据可靠调查显示,每年大约有20%的公路要进行维修或修建,但每年会有大约1亿t的废旧沥青混合料被遗弃,倘若对废旧的沥青混合料进行第二次利用,不仅可以减少成本,还能转废为宝。通过研究和调查发现,废旧沥青不但可以重复再生利用并获得很好的效果,还能保护环境,节省资源。一般情况下,道路使用20年左右就已经达到了设计寿命,需要维修或重建,再加上现在大货车越来越多,交通量也越来越大,使路面发生了老化现象。每年的沥青再生技术可以在很大程度上减少材料浪费,延长路面本身的寿命。因此,为了维护路面良好的使用情况,应大力发展和推广沥青的再生技术。
1 传统沥青砼拌和设备的再生工艺改造的意义
1.1 减少环境污染
通常情况下,公路养护部门会随时对路面进行维修,把废旧的沥青取出来填入新的沥青混合材料,却将废旧的沥青丢弃在公路两边。倘若一直堆积,时间长了就会造成很严重的环境污染。因此,只有解决废旧沥青的再生利用问题,才能杜绝此类现象,保护环境。
1.2 节约土地
通常情况下,公路养护部门都会将废旧的沥青混合料丢弃在公路两边,占用大量的土地资源。而沥青的第二次利用有利于节约资源和石料,减少土地占用,保护人们的日常生活环境。
1.3 保护人与自然的生态平衡
修建公路不仅需要沥青,还需要砂石材料,这些砂石材料的获得主要来源于开采。倘若大量开采砂石,会造成山体裸露、植被破坏、河堤溃决、河床严重破坏,甚至引发山体滑坡等自然灾害。因此,最大限度地节省材料,可以减少山体滑坡,保护生态平衡。
1.4 降低工程的造价成本
沥青路面是由面层和基层组成的,其中石料占50%~80%。废旧的沥青混合物既可以用于路面的基层,也可以用于路面的面层,这样能够节省很多沥青材料和石料,节省材料费用,节约成本,降低工程造价。
综上,沥青再生技术可以最大限度地利用废旧混合物,有效减少砂石的开采和大量土地资源的占用,节约能源、保护环境,具有显著的经济效益和社会效益,被称为“绿色”施工技术。
2 沥青路面再生技术研究现状
2.1 国外沥青路面再生技术研究现状
1915年,美国最先开始研究沥青路面再生技术,最终由于混合物的价格较高且差距较大施工设施不够完善不能满足人们的期望。但现在随着美国经济的不断发展,沥青路面再生技术已非常普遍,每年可以再生大约3亿t沥青混合物,大量节约材料费用。日本于1976年开始研究沥青技术,并将再生技术整理成手册。经过多年的适用和总结,废旧沥青的再生率达到了80%。欧洲很多国家都很重视这项技术的研究与发展,其中德国是将沥青再生技术最早用于高速公路修复的国家,早在1978年就已经实现了废旧沥青的回收和利用。
2.2 国内沥青路面再生技术研究现状
虽然美国最先开始研究沥青路面再生技术,但由于各种原因导致这项技术当时在美国并没有得到相应的重视。1973年石油危机爆发,石油等混合物材料供不应求,从而引发了很多问题。自此以后,我国开始关注沥青路面再生技术。20世纪,我国一些公路养护部门对相关的沥青再生进行了相应研究。20世纪80年代,伴随着时代的进步和经济的发展,我国公路养护部门把主要精力都投放在修建公路和路面技术研究方面。近几年伴随着我国公路的大量修建和重建,旧路面材料的再生利用逐渐得到国家的重视和行业的广泛关注。
沥青路面再生技术的基本特点如下:
(1)与传统工艺相比,沥青具有100%的可回收利用可能,节约了成本。
(2)高效率的环保热风循环技术可以有效地节省燃油量的消耗。
(3)在过程中铣刨、加热、搅拌、新材料的混合加入等有效地保证了再生沥青的质量。
(4)工作过程比较可靠稳定,控制较为精确。
(5)关键的设备零件都采用国际知名品牌,确保机器设备的性能可靠。
3 沥青老化的过程
沥青在储存、运输、施工的过程中,由于长时间暴露在空气与阳光下会产生一系列的挥发现象,同时发生性质的变化,导致使用此材料的路面性能恶化,直接影响路面的使用寿命,这就是沥青路面老化的主要因素之一。特别是在水分、空气紫外线环境下,加速了沥青的老化。沥青路面老化过程是非常复杂多样的,也是非常漫长的。
4 沥青路面再生技术的改造
4.1 冷再生
冷再生是沥青路面维修时所用的方法之一。这一类冷再生技术并不能完全充分地利用废旧沥青,但是这一类技术不需要任何专用的仪器设备即可实现,对于不能进行热再生回收的旧料,可以有效解决废旧沥青的利用和环境污染问题。实践证明,这对于公路修建和经济发展具有重要意义。冷再生的主要功能:可以使废旧或损坏的路面修复如初或再生利用,很好地恢复改善沥青路面的性能;优点:混合材料的性能比较好,沥青材料使用的范围较广,能量消耗较低,对环境的污染较小,容易把握技术;缺点:混合材料的形成需要较长的形成时间。
4.2 热再生
热再生就是将沥青路面进行翻挖后运送回厂,再对废旧沥青进行粉碎和筛分,并根据不同地区对质量的要求进行配合比设计,根据废旧材料的沥青含量掺入一定比例数量的新材料等进行搅拌,从而获得耐用的再生沥青混合凝土,修建成再生的沥青路面。缺点如下:运送回厂需要运输费用,材料必须要在固定的地方进行加工,但是成品又得运回路面再次摊铺,增加了来回的运输成本;设备的来回运送不是十分方便快捷;运输回去的废旧沥青在进行破碎时会破坏其表面。
4.3 就地热再生
这一类技术主要是利用再生设备对路面进行加热,可以改善路面已经产生的裂缝坑槽等,主要是对损坏的路面进行修复。优点:就地热再生的利用会节省来回运输材料的成本,材料的利用率较高;缺点:施工的控制难度较大,而且容易产生材料填充不均匀的现象,使用性并没有厂拌热再生效果好。
4.4 厂拌热再生
厂拌热再生技术是将废旧沥青进行粉碎和筛分,并根据废旧材料的沥青含量掺入一定数量的新材料,必要时添加一些再生剂等进行搅拌,将按热拌沥青混合料的施工要求进行重新的铺筑。优点:这一类技术较困制,再生后的使用性能较好,而且质量有保障,使用范围较广。缺点:沥青来回运输的成本较高,而且对搅拌的一系列机器设备要求都很高。适用范围:一般情况下,成品适用于各个等级的公路沥青路面的建设。
4.5 适合我国国情的再生技术
(1)我国是沥青进口大国,沥青主要用在路面的修建修补上,减少对沥青的消耗可以很大程度地缓解我国石油资源不足的突出矛盾。
(2)在路面的建设当中需要使用砂石材料,可循环性的砂石材料可以减少新砂石材料资源的消耗,减少大量开采砂石材料的可能性,保护大自然的生态环境。
(3)正因为沥青是不能降解的材料之一,沥青的再生利用可以很好地解决废弃物造成的环境污染等问题。
(4)沥青路面再生可以降低建设成本,有利于提高经济效益。
5 结语
综上所述,当前我国汽车行业蒸蒸日上,路面修建和维修是必不可少的。为了避免废旧物的堆积,废旧沥青材料的合理利用是至关重要的。废旧沥青材料的再生利用技术可以充分地发挥路面材料的剩余价值,不仅可以减少对材料的浪费,还可以保护生态环境,具有相当大的社会效益。因此,大力发展沥青再生技术与推广和应用至关重要,有利于我国实现可持续发展。
参考文献
[1]王浩.传统沥青砼拌和设备的再生工艺改造及热效率研究[D].镇江:江苏大学,2007.
[2]黄晓明,赵永利,江臣.沥青路面再生利用试验分析[J].岩土工程学报,2001,(4).
收稿日期:2018-06-18
作者简介:任国化(1977-),男,陕西咸阳人,中交二公局东萌工程有限公司工程师,研究方向:工程机械管理。