沥青路面再生利用现状与发展趋势分析

发表时间:2021/8/30   来源:《城镇建设》2021年3月第9期   作者:吴岳
[导读] 本文探讨的沥青路面再生利用主要是对沥青混凝土成分中包含的旧的结合料(沥青)
        吴岳
        北京建达道桥咨询有限公司,北京 100015
        摘要:本文探讨的沥青路面再生利用主要是对沥青混凝土成分中包含的旧的结合料(沥青)、旧骨料(碎石)和旧的细集料(矿粉)进行分类后循环利用,让其“利用—舍弃—再生”的全生命周期分析和探讨,实现交通强国政策可持续发展重要理论。首先分析沥青路面再生技术的现状及其问题,然后基于案例研究法、文献研究及其发放问卷调查对目前的沥青路面再生技术类型进行分析,最后分析在不同的环境及其条件下,提出选择不同的沥青路面再生方式的建议。
        关键词:沥青路面;再生;发展
        1绪论
        截至2020年底,我国公路总里程达519.81万公里,其中二级及以上等级公路里程70.24万公里,占公路总里程比重为13.5%。高速公路里程16.10万公里;高速公路车道里程72.31万公里,增加5.36万公里。国家高速公路里程11.30万公里[1]。依照中国国情及其沥青路面具有行车舒适、振动小、表面平整、耐磨、施工期短等特点,以致目前在高等级公路路面选择上,几乎都会优先选择沥青路面。在交通业高速发展的同时,经济水平也在不断的猛增,交通量的不断输入对于道路的荷载能力提出了更深层次的要求,现有的沥青路面技术无法承受猛增的交通量,高等级路面中不断发生车撤、坑槽、裂缝和推移等病害问题,对于道路养护维修技术也提出了更高的要求,现在沥青路面的使用年限仅10年之久,与设计年限15年相比,相差甚远[2]。
        按照目前形势与路面病害来看,一方面后续路面设计和沥青混合料需要做进一步创新,与此同时沥青路面废弃物的丢弃,对环境,人员,材料的浪费,造价成本也是相当昂贵,因此对它再生利用不仅能降低成本,也能节约资源。沥青混合料中,有时间和使用性能,车辆荷载的受压作用,以及外部环境因素下,旧的沥青混合料中沥青性能也会随之发生一定程度的老化现象,可加再生剂使其恢复原有使用性能[3],骨料中级配可能会因长期受压有所细化,可加入新的骨料,增加其抗压力达到设计要求中的集配性能。因此这些都属于再生资源,可供再次利用。因此,我们亟需研究沥青再生技术,解决沥青路面上的病害问题,防止沥青混合料的浪费至关重要。
        2 沥青路面再生技术
         对沥青路面混合料材料的特点和性能进行分析,沥青结合料中沥青的特点高温敏感性会使其在高温下发生老化变形等,旧骨料中石料具有高强度特点,集配中易破碎等特性寻找沥青再生技术的突破口,结合道路等级、交通荷载和技术方案情况,从沥青路面再生利用的特点作为出发点,不断研究沥青路面的使用性能和适用性,结合以往案例和专家的思路,不断提出沥青路面再生技术的方法。
        2.1沥青路面再生技术类型
        通过阅读国内外学者对其沥青路面再生技术的研究,大致将沥青路面再生技术分为5类:厂拌热再生,现场热再生,厂拌冷再生,现场冷再生[4]。
        (1)厂拌热再生
        厂拌热再生原理为“运输—拌和厂加热—运输—再生”。大致解释便是先把废弃的混合料通过不同种类的运输工具运至拌合站进行加热处理,根据设计要求对其进行不同配合比配置,使其满足路面设计要求,对其重复利用。
        (2)现场热再生
        现场热再生原理为“废弃物破碎—现场加热—再生”。现场热再生技术需要一套专业的施工设备,市面上比较常见的为“沥青路面热再生联合机组”。施工工艺流程大致为“先将路面修整加热,然后将其废弃物运至沥青路面再生联合机组处理,根据设计要求,添置一定量的骨料满足设计要求,最后对路面进行摊铺平整处理”。现场热再生的优点为实现路面100%利用,缩短施工周期[5]。缺点为只适用于路面破损不严重,路面病害情况较单一的路面。
        (3)厂拌冷再生
        厂拌冷再生原理为“运输—厂拌配置—运输—再生”。厂拌冷的施工工艺流程大致为“废弃的混合料进行运输至拌合厂,根据设计要求加入一定量的乳化沥青和新集料,利用运输工具使其运至现场再生”。优点:绿色环保;缺点:二次运输延长施工工期。
        (3)现场冷再生
        现场冷再生原理为“废弃物破碎—现场配置—再生”。现场冷再生施工工艺流程“先将路面进行铣刨、翻挖、破碎,然后根据设计要求,加入一定量的乳化沥青、新骨料、水泥混凝土及其适量稳定剂,最后对其路面进行碾压摊平使其再生”。优点:节约资源、缩短施工时间。缺点:难控制施工质量,混合料配合比控制也比较随意。
        2.2 沥青路面再生方式选择方法
        通过对湖南省各二级及以上公路进行调研,结合截至2019年底,湖南省民用车辆道路保有量达14276080辆,高等级路面设计中几乎全部使用沥青路面,且随着交通强国的建设,经济水平的增长,车辆荷载的加重,使其路面养护问题有待进一步改善,加上现有沥青路面使用年限的已达15年之久,因此每年湖南省将花费大笔资金用于沥青路面养护的问题。
        (1)案例研究
        本文选取了23个沥青路面再生方式的案例,以设计单位的角度(设计方)进行分析沥青路面再生方式的主要功能、优缺点及其适用性,因素初选过程如表1所示。
        
        
        表1 沥青路面再生方式选择初选
再生方式    适用性    优点    缺点    使用范围
厂拌热再生    沥青路面中面层、下面层    设备多、可改造;能充分利用旧料中的优质资源;具有广泛适用性    无法解决软弱路基及基层的强度情况;对环境有影响;需要再生剂,成本高;    修复沥青混凝土路面面层病害及路面使用性能
现场热再生    仅表面破坏的各路段    实现100%旧沥青混合料再生利用;施工工期短    只适用于结构较好的路面再生;施工质量控制难度大    交通量大、浅层病害
厂拌冷再生    结构性破坏的道路    能耗低污染少;施工质量易控制;无须特殊设备    时间较长;只用于道路基层;浪费材料    交通量不大,且能关闭单个车道
现场冷再生    基层破坏道路    实现现场再生利用;能耗低污染少    施工质量控制系数大;可能有潜在病害发生    交通量较少
        (2)文献研究
        以“沥青路面再生方式”为检索词,在中国知网上和Web of Science(WOS)数据库查询到1065篇相关文献,利用TAGUL绘制文献关键词云,如图1。观察发现施工环境、施工质量控制、交通量、路面等级、路面面层病害等较为凸显,因此选用文本分析法对其进行原始文献数据收集具有一定可靠性。
                  
        图1 文献关键词云
        (3)问卷调查
        在沥青路面再生方式建立过程中,通过向经验丰富的公路施工人员及高校研究人员等发放调查问卷的方式进一步甄选因素。
        1)问卷设计
        本研究采用发放问卷调查方式对常见的四种沥青路面再生方式进行问卷分析。
        2)样本特征描述
        第一部分为实地调研访谈数据,第二部分为给业主、施工单位、设计单位及其监理单位相关工作人员发放网络问卷和邮件等。发放对象样本特征如图2。本次网络调查共发放问卷500份,回收456份,有效问卷440份,有效问卷百分比88%,满足沥青路面再生技术研究要求。
 
        图2 问卷样本特征
        3)数据检验
        ①信度检验
        在进行信度检验时,常用的评判系数为克朗巴哈系数Cronbach's。该系数取值越高,说明信度越高。具体判断标准如表2。

        根据4可知,KMO检验值是够高于0.6,样本数据通过信度效度检验,符合研究要求,可进行下一步的深入分析。
        2.3 沥青路面再生选择方式
        不同再生方式的施工工艺不同,其优缺点、适用性也不同。结合国内外研究学者和实践,不同再生方式的功能及其适用性如下:

        
        3总结
        沥青路面再生利用复合可持续发展理念,不仅节约资源、提高施工工作效率、降低养护造价成本、控制施工质量、绿色发展,而且能提高路面全寿命周期使用性能和解决沥青路面病害问题。根据目前我国高等级路面情况,对沥青路面再生利用的研究至关重要,开发一套完整的沥青路面再生技术,推进沥青路面养护再生利用理念,形成沥青路面再生技术的循环利用思想,落实一套完整的沥青路面再生利用知识体系框架,不仅能推进交通强国可持续建设的战略目标,而且降低后期路面养护成本,提高路面全寿命周期使用性能,解决路面病害问题有着非常重大的意义。
        参考文献:
        [1]王新强.关于公路沥青混凝土路面应用冷再生施工技术的研究[J].交通世界,2021(12):58-59.
        [2]满都拉,银花,信志刚,等. 沥青路面就地热再生技术应用现状分析[J]. 内蒙古公路与运输,2011,( 2) : 49-51.
        [3]刘秀丽.沥青路面再生利用现状与发展趋势分析[J].石油沥青,2018,32(02):1-4.
        [4]董雨明,关彦斌,邢鹏.走近沥青路面材料再生技术[J].中国公路,2020(07):14-21.
        [5]宋全贵, 沥青混合料再生技术推广及应用. 山西省,中铁十二局集团有限公司,2019-09-25.
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