就地熱再生設備。
  近幾年,我國的一些施工單位也先后引進了瀝青路面就地熱再生設備,有馬泰克的AR2000、維特根Remixer 4500、卡羅泰康Roadmix PR0037RM等等。國內的制造企業已開始關注,中聯重科推出的LR4500加熱機、鞍山森遠LRJ-1加熱機也已開始做工地試驗。西筑公司正在和加拿大Hipar公司就G5就地熱再生技術的引進進行合作。國內的就地熱再生技術的應用還處于培育研討階段。

2 就地熱再生基本工藝流程
  瀝青路面使用一段時間后,瀝青路面面層瀝青混合料的強度和性能會下降,路面出現車轍和微型裂紋,這時如果對瀝青路面面層進行就地再生維修,將會大大提高路面的使用壽命,瀝青路面就地再生維修就是就地恢復瀝青混合料的路用性能,因此在再生維修(如加熱,銑刨)時盡量減少對原瀝青混合料的級配和材料的破壞,同時根據瀝青混合料的破壞程度適時的加入適量的添加劑和再生劑,使再生維修后的瀝青混合料路面恢復路用性能。就地熱再生的基本工藝流程如表1所示。
2.1 原瀝青路面結構、混合料組成及損壞度分析
  在瀝青路面再生維修之前,首先要查閱并掌握原瀝青路面結構、混合料組成,其次要分析現瀝青路面的損壞情況,為后面制定再生工藝、確定再生劑和添加劑的種類及用量等提供必要的依據。
2.2 瀝青路面加熱
  瀝青路面加熱是瀝青路面再生的關鍵工藝流程之一,加熱的目的是軟化瀝青路面,從而減少銑刨對瀝青路面混合料組成的破壞。再生瀝青混合料的加熱溫度和效率是決定再生設備工作效率的關鍵因素之一。影響加熱溫度的因素有:加熱方式、路面溫度、混合料含水量、環境溫度、風速和風向等。而溫度過熱將會損壞瀝青混合料中含有瀝青的特性,因此也不能無限制地提高加熱溫度,一般情況下,加熱板離地面的距離為80~100mm,路面表層溫度應控制在260℃以下。目前現有的加熱方式有:火焰加熱、紅外線加熱、熱氣加熱、微波加熱。加熱的基本要求如下:
  (1) 路面表層溫度應控制在260℃以下,瀝青表面加熱、水汽蒸發、燃料燃燒等產生的煙氣需得到有效控制,避免對人,環境、設備等造成傷害。
  (2) 提高加熱效率,節約能源,縮小瀝青路面加熱的溫度梯度,避免表面過熱燒焦而底部加熱不透。
  (3) 加熱器加熱與加熱車行走速度應協調一致,使加熱均勻,熱交換效果最佳。
2.3 加熱銑刨
  瀝青路面經過加熱后已經軟化,但由于加熱條件因素和加熱、銑刨裝置的間隔使路面出現溫度不均勻的現象,因此在銑刨耙松前進行再次加熱,保證銑刨耙松的混合料接近原路面級配不被改變(破壞)的要求。銑刨裝置的切削刀具成螺旋線形排列,轉子以向下銑刨的方向旋轉,在銑刨過程中可保證最均勻的拌合,并將銑刨后的混合料連續的向中間輸送。銑刨裝置通過油缸控制伸縮,改變銑刨的寬度和深度,寬度范圍通常為3~4.5m,深度20~50mm。
2.4 補充添加劑和再生劑及新混合料
  瀝青路面經過加熱銑刨后,由于這時的瀝青混合料相對原級配有一定的改變,瀝青的性能有一定的降低,因此根據再生混合料的要求經分析后,需在銑刨攪拌或強制攪拌時添加一定添加劑和再生劑及新混合料,以保證路面的瀝青混合料達到規定的技術性能要求。一般的添加劑和再生劑有乳化瀝青、水泥有機油、純凈水等,添加劑和再生劑的噴灑裝置一般安裝在銑刨裝置上部或再生攪拌鍋上部,當要補充再生劑和添加劑時,可打開噴灑系統,噴灑量受到設備前進速度及再生混合料量的控制,整個系統由電子計量裝置控制。新混合料是通過傾斜的輸送器被從料斗內輸送到配料斗內,然后稱量預設定的補充新混合料量,再通過輸送器送至攪拌鍋內。輸送器速度由電子計量裝置控制,隨設備的工作速度變化而變化,即根據設備的前進速度自動調節輸送器的速度和混合料流量。
2.5 再生混合料攪拌
  再生混合料攪拌有就地銑刨攪拌和強制攪拌鍋攪拌?,F在的就地熱再生設備多用攪拌鍋攪拌,銑刨后的瀝青混合料由布置在其后面的收料裝置,輸送到攪拌鍋內,保證被銑刨的混合料進入攪拌器進行再生攪拌。攪拌鍋一般為雙軸攪拌鍋,這種雙軸攪拌鍋長約2m,裝有反轉攪拌軸,可確保銑刨的混合料與新混合料和再生劑及添加劑具有良好,均勻的混合。通常再生的混合料的溫度控制在115℃以上。
2.6 再生混合料的攤鋪
  再生混合料經過一定的攪拌后被輸送到螺旋布料器上面,螺旋布料器將料輸送到熨平板前,經過熨平裝置的攤鋪、振搗、振動壓實,經壓路機壓實后新的再生路面最終成型。如果需進一步提高路面的使用性能,可在其上面加鋪一層新的上面層。這種再生攤鋪由于在熱的表面攤鋪,保證良好的熱粘合。
  現在,許多就地熱再生設備都配有兩個熨平板和螺旋,即在第一個熨平板后面再安裝一個熨平板和螺旋,可實現雙層攤鋪,第一個熨平板攤鋪再生料,第二個熨平板攤鋪新混合料,攤鋪新混合料通過一定輸送裝置輸送到第二個熨平板及螺旋的前面,可在原有的再生鋪層上面加鋪新的磨耗層,磨耗層一般為20mm左右。采用這種工藝再生路面不但外形美觀,而且可以改善路面結構,提高路面使用壽命,但會增加路面的標高。攤鋪裝置都配有自動找平儀,路面平整度完全可以達到標準要求。

3 就地熱再生設備的技術特點
  就地熱再生技術作為一種嶄新的技術,國際上著名的工程機械制造企業都相繼推出自己的產品,比如,HIPAR公司的G5攤鋪列車、Martec公司的AR2000超級再生機、卡羅泰康Roadmix PR0037RM、維特根Remixer4500、瑪連尼MHR120就地熱再生列車,這幾種設備代表了當今最新的就地熱再生技術和設備。下面就各設備的技術特點分別介紹。
3.1 維特根Remixer 4500和卡羅泰康Roadmix PR0037RM再生列車
  這兩種再生列車都由兩臺加熱機和一臺再生機組成。加熱機加熱方式為火焰加熱,施工時通過加熱機及移動式再生列車加熱并銑刨舊的瀝青路面,添加再生劑或少量的新混合料,拌和、攤鋪、壓實,形成新的路面。所再生路面為一個車道,約4m寬,通常再生的深度為3.5~4cm,最后在再生的料上加鋪約2cm的新料作為面層,施工速度為1.6~2.3m/min(與加熱的溫度有關),通常需要使攪拌鍋再生的混合料的溫度控制在115℃以上,這種設備可提供三種不同的施工方法:(1)Remix單層再生,從攪拌鍋處加入少量的新混合料,路面的高度不變,所加的新料用來補充面層的磨耗。(2)Stabililing 加新料于銑刨鼓前的單層再生。(3)Double Layer Remix 即雙層再生。一般單層再生施工深度約4cm,雙層再生施工深度約6cm(2=4),基層再生施工深度約8cm。
  總的來說,采用就地熱再生方案施工與傳統方法相比,修補時間可節約5/6,作業人員可節約1/2,舊路的材料完全可以利用,新瀝青混合料的用量可節省1/2,成本可節省約1/3。但就地熱再生還需解決因在短時間內對原路面瀝青層加熱,加熱瀝青層的厚度和溫度以及油—石比難以控制等問題。
實踐表明:合理使用再生設備所鋪再生瀝青路面,指標可以達到高速公路路面施工規范的要求。
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