就地熱再生工程中再生劑添加方式研究

陶清容 郭 偉

(重慶交通大學 土木與建筑學院，中國 重慶400074)

0 引言

公路養護的核心內容是路面養護，就地熱再生作為一種新型的道路養護技術因其再生效果好,開放交通快等特點已經被廣大養護單位所接受。對瀝青路面再生的首要條件是對瀝青的再生，通過加入一定比例的再生劑可以提高或恢復老化瀝青的路用性能，瀝青的再生是老化的逆過程。就地熱再生的施工時間較短，因此有必要對再生劑的添加方式進行研究，以更好的完成路面再生工程。

1 熱風循環式就地熱再生簡介

復拌型瀝青路面就地熱再生設備通常由兩臺加熱機、一臺銑刨機和一臺復拌機組成，配合若干運輸新瀝青混合料的料車、瀝青攤鋪機與碾壓設備，共同組成瀝青路面就地熱再生機組。

圖1 瀝青路面就地熱再生機組

在施工中，加熱機首先對舊瀝青路面進行預熱，使熱量沿瀝青路面縱向進行傳遞，軟化舊路面。熱銑刨機是該技術的第二道工序，銑刨機通過銑刨鼓的銑削作用使舊路面面層舊料被完整的銑削，同時按照工程實際情況添加一定比例的再生劑和新瀝青，盡可能恢復老化瀝青的路用性能。銑刨系統后是復拌系統，復拌機通過接受新料以改變舊路面不合理級配，并通過雙臥軸式攪拌缸強制攪拌新舊混合料，形成再生混合料。最后再生混合料通過攤鋪、壓實，實現路面的再生。

2 道路瀝青的再生機理

在瀝青中，分子量很高的瀝青質不能直接溶于分子量很小的芳香分和飽和分的介質中。瀝青之所以能形成穩定的膠體，是因為強極性的瀝青質吸附極性較強的膠質，膠質中極性最大部分吸附在瀝青質表面，然后逐步向外擴散，極性逐漸減小，芳香度也逐漸減弱，距離瀝青質越遠則極性越小，直至與芳香分接近，甚至到幾乎沒有極性的飽和分，它們的極性時逐步遞變的，沒有明顯的分界線[1]。

瀝青的化學性質和使用性能很大程度上取決于其膠體體系的性質，而能否形成穩定的膠體體系又與其化學組成密切相關[2]。因此，性能優良的瀝青，其化學組分之間應保持適度的匹配，以形成穩定的膠體體系。從化學組分的角度分析瀝青的老化機理可以看出:要使老化瀝青恢復原有性能、即將老化瀝青和原瀝青的組分進行比較后，向老化瀝青中加入所缺少的組分，使組分重新協調。但瀝青的化學結構極其復雜，即使化學組分相同的瀝青，因為它們的油源基屬及生產工藝不同，化學結構可能會相差很遠，其路用性能可能有很大變化。同時要合成某種固定組分的再生劑，工藝上有相當大的難度.對設備和工藝都有很高的要求，成本也高。所以用化學組分為指標來控制舊瀝青的再生不現實。

3 再生劑添加方式對再生質量的影響

通過施工工序發現，對既有瀝青混凝土面層的再生首先是對瀝青的再生，它是老化的逆過程。通過加入再生劑，使瀝青質相對含量降低，從而提高瀝青針入度和延度，使其恢復或接近原來的性能。舊路面老化瀝青的再生是真正意義的再生，是整個技術的重點。

影響再生劑再生效果的因素有兩個：首先，保證再生劑與舊料的結合時間。其次，在時間充足的情況下瀝青與再生劑要達到近似均勻混合物必須滿足以下三個條件：

（1）老化瀝青與再生劑必須達到機械混合均勻。

（2）老化瀝青與再生劑有較好的相容性。

（3）再生劑能在老化瀝青中很好的擴散。其中擴散速率受多方面因素的影響，例如：溫度、瀝青層與再生劑層的厚度等[3]。

在熱風循環式就地熱再生施工過程中再生劑的添加方式按工序可以有兩種：第一種是新舊料混合后，在復拌機的攪拌缸內進行添加。另一種則在新舊料混合前，對舊料單獨加再生劑。

（1）在攪拌缸內添加再生劑。這種方式類似于廠拌熱再生再生劑的添加方式。此時舊料經過復拌機螺旋布料器布開，由加熱板獲得一個較為均勻的溫度后由刮板刮料器輸送新舊料進入雙臥軸式強制攪拌缸強制攪拌，此時的混合料溫度較高且均勻，對混合料的再生質量比較有保障。但此時為新舊混合料，再生劑不一定能很好的與舊料發生反應，而且攪拌后混合料直接進入攤鋪機的料斗進行攤鋪，再生劑的作用時間較短。

（2）在新舊混合料混合前將再生劑與舊料先行拌合。森遠熱再生機組的再生劑添加方式為這種形式。森遠熱銑刨機的結構簡圖如下：

圖2 熱銑刨機簡圖

熱銑刨機工作時，當加熱機機組對路面加熱達到一定溫度后，熱銑刨機自帶的加熱板對舊路面再一次進行加熱軟化，左右銑刨機先對路面兩端進行銑刨，銑削下來的舊料在銑刨鼓螺旋刀具排列的作用下，跟隨銑刨鼓表面旋轉或者被拋投到舊路面，此時銑削下來的舊料由路邊兩側向路面中央堆積、靠攏。

再生劑系統位于左右銑刨鼓和中間銑刨鼓之間，當銑刨鼓開始工作時，左右銑刨鼓先銑削路面，此時打開再生劑供應系統，使再生劑流入中間未銑刨的瀝青路面處。再生劑此時的溫度大概為70℃左右，此時的再生劑有良好的流動性，可以較好的與舊路面進行溶合，有利于提高再生質量。

中間銑刨鼓最后銑削路面，此時左右銑刨鼓銑削下來的舊料已經堆置到中間銑刨鼓的銑削寬度范圍內。該銑刨鼓的作用有兩個：一是對舊路面中間部分進行銑削；二是使舊料和再生劑與新瀝青進行初步拌合。在銑刨鼓的作用下，舊料被分批逐步推移到路中央最后形成一梯形截面的長條形料壟，該梯形料壟是在中間銑刨鼓的收料作用下聚集到路中央的，此時舊料和再生劑以及新瀝青之間已經進行了初步拌合。由于此時銑刨下來的舊料具有一定的溫度，大概為90℃至110℃。如果不對舊料采取保溫措施，由于風速和環境因素的影響，舊料的溫度下降會很快，不但影響再生劑的效果，而且會影響后續復拌機處新舊混合料的溫度，進而影響攤鋪機的攤鋪效果和壓路機的壓實效果，造成路面質量問題。因此在機組的設計時，設計者利用了銑刨機的收料效果，將舊料收集成梯形截面，大大減少了舊料和空氣的對流傳熱和熱輻射，保證了舊料的溫度，同時也使再生劑和舊料有充足的溶合時間，提高了再生效果。

4 總結

本文以森遠公司生產的SY4500型瀝青路面再生機組為對象，對再生劑的添加方式及與瀝青的作用方式進行研究，分析了再生劑可能添加的位置，并對其優劣進行了對比分析。為保證更好的再生質量，再生劑系統應該位于左右銑刨鼓和中間銑刨鼓之間，在新舊混合料混合前將再生劑與舊料先行拌合。

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［2］王永剛.廢舊瀝青再生[J].石化技術與應用，2003，21.

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