瀝青路面再生機(jī)與間歇式攪拌站配套技術(shù)
一、前言
瀝青混合料路面(以下簡稱瀝青路面)使用一定年限后,不能滿足交通的需要,必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)或大修。在養(yǎng)護(hù)、大修重建過程中,會產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料,這些物料中的石料和瀝青還具有一定的使用價(jià)值,如果不能合理有效回收利用,不僅浪費(fèi)資源、增加道路修建成本,而且還會污染環(huán)境。因此從降低成本和環(huán)保出發(fā),重新利用廢舊瀝青混合料成了公路建設(shè)和發(fā)展的必然。
國外20世紀(jì)30年代起,瀝青混合料再生技術(shù)就開始應(yīng)用。到上世紀(jì)70年代末、80年代初,瀝青路面再生技術(shù)概念不斷完善,再生設(shè)備和工藝都得到了發(fā)展。到90年代初,就地?zé)嵩偕夹g(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍,多種再生機(jī)組及技術(shù)在美國和加拿大開始應(yīng)用。
我國從上世紀(jì)90年代起公路交通事業(yè)高速發(fā)展,城市道路改擴(kuò)建任務(wù)也日益加大。當(dāng)時(shí)重點(diǎn)是放在建設(shè)上,很少關(guān)注養(yǎng)護(hù)問題,十幾年后的今天,道路出現(xiàn)不同程度的損壞,人們意識到養(yǎng)護(hù)的重要性。因?yàn)槲覈咚俟方ㄔO(shè)起步晚,技術(shù)力量儲備較少,經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)差,氣候環(huán)境復(fù)雜,交通車輛超載嚴(yán)重;公路設(shè)計(jì)、施工、材料等方面受傳統(tǒng)觀念影響,有的地區(qū)把習(xí)慣的薄層表面處治、瀝青碎石路面的施工經(jīng)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法不加改造地沿用到高速公路;還有某些交通部門領(lǐng)導(dǎo)急功近利、盲目搶工期,使相當(dāng)一部分高速公路瀝青路面使用情況很不理想,甚至發(fā)生了通車頭幾年就不得不面對大規(guī)模的維修。因此舊瀝青路面再生問題提到議事日程上來。各地紛紛組織人力物力研究解決相關(guān)的技術(shù)問題,政府部門也出臺了相關(guān)政策,鼓勵(lì)舊瀝青混合料的回收和利用??梢哉f,推廣瀝青路面再生技術(shù)是我國可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要組成部分。
二、瀝青路面再生方式分類
舊瀝青路面的再生方式主要有就地再生和廠拌再生兩類,前者又可分為就地?zé)嵩偕途偷乩湓偕鷥煞N方式。
就地?zé)嵩偕┕ぜ从靡慌_綜合式再生重鋪機(jī)組,連續(xù)實(shí)現(xiàn)加熱、耙松、再生劑添加、加熱攪拌、攤鋪等工藝方案。該方案要求公路面層損傷較輕,而且聯(lián)結(jié)層和基礎(chǔ)層較完好。舊路面鋪層厚度大于50mm,且路面各種病害損壞深度小于50mm,舊瀝青針入度超過20(1/10mm),裂縫面積少于40%。
就地?zé)嵩偕攸c(diǎn)是施工周期短,對交通干擾小,運(yùn)輸量小,環(huán)保性好,但設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜,技術(shù)水平要求高,一次性投資大。工藝柔性較差,不能利用現(xiàn)有的攤鋪設(shè)備和技術(shù)。如維特根的RX4500和芬蘭的KM3000RS,日本格林環(huán)保養(yǎng)路設(shè)備有限公司生產(chǎn)的AR2000等。
就地冷再生施工工藝可對100mm至500mm的破損路面及路基進(jìn)行再施工,先銑削粉碎并收集舊路面材料,加入一定數(shù)量的石灰、水泥、乳化瀝青或泡沫瀝青等添加劑,攪拌后作為再生后的基層混合料使用。在此基層上再罩上一層磨耗層和適宜的表面處置作為面層,成型新的道路供使用。
廠拌再生則是將銑削的舊瀝青路面材料運(yùn)送到攪拌廠(站),破碎、篩分處理后根據(jù)不同的舊材料以及翻新道路的要求,部分或全部采用舊材料,添加一定的瀝青或再生劑,加熱攪拌后運(yùn)送到施工現(xiàn)場,攤鋪、碾壓。廠拌再生又分連續(xù)式和間歇式兩種。
廠拌再生過程、質(zhì)量易于控制,可對不同的舊材料進(jìn)行再生,適用于生產(chǎn)多種材料的再生,施工周期長,對交通干擾大,運(yùn)輸費(fèi)用也大,但可利用現(xiàn)有的施工設(shè)備,投資小,上項(xiàng)目比較容易。
三、為何要選擇與間歇式攪拌站(廠)來使用瀝青路面再生機(jī)
選擇間歇式攪拌站(廠)的瀝青路面再生機(jī),來回收和利用廢舊瀝青混合料的理由是:
(1)在投資成本上,間歇式攪拌站(廠)加配再生機(jī)明顯優(yōu)于其他類型的再生設(shè)備。統(tǒng)計(jì)資料顯示,我國用于等級路面施工的瀝青攪拌站98%以上是間歇式,如果在間歇式攪拌站(廠)基礎(chǔ)上加配再生機(jī),可以避免重復(fù)投資,能有效節(jié)約成本。(2)對舊瀝青混合料回收再利用,不是簡單的再加熱和重新攤鋪。為了滿足公路使用性能的要求,必須通過加入新的集料和瀝青,使之能夠完全達(dá)到新攪拌混合料同等的質(zhì)量。間歇式攪拌站能夠準(zhǔn)確計(jì)量新集料和補(bǔ)充新瀝青。舊瀝青路面在銑刨或翻挖過程中,原有的骨料級配已經(jīng)破壞,如果回收利用時(shí)不對再生料進(jìn)行篩分和補(bǔ)充新集料和瀝青,就難于保證骨料的級配和油石比,也就不能滿足公路施工及使用性能的要求。
(3)間歇式攪拌站(廠)采用的是單獨(dú)加熱技術(shù),專門為再生料配備一個(gè)獨(dú)立的滾筒和加熱器,為準(zhǔn)確控制溫度提供了保障。有了這種條件,采用合理的加熱技術(shù),可以有效地防止瀝青進(jìn)一步老化。
(4)改性瀝青混合料攪拌溫度要求比較高,攪拌時(shí)間比較長,而間歇式攪拌站(廠)在溫度控制上和攪拌時(shí)間調(diào)節(jié)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢。因此,它對回收改性瀝青混凝土也具有更強(qiáng)的優(yōu)勢。
從以上幾點(diǎn)分析,不難發(fā)現(xiàn)采用間歇式攪拌站(廠)用配套的瀝青再生機(jī),能夠解決路面的各種病害。
四、如何實(shí)現(xiàn)配套的瀝青路面再生機(jī)的技術(shù)問題
在間歇式攪拌站(廠)基礎(chǔ)上,如何加配再生機(jī)械,這種設(shè)備又怎樣才能滿足瀝青混合料的再生要求,國內(nèi)不少工程機(jī)械制造專家,吸取國外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),結(jié)合間歇式攪拌站(廠)的特點(diǎn),采用諸多的新工藝、新材料,從實(shí)用、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等原則出發(fā),研發(fā)出符合我們國情的瀝青路面再生機(jī)。根據(jù)生產(chǎn)能力分ARM1000、ARM2000和ARM3000等,這些機(jī)械較好地解決了以下技術(shù)問題:
1.如何合理地對片狀和塊狀舊瀝青混凝土進(jìn)行破碎和篩分問題
瀝青路面翻修時(shí)不論是機(jī)械銑刨,還是人工開挖,都必須進(jìn)行破碎和篩分,只有這樣才能保證再生料添加后的級配。破碎的舊瀝青混凝土,既粘又硬,原有的石料還不能進(jìn)一步破碎。因此選擇反擊式破碎原理,對傳統(tǒng)破碎機(jī)進(jìn)行改造,達(dá)到基本上破壞原有石料粒徑、大塊不卡死,細(xì)料不粘結(jié)的目的。篩分則根據(jù)用戶要求,一般可進(jìn)行四種不同顆粒料的分級。
2.如何解決不同粒徑的再生料配比問題
通過篩分的三種再生料,按一定的比例進(jìn)行混合,然后進(jìn)入加熱滾筒。級配的控制是采用高精度皮帶稱來準(zhǔn)確控制冷料供給,通過變頻器及時(shí)改變不同規(guī)格料的供給量和比例。稱重終端儀表顯示累計(jì)量和正在進(jìn)行中的每小時(shí)的供給量。
3.如何合理地對再生料進(jìn)行加熱問題
為防止附著在石料上的瀝青在加熱過程中進(jìn)一步老化,采用氣流加熱方式加熱,熱氣流對再生骨料的加熱是一種長時(shí)間溫和的加熱方式。
防止瀝青老化的另一種方式,是將3cm以下的瀝青砂不通過干燥滾筒而直接進(jìn)入到攪拌鍋,通過骨料對其進(jìn)行加熱。
4.如何防止再生料在輸送過程中的粘結(jié)問題
再生料在輸送過程中會因含有瀝青而到處粘結(jié),造成堵塞。為防止輸送過程中粘結(jié)問題,首先采用熱氣流對再生料的通道進(jìn)行加熱,再采用電加熱方式對料倉和稱量斗進(jìn)行恒溫加熱。在結(jié)構(gòu)上采用獨(dú)特的放料門結(jié)構(gòu),在開門放料的過程中利用汽缸動(dòng)力來破拱,確保放料暢通。
5.如何合理準(zhǔn)確地控制再生料和骨料之間的配比問題
間歇式攪拌站(廠)優(yōu)勢在于可準(zhǔn)確控制不同規(guī)格材料的比例,保證成品料的級配。而所配的瀝青再生機(jī)對再生料有獨(dú)立的稱重系統(tǒng),不影響原有攪拌站的稱重系統(tǒng)。采用PLC采集原有攪拌站(廠)的稱重、放料、故障反饋等信號,使再生料稱重系統(tǒng)和原攪拌站(廠)之間工作協(xié)調(diào),為確保計(jì)量準(zhǔn)確,采用二次補(bǔ)償原理來提高每一批次的稱量精度。
瀝青再生機(jī)與原來攪拌站(廠)要合理匹配,做到能隨意調(diào)節(jié)再生料和新骨料之間的比例和溫度,不使用再生料時(shí)不影響攪拌站(廠)正常生產(chǎn);路面等級要求不高時(shí)啟動(dòng)攪拌站(廠)的攪拌缸、瀝青供給系統(tǒng)、引風(fēng)系統(tǒng)全部采用再生料加瀝青攪拌,也能滿足道路施工的要求。總之,要使瀝青再生機(jī)攪拌站(廠)與配套,必須要自動(dòng)控制元件靈敏而有效,各種指示、報(bào)警系統(tǒng)及時(shí)而準(zhǔn)確,不僅自動(dòng)化程度要高,而且操作方便快捷,才能便于推廣。 一、前言
瀝青混合料路面(以下簡稱瀝青路面)使用一定年限后,不能滿足交通的需要,必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)或大修。在養(yǎng)護(hù)、大修重建過程中,會產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料,這些物料中的石料和瀝青還具有一定的使用價(jià)值,如果不能合理有效回收利用,不僅浪費(fèi)資源、增加道路修建成本,而且還會污染環(huán)境。因此從降低成本和環(huán)保出發(fā),重新利用廢舊瀝青混合料成了公路建設(shè)和發(fā)展的必然。
國外20世紀(jì)30年代起,瀝青混合料再生技術(shù)就開始應(yīng)用。到上世紀(jì)70年代末、80年代初,瀝青路面再生技術(shù)概念不斷完善,再生設(shè)備和工藝都得到了發(fā)展。到90年代初,就地?zé)嵩偕夹g(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍,多種再生機(jī)組及技術(shù)在美國和加拿大開始應(yīng)用。
我國從上世紀(jì)90年代起公路交通事業(yè)高速發(fā)展,城市道路改擴(kuò)建任務(wù)也日益加大。當(dāng)時(shí)重點(diǎn)是放在建設(shè)上,很少關(guān)注養(yǎng)護(hù)問題,十幾年后的今天,道路出現(xiàn)不同程度的損壞,人們意識到養(yǎng)護(hù)的重要性。因?yàn)槲覈咚俟方ㄔO(shè)起步晚,技術(shù)力量儲備較少,經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)差,氣候環(huán)境復(fù)雜,交通車輛超載嚴(yán)重;公路設(shè)計(jì)、施工、材料等方面受傳統(tǒng)觀念影響,有的地區(qū)把習(xí)慣的薄層表面處治、瀝青碎石路面的施工經(jīng)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法不加改造地沿用到高速公路;還有某些交通部門領(lǐng)導(dǎo)急功近利、盲目搶工期,使相當(dāng)一部分高速公路瀝青路面使用情況很不理想,甚至發(fā)生了通車頭幾年就不得不面對大規(guī)模的維修。因此舊瀝青路面再生問題提到議事日程上來。各地紛紛組織人力物力研究解決相關(guān)的技術(shù)問題,政府部門也出臺了相關(guān)政策,鼓勵(lì)舊瀝青混合料的回收和利用??梢哉f,推廣瀝青路面再生技術(shù)是我國可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要組成部分。
二、瀝青路面再生方式分類
舊瀝青路面的再生方式主要有就地再生和廠拌再生兩類,前者又可分為就地?zé)嵩偕途偷乩湓偕鷥煞N方式。
就地?zé)嵩偕┕ぜ从靡慌_綜合式再生重鋪機(jī)組,連續(xù)實(shí)現(xiàn)加熱、耙松、再生劑添加、加熱攪拌、攤鋪等工藝方案。該方案要求公路面層損傷較輕,而且聯(lián)結(jié)層和基礎(chǔ)層較完好。舊路面鋪層厚度大于50mm,且路面各種病害損壞深度小于50mm,舊瀝青針入度超過20(1/10mm),裂縫面積少于40%。
就地?zé)嵩偕攸c(diǎn)是施工周期短,對交通干擾小,運(yùn)輸量小,環(huán)保性好,但設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜,技術(shù)水平要求高,一次性投資大。工藝柔性較差,不能利用現(xiàn)有的攤鋪設(shè)備和技術(shù)。如維特根的RX4500和芬蘭的KM3000RS,日本格林環(huán)保養(yǎng)路設(shè)備有限公司生產(chǎn)的AR2000等。
就地冷再生施工工藝可對100mm至500mm的破損路面及路基進(jìn)行再施工,先銑削粉碎并收集舊路面材料,加入一定數(shù)量的石灰、水泥、乳化瀝青或泡沫瀝青等添加劑,攪拌后作為再生后的基層混合料使用。在此基層上再罩上一層磨耗層和適宜的表面處置作為面層,成型新的道路供使用。
廠拌再生則是將銑削的舊瀝青路面材料運(yùn)送到攪拌廠(站),破碎、篩分處理后根據(jù)不同的舊材料以及翻新道路的要求,部分或全部采用舊材料,添加一定的瀝青或再生劑,加熱攪拌后運(yùn)送到施工現(xiàn)場,攤鋪、碾壓。廠拌再生又分連續(xù)式和間歇式兩種。
廠拌再生過程、質(zhì)量易于控制,可對不同的舊材料進(jìn)行再生,適用于生產(chǎn)多種材料的再生,施工周期長,對交通干擾大,運(yùn)輸費(fèi)用也大,但可利用現(xiàn)有的施工設(shè)備,投資小,上項(xiàng)目比較容易。
三、為何要選擇與間歇式攪拌站(廠)來使用瀝青路面再生機(jī)
選擇間歇式攪拌站(廠)的瀝青路面再生機(jī),來回收和利用廢舊瀝青混合料的理由是:
(1)在投資成本上,間歇式攪拌站(廠)加配再生機(jī)明顯優(yōu)于其他類型的再生設(shè)備。統(tǒng)計(jì)資料顯示,我國用于等級路面施工的瀝青攪拌站98%以上是間歇式,如果在間歇式攪拌站(廠)基礎(chǔ)上加配再生機(jī),可以避免重復(fù)投資,能有效節(jié)約成本。(2)對舊瀝青混合料回收再利用,不是簡單的再加熱和重新攤鋪。為了滿足公路使用性能的要求,必須通過加入新的集料和瀝青,使之能夠完全達(dá)到新攪拌混合料同等的質(zhì)量。間歇式攪拌站能夠準(zhǔn)確計(jì)量新集料和補(bǔ)充新瀝青。舊瀝青路面在銑刨或翻挖過程中,原有的骨料級配已經(jīng)破壞,如果回收利用時(shí)不對再生料進(jìn)行篩分和補(bǔ)充新集料和瀝青,就難于保證骨料的級配和油石比,也就不能滿足公路施工及使用性能的要求。
(3)間歇式攪拌站(廠)采用的是單獨(dú)加熱技術(shù),專門為再生料配備一個(gè)獨(dú)立的滾筒和加熱器,為準(zhǔn)確控制溫度提供了保障。有了這種條件,采用合理的加熱技術(shù),可以有效地防止瀝青進(jìn)一步老化。
(4)改性瀝青混合料攪拌溫度要求比較高,攪拌時(shí)間比較長,而間歇式攪拌站(廠)在溫度控制上和攪拌時(shí)間調(diào)節(jié)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢。因此,它對回收改性瀝青混凝土也具有更強(qiáng)的優(yōu)勢。
從以上幾點(diǎn)分析,不難發(fā)現(xiàn)采用間歇式攪拌站(廠)用配套的瀝青再生機(jī),能夠解決路面的各種病害。
四、如何實(shí)現(xiàn)配套的瀝青路面再生機(jī)的技術(shù)問題
在間歇式攪拌站(廠)基礎(chǔ)上,如何加配再生機(jī)械,這種設(shè)備又怎樣才能滿足瀝青混合料的再生要求,國內(nèi)不少工程機(jī)械制造專家,吸取國外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),結(jié)合間歇式攪拌站(廠)的特點(diǎn),采用諸多的新工藝、新材料,從實(shí)用、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等原則出發(fā),研發(fā)出符合我們國情的瀝青路面再生機(jī)。根據(jù)生產(chǎn)能力分ARM1000、ARM2000和ARM3000等,這些機(jī)械較好地解決了以下技術(shù)問題:
1.如何合理地對片狀和塊狀舊瀝青混凝土進(jìn)行破碎和篩分問題
瀝青路面翻修時(shí)不論是機(jī)械銑刨,還是人工開挖,都必須進(jìn)行破碎和篩分,只有這樣才能保證再生料添加后的級配。破碎的舊瀝青混凝土,既粘又硬,原有的石料還不能進(jìn)一步破碎。因此選擇反擊式破碎原理,對傳統(tǒng)破碎機(jī)進(jìn)行改造,達(dá)到基本上破壞原有石料粒徑、大塊不卡死,細(xì)料不粘結(jié)的目的。篩分則根據(jù)用戶要求,一般可進(jìn)行四種不同顆粒料的分級。
2.如何解決不同粒徑的再生料配比問題
通過篩分的三種再生料,按一定的比例進(jìn)行混合,然后進(jìn)入加熱滾筒。級配的控制是采用高精度皮帶稱來準(zhǔn)確控制冷料供給,通過變頻器及時(shí)改變不同規(guī)格料的供給量和比例。稱重終端儀表顯示累計(jì)量和正在進(jìn)行中的每小時(shí)的供給量。
3.如何合理地對再生料進(jìn)行加熱問題
為防止附著在石料上的瀝青在加熱過程中進(jìn)一步老化,采用氣流加熱方式加熱,熱氣流對再生骨料的加熱是一種長時(shí)間溫和的加熱方式。
防止瀝青老化的另一種方式,是將3cm以下的瀝青砂不通過干燥滾筒而直接進(jìn)入到攪拌鍋,通過骨料對其進(jìn)行加熱。
4.如何防止再生料在輸送過程中的粘結(jié)問題
再生料在輸送過程中會因含有瀝青而到處粘結(jié),造成堵塞。為防止輸送過程中粘結(jié)問題,首先采用熱氣流對再生料的通道進(jìn)行加熱,再采用電加熱方式對料倉和稱量斗進(jìn)行恒溫加熱。在結(jié)構(gòu)上采用獨(dú)特的放料門結(jié)構(gòu),在開門放料的過程中利用汽缸動(dòng)力來破拱,確保放料暢通。
5.如何合理準(zhǔn)確地控制再生料和骨料之間的配比問題
間歇式攪拌站(廠)優(yōu)勢在于可準(zhǔn)確控制不同規(guī)格材料的比例,保證成品料的級配。而所配的瀝青再生機(jī)對再生料有獨(dú)立的稱重系統(tǒng),不影響原有攪拌站的稱重系統(tǒng)。采用PLC采集原有攪拌站(廠)的稱重、放料、故障反饋等信號,使再生料稱重系統(tǒng)和原攪拌站(廠)之間工作協(xié)調(diào),為確保計(jì)量準(zhǔn)確,采用二次補(bǔ)償原理來提高每一批次的稱量精度。
瀝青再生機(jī)與原來攪拌站(廠)要合理匹配,做到能隨意調(diào)節(jié)再生料和新骨料之間的比例和溫度,不使用再生料時(shí)不影響攪拌站(廠)正常生產(chǎn);路面等級要求不高時(shí)啟動(dòng)攪拌站(廠)的攪拌缸、瀝青供給系統(tǒng)、引風(fēng)系統(tǒng)全部采用再生料加瀝青攪拌,也能滿足道路施工的要求??傊篂r青再生機(jī)攪拌站(廠)與配套,必須要自動(dòng)控制元件靈敏而有效,各種指示、報(bào)警系統(tǒng)及時(shí)而準(zhǔn)確,不僅自動(dòng)化程度要高,而且操作方便快捷,才能便于推廣。
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