瀝青路面就地冷再生技術(shù)與冷再生機

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截至2007年底,中國公路通車里程超過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計使用年限為15年,而實際使用年限僅能達到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)達國家已被廣泛采用,再生技術(shù)、工藝、設備也日趨成熟。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)將進一步推動瀝青路面再生施工技術(shù)在中國的應用與再生設備的研發(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、就地熱再生、廠拌冷再生、就地冷再生。
     就地冷再生是指采用專用的就地冷再生設備,對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,進行現(xiàn)場銑刨、破碎、拌和、整形、攤鋪、碾壓等工序,實現(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。僅對瀝青材料層進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,對交通干擾反應不敏感,故在交通量不太大的情況下可以半幅通車、半幅施工。
     (3)由于無需對舊料實施運輸、破碎工藝,因此工期大幅縮短。
     (4)保護環(huán)境和節(jié)省資源。因為舊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
     就地冷再生機是瀝青路面冷再生施工中的主要設備,冷再生機的核心是裝有大量專用刀頭的銑刨和拌和轉(zhuǎn)子。冷再生機向前行進時,轉(zhuǎn)子向上旋轉(zhuǎn)銑刨原路面材料,同時,水通過軟管從就地冷再生機連接的水車中輸送過來,并在再生機的拌和倉中噴灑。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)可通過專門設計的噴灑嘴被噴灑到拌和腔;粉狀穩(wěn)定劑如水泥需按設計添加量事先灑布在再生機前的路面上,再生機將粉狀穩(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配。
     2.1就地冷再生機發(fā)展概況目前國際工程機械制造商都具有冷再生機的生產(chǎn)制造能力,如德[Wirtgen(維特根)的WR2500就地冷再生機、美[]Caterpillar(卡特彼勒)RM300就地冷再生機、德國Bomag(寶馬)的MPHl212就地冷再生機、法國Panien(奔能)的460等都是冷再生技術(shù)施工中廣泛應用的設備。
     為了適應日益激烈的市場競爭,國內(nèi)工程機械生產(chǎn)廠家對冷再生機的開發(fā)尤為重視。2006年,山東公路機械廠研發(fā)出具有國際先進水平的LZS2400型就地冷再生機。
     2.2LZS2400型冷再生機
     2.2.1主要技術(shù)參數(shù)LZS2400型冷再生機主要技術(shù)參數(shù)見表1.
     2.2.2主要結(jié)構(gòu)特點
     (1)動力系統(tǒng)。選用重慶康明斯發(fā)動機,該機性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、油耗低、噪聲小、清潔環(huán)保。發(fā)動機橫向布置,使機器的各個部件具有的可觸及性,從而使維修保養(yǎng)十分方便、快捷。
     (2)傳動系統(tǒng)。行走驅(qū)動采用閉式液壓系統(tǒng),四輪驅(qū)動。所有液壓元件均采用力士樂公司的產(chǎn)品。銑拌轉(zhuǎn)子為機械驅(qū)動,比液壓傳動效率高。此設備可根據(jù)銑拌轉(zhuǎn)子的負荷自動調(diào)節(jié)工作速度。該機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。負載控制處于自動位置時,微控器起作用;負載控制處于手動位置時,微控器不起作用。當微控器起作用時,發(fā)動機轉(zhuǎn)速處于1 700~2 100 r/min范圍內(nèi)。微控器能夠根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速確定負載的變化情況,自|來源|考試|大|動調(diào)節(jié)工作速度,使銑創(chuàng)轉(zhuǎn)子阻力正好與發(fā)動機輸出功率相匹配。
     其過程是:若銑刨轉(zhuǎn)子阻力增大使發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降時,通過轉(zhuǎn)速傳感器及發(fā)動機油門位置傳感器發(fā)出的信號反饋到微控器,微控器自動控制行走泵,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)動功率自動增加,反之亦然,這樣就實現(xiàn)了功率的自動分配。
     (3)工作裝置。工作裝置由轉(zhuǎn)子、罩殼等組成,并與機架剛性連接,轉(zhuǎn)子的升降由液壓缸升降機架實現(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、銑拌深度及設定的灑布寬度可精準調(diào)節(jié)。無論LZS2400冷再生機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冷再生機高度的機動靈活性,提高了機器在局促的工地和狹窄的區(qū)域里移動的靈活性。
     行車制動由液壓制動器實現(xiàn),制動器與減速機、行走馬達安裝為一體,結(jié)構(gòu)緊湊。發(fā)動機熄火時制動器制動:緊急停車開關(guān)能啟動制動器??尚D(zhuǎn)操縱臺,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、實施,相信就地冷再生技術(shù)的應用前景將更加廣闊。