截至2007年底,中國公路通車?yán)锍坛^3.48×1 06 km,其中80%以上為瀝青混凝土路面。瀝青混凝土路面一般設(shè)計(jì)使用年限為15年,而實(shí)際使用年限僅能達(dá)到10年左右?,F(xiàn)在每年約有1 0%的瀝青路面需要翻修,將產(chǎn)生大量廢舊瀝青混凝土,同時(shí)需要大量新瀝青和砂石料。因此開展公路瀝青路面再生技術(shù)的研究與推廣已迫在眉睫,刻不容緩。
舊瀝青路面材料的再生利用在歐、美等發(fā)達(dá)國家已被廣泛采用,再生技術(shù)、工藝、設(shè)備也日趨成熟。中國2008年4月發(fā)布的《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41—2008)將進(jìn)一步推動(dòng)瀝青路面再生施工技術(shù)在中國的應(yīng)用與再生設(shè)備的研發(fā)。
1就地冷再生技術(shù)
瀝青路面再生技術(shù)不是一項(xiàng)單一的技術(shù),而是一類技術(shù)的總稱。各國的分類方式不盡相同。中國《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41—2008)將瀝青路面再生技術(shù)分為4類,分別是廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕S拌冷再生、就地冷再生。
就地冷再生是指采用專用的就地冷再生設(shè)備,對(duì)瀝青路面摻入一定數(shù)量的新集料、再生結(jié)合料、活性填料(水泥、石灰等)、水等材料后,進(jìn)行現(xiàn)場銑刨、破碎、拌和、整形、攤鋪、碾壓等工序,實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面再生的技術(shù),它包括瀝青層就地冷再生和全深式就地冷再生2種方式。僅對(duì)瀝青材料層進(jìn)行的就地再生稱為瀝青層就地冷再生:再生層既包括瀝青材料層又包括非瀝青材料層的稱為全深式就地冷再生。
瀝青路面就地冷再生并不是人們通常所理解的將已經(jīng)破損的瀝青路面重新恢復(fù)到完好的原始狀態(tài),而是將舊面層和部分基層就地改建成新的基層或底基層。此技術(shù)使舊瀝青路面材料得到充分再利用。
從目前的工程實(shí)踐來看,瀝青路面就地冷再生技術(shù)在道路再生中具有明顯的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)如下。
(1)節(jié)省材料和運(yùn)輸成本,與其他傳統(tǒng)的施工方法相比,總投資可節(jié)省20%~50%。
(2)不中斷交通。由于就地冷再生工序簡單,對(duì)交通干擾反應(yīng)不敏感,故在交通量不太大的情況下可以半幅通車、半幅施工。
(3)由于無需對(duì)舊料實(shí)施運(yùn)輸、破碎工藝,因此工期大幅縮短。
(4)保護(hù)環(huán)境和節(jié)省資源。因?yàn)榕f料得以全部就地利用,減少了新材料的開采,也不存在舊料運(yùn)輸和廢料處理的問題,不但節(jié)省了投資,還具有環(huán)保意義。
2就地冷再生機(jī)
就地冷再生機(jī)是瀝青路面冷再生施工中的主要設(shè)備,冷再生機(jī)的核心是裝有大量專用刀頭的銑刨和拌和轉(zhuǎn)子。冷再生機(jī)向前行進(jìn)時(shí),轉(zhuǎn)子向上旋轉(zhuǎn)銑刨原路面材料,同時(shí),水通過軟管從就地冷再生機(jī)連接的水車中輸送過來,并在再生機(jī)的拌和倉中噴灑。水的輸送量通過微處理器控制的泵送系統(tǒng)精確控制,以達(dá)到需要的含水量。
銑刨轉(zhuǎn)子將水與銑刨料充分拌和。液體穩(wěn)定劑例如熱瀝青(冷再生機(jī)自帶泡沫瀝青發(fā)泡裝置,可將熱瀝青加熱到160℃~180℃,與少量水混合發(fā)泡)可通過專門設(shè)計(jì)的噴灑嘴被噴灑到拌和腔;粉狀穩(wěn)定劑如水泥需按設(shè)計(jì)添加量事先灑布在再生機(jī)前的路面上,再生機(jī)將粉狀穩(wěn)定劑與再生料和水一次性拌和。如遇再生層原級(jí)配不良的情況,可在再生前將所缺少的部分集料灑布在路面上,通過與舊料拌和來改善原路面材料的級(jí)配。
2.1就地冷再生機(jī)發(fā)展概況目前國際工程機(jī)械制造商都具有冷再生機(jī)的生產(chǎn)制造能力,如德[Wirtgen(維特根)的WR2500就地冷再生機(jī)、美[]Caterpillar(卡特彼勒)RM300就地冷再生機(jī)、德國Bomag(寶馬)的MPHl212就地冷再生機(jī)、法國Panien(奔能)的460等都是冷再生技術(shù)施工中廣泛應(yīng)用的設(shè)備。
為了適應(yīng)日益激烈的市場競爭,國內(nèi)工程機(jī)械生產(chǎn)廠家對(duì)冷再生機(jī)的開發(fā)尤為重視。2006年,山東公路機(jī)械廠研發(fā)出具有國際先進(jìn)水平的LZS2400型就地冷再生機(jī)。
2.2LZS2400型冷再生機(jī)
2.2.1主要技術(shù)參數(shù)LZS2400型冷再生機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1.
2.2.2主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(1)動(dòng)力系統(tǒng)。選用重慶康明斯發(fā)動(dòng)機(jī),該機(jī)性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、油耗低、噪聲小、清潔環(huán)保。發(fā)動(dòng)機(jī)橫向布置,使機(jī)器的各個(gè)部件具有的可觸及性,從而使維修保養(yǎng)十分方便、快捷。
(2)傳動(dòng)系統(tǒng)。行走驅(qū)動(dòng)采用閉式液壓系統(tǒng),四輪驅(qū)動(dòng)。所有液壓元件均采用力士樂公司的產(chǎn)品。銑拌轉(zhuǎn)子為機(jī)械驅(qū)動(dòng),比液壓傳動(dòng)效率高。此設(shè)備可根據(jù)銑拌轉(zhuǎn)子的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)工作速度。該機(jī)的行走泵是電控變量泵,通過微控器及控制手柄控制泵的排量。負(fù)載控制處于自動(dòng)位置時(shí),微控器起作用;負(fù)載控制處于手動(dòng)位置時(shí),微控器不起作用。當(dāng)微控器起作用時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于1 700~2 100 r/min范圍內(nèi)。微控器能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定負(fù)載的變化情況,自|來源|考試|大|動(dòng)調(diào)節(jié)工作速度,使銑創(chuàng)轉(zhuǎn)子阻力正好與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率相匹配。
其過程是:若銑刨轉(zhuǎn)子阻力增大使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí),通過轉(zhuǎn)速傳感器及發(fā)動(dòng)機(jī)油門位置傳感器發(fā)出的信號(hào)反饋到微控器,微控器自動(dòng)控制行走泵,使行走泵排量變小,即行走系統(tǒng)所需功率減小,銑刨轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)功率自動(dòng)增加,反之亦然,這樣就實(shí)現(xiàn)了功率的自動(dòng)分配。
(3)工作裝置。工作裝置由轉(zhuǎn)子、罩殼等組成,并與機(jī)架剛性連接,轉(zhuǎn)子的升降由液壓缸升降機(jī)架實(shí)現(xiàn)。拌和滾采用特殊鋼板制作,配有219把冷再生刀具。刀具更換方便,采用“擊入一擊出”方式,縮短了更換時(shí)間,且不需要特殊工具。
(4)噴灑系統(tǒng)??梢試姙⑺?、乳化瀝青和泡沫瀝青。灑布量根據(jù)工作速度、銑拌深度及設(shè)定的灑布寬度可精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。無論LZS2400冷再生機(jī)是在哪一種道路上工作,在轉(zhuǎn)子室里,黏結(jié)材料和舊瀝青路面都是在條件下再生。
(5)操縱控制系統(tǒng)。前輪轉(zhuǎn)向、蟹行轉(zhuǎn)向、全輪轉(zhuǎn)向、后輪轉(zhuǎn)向4種轉(zhuǎn)向形式賦予了LZS2400冷再生機(jī)高度的機(jī)動(dòng)靈活性,提高了機(jī)器在局促的工地和狹窄的區(qū)域里移動(dòng)的靈活性。
行車制動(dòng)由液壓制動(dòng)器實(shí)現(xiàn),制動(dòng)器與減速機(jī)、行走馬達(dá)安裝為一體,結(jié)構(gòu)緊湊。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)制動(dòng)器制動(dòng):緊急停車開關(guān)能啟動(dòng)制動(dòng)器??尚D(zhuǎn)操縱臺(tái),便于駕駛員觀察路面。噴灑、行走、水箱冷卻全部為智能控制。
瀝青路面就地冷再生技術(shù)因其特有的優(yōu)勢,已經(jīng)成為現(xiàn)代公路修筑技術(shù)的發(fā)展方向之一。隨著就地冷再生技術(shù)的快速發(fā)展和中國《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41—2008)的發(fā)布、實(shí)施,相信就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用前景將更加廣闊。
舊瀝青路面材料的再生利用在歐、美等發(fā)達(dá)國家已被廣泛采用,再生技術(shù)、工藝、設(shè)備也日趨成熟。中國2008年4月發(fā)布的《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41—2008)將進(jìn)一步推動(dòng)瀝青路面再生施工技術(shù)在中國的應(yīng)用與再生設(shè)備的研發(fā)。
1就地冷再生技術(shù)
瀝青路面再生技術(shù)不是一項(xiàng)單一的技術(shù),而是一類技術(shù)的總稱。各國的分類方式不盡相同。中國《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41—2008)將瀝青路面再生技術(shù)分為4類,分別是廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕S拌冷再生、就地冷再生。
就地冷再生是指采用專用的就地冷再生設(shè)備,對(duì)瀝青路面摻入一定數(shù)量的新集料、再生結(jié)合料、活性填料(水泥、石灰等)、水等材料后,進(jìn)行現(xiàn)場銑刨、破碎、拌和、整形、攤鋪、碾壓等工序,實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面再生的技術(shù),它包括瀝青層就地冷再生和全深式就地冷再生2種方式。僅對(duì)瀝青材料層進(jìn)行的就地再生稱為瀝青層就地冷再生:再生層既包括瀝青材料層又包括非瀝青材料層的稱為全深式就地冷再生。
瀝青路面就地冷再生并不是人們通常所理解的將已經(jīng)破損的瀝青路面重新恢復(fù)到完好的原始狀態(tài),而是將舊面層和部分基層就地改建成新的基層或底基層。此技術(shù)使舊瀝青路面材料得到充分再利用。
從目前的工程實(shí)踐來看,瀝青路面就地冷再生技術(shù)在道路再生中具有明顯的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)如下。
(1)節(jié)省材料和運(yùn)輸成本,與其他傳統(tǒng)的施工方法相比,總投資可節(jié)省20%~50%。
(2)不中斷交通。由于就地冷再生工序簡單,對(duì)交通干擾反應(yīng)不敏感,故在交通量不太大的情況下可以半幅通車、半幅施工。
(3)由于無需對(duì)舊料實(shí)施運(yùn)輸、破碎工藝,因此工期大幅縮短。
(4)保護(hù)環(huán)境和節(jié)省資源。因?yàn)榕f料得以全部就地利用,減少了新材料的開采,也不存在舊料運(yùn)輸和廢料處理的問題,不但節(jié)省了投資,還具有環(huán)保意義。
2就地冷再生機(jī)
就地冷再生機(jī)是瀝青路面冷再生施工中的主要設(shè)備,冷再生機(jī)的核心是裝有大量專用刀頭的銑刨和拌和轉(zhuǎn)子。冷再生機(jī)向前行進(jìn)時(shí),轉(zhuǎn)子向上旋轉(zhuǎn)銑刨原路面材料,同時(shí),水通過軟管從就地冷再生機(jī)連接的水車中輸送過來,并在再生機(jī)的拌和倉中噴灑。水的輸送量通過微處理器控制的泵送系統(tǒng)精確控制,以達(dá)到需要的含水量。
銑刨轉(zhuǎn)子將水與銑刨料充分拌和。液體穩(wěn)定劑例如熱瀝青(冷再生機(jī)自帶泡沫瀝青發(fā)泡裝置,可將熱瀝青加熱到160℃~180℃,與少量水混合發(fā)泡)可通過專門設(shè)計(jì)的噴灑嘴被噴灑到拌和腔;粉狀穩(wěn)定劑如水泥需按設(shè)計(jì)添加量事先灑布在再生機(jī)前的路面上,再生機(jī)將粉狀穩(wěn)定劑與再生料和水一次性拌和。如遇再生層原級(jí)配不良的情況,可在再生前將所缺少的部分集料灑布在路面上,通過與舊料拌和來改善原路面材料的級(jí)配。
2.1就地冷再生機(jī)發(fā)展概況目前國際工程機(jī)械制造商都具有冷再生機(jī)的生產(chǎn)制造能力,如德[Wirtgen(維特根)的WR2500就地冷再生機(jī)、美[]Caterpillar(卡特彼勒)RM300就地冷再生機(jī)、德國Bomag(寶馬)的MPHl212就地冷再生機(jī)、法國Panien(奔能)的460等都是冷再生技術(shù)施工中廣泛應(yīng)用的設(shè)備。
為了適應(yīng)日益激烈的市場競爭,國內(nèi)工程機(jī)械生產(chǎn)廠家對(duì)冷再生機(jī)的開發(fā)尤為重視。2006年,山東公路機(jī)械廠研發(fā)出具有國際先進(jìn)水平的LZS2400型就地冷再生機(jī)。
2.2LZS2400型冷再生機(jī)
2.2.1主要技術(shù)參數(shù)LZS2400型冷再生機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1.
2.2.2主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(1)動(dòng)力系統(tǒng)。選用重慶康明斯發(fā)動(dòng)機(jī),該機(jī)性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、油耗低、噪聲小、清潔環(huán)保。發(fā)動(dòng)機(jī)橫向布置,使機(jī)器的各個(gè)部件具有的可觸及性,從而使維修保養(yǎng)十分方便、快捷。
(2)傳動(dòng)系統(tǒng)。行走驅(qū)動(dòng)采用閉式液壓系統(tǒng),四輪驅(qū)動(dòng)。所有液壓元件均采用力士樂公司的產(chǎn)品。銑拌轉(zhuǎn)子為機(jī)械驅(qū)動(dòng),比液壓傳動(dòng)效率高。此設(shè)備可根據(jù)銑拌轉(zhuǎn)子的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)工作速度。該機(jī)的行走泵是電控變量泵,通過微控器及控制手柄控制泵的排量。負(fù)載控制處于自動(dòng)位置時(shí),微控器起作用;負(fù)載控制處于手動(dòng)位置時(shí),微控器不起作用。當(dāng)微控器起作用時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于1 700~2 100 r/min范圍內(nèi)。微控器能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定負(fù)載的變化情況,自|來源|考試|大|動(dòng)調(diào)節(jié)工作速度,使銑創(chuàng)轉(zhuǎn)子阻力正好與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率相匹配。
其過程是:若銑刨轉(zhuǎn)子阻力增大使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí),通過轉(zhuǎn)速傳感器及發(fā)動(dòng)機(jī)油門位置傳感器發(fā)出的信號(hào)反饋到微控器,微控器自動(dòng)控制行走泵,使行走泵排量變小,即行走系統(tǒng)所需功率減小,銑刨轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)功率自動(dòng)增加,反之亦然,這樣就實(shí)現(xiàn)了功率的自動(dòng)分配。
(3)工作裝置。工作裝置由轉(zhuǎn)子、罩殼等組成,并與機(jī)架剛性連接,轉(zhuǎn)子的升降由液壓缸升降機(jī)架實(shí)現(xiàn)。拌和滾采用特殊鋼板制作,配有219把冷再生刀具。刀具更換方便,采用“擊入一擊出”方式,縮短了更換時(shí)間,且不需要特殊工具。
(4)噴灑系統(tǒng)??梢試姙⑺?、乳化瀝青和泡沫瀝青。灑布量根據(jù)工作速度、銑拌深度及設(shè)定的灑布寬度可精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。無論LZS2400冷再生機(jī)是在哪一種道路上工作,在轉(zhuǎn)子室里,黏結(jié)材料和舊瀝青路面都是在條件下再生。
(5)操縱控制系統(tǒng)。前輪轉(zhuǎn)向、蟹行轉(zhuǎn)向、全輪轉(zhuǎn)向、后輪轉(zhuǎn)向4種轉(zhuǎn)向形式賦予了LZS2400冷再生機(jī)高度的機(jī)動(dòng)靈活性,提高了機(jī)器在局促的工地和狹窄的區(qū)域里移動(dòng)的靈活性。
行車制動(dòng)由液壓制動(dòng)器實(shí)現(xiàn),制動(dòng)器與減速機(jī)、行走馬達(dá)安裝為一體,結(jié)構(gòu)緊湊。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)制動(dòng)器制動(dòng):緊急停車開關(guān)能啟動(dòng)制動(dòng)器??尚D(zhuǎn)操縱臺(tái),便于駕駛員觀察路面。噴灑、行走、水箱冷卻全部為智能控制。
瀝青路面就地冷再生技術(shù)因其特有的優(yōu)勢,已經(jīng)成為現(xiàn)代公路修筑技術(shù)的發(fā)展方向之一。隨著就地冷再生技術(shù)的快速發(fā)展和中國《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41—2008)的發(fā)布、實(shí)施,相信就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用前景將更加廣闊。