橡膠瀝青路面技術(shù)

一、技術(shù)名稱：瀝青路面無損溫再生技術(shù)

二、技術(shù)來源：交通運(yùn)輸部企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目“瀝青路面無損溫再生技術(shù)研究”（合同編號：2014 315 490 010）

三、適用范圍：各等級公路改建、大中修養(yǎng)護(hù)工程中的瀝青路面再生及日常養(yǎng)護(hù)工程。

四、國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀：

國內(nèi)外舊瀝青路面回收技術(shù)發(fā)展至今，大體分為兩種：冷銑刨回收和熱耙松回收。冷銑刨回收在當(dāng)今舊路面回收當(dāng)中使用最多。該技術(shù)核心是將舊瀝青路面打碎，因此不可避免會對舊瀝青路面當(dāng)中的粗集料產(chǎn)生較大的破壞，從而對舊瀝青混合料的級配造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞，同時由于回收時無法將瀝青與石料剝離，給工廠熱再生造成了很大的難度。熱耙松再回收是就地?zé)嵩偕Ｓ玫募夹g(shù)，通常采用各種形式的熱源對舊路面進(jìn)行烘烤，等待再生層徹底變軟之后，再進(jìn)行耙送。這種技術(shù)最大限度的保護(hù)了舊瀝青混凝土當(dāng)中的級配。但由于瀝青混合料的熱傳導(dǎo)性能極差，采用以加熱烘烤的方式對路面進(jìn)行軟化，不可避免會造成舊瀝青過度老化，損失結(jié)合料的特點(diǎn)。通過以上分析可以看出，舊瀝青路面無論采用冷銑刨回收或者熱耙回收都不能較好地將舊路面當(dāng)中的材料充分保護(hù)，不能將瀝青混凝土的可多次“循環(huán)再生”的綠色鋪面理念展現(xiàn)出來。

為了解決目前瀝青路面再生利用中存在的問題，本項(xiàng)目提出瀝青路面無損溫再生技術(shù)，并針對這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)，開發(fā)無損溫再生劑和無損溫再生成套設(shè)備。該項(xiàng)技術(shù)能夠充分保護(hù)舊路面的石料級配，使其不因再生過程而發(fā)生損壞，最大限度的發(fā)揮集料原本的性能，為“無損再生”提供必要條件；其次，與該項(xiàng)技術(shù)配套的無損溫再生劑可有效降低再生時的拌和溫度，防止瀝青再生拌和過程中發(fā)生二次老化，維持瀝青性能不變。本項(xiàng)目開發(fā)的無損溫再生劑具有超強(qiáng)的滲透性能，可在短時間內(nèi)滲透裹附在集料表面的瀝青膜，使瀝青與還原成分充分融合，實(shí)現(xiàn)老化瀝青性能的還原。

五、技術(shù)內(nèi)容

1.技術(shù)原理

本項(xiàng)目主要開展瀝青路面無損溫再生劑的開發(fā)及再生機(jī)理、無損溫再生配套設(shè)備的開發(fā)、瀝青路面無損溫再生混合料性能研究以及施工過程對無損溫再生混合料性能的影響等四方面的內(nèi)容。瀝青路面無損溫再生技術(shù)研發(fā)了適用于不同氣候條件的系列瀝青路面溫再生劑，提出了微波和溫再生劑協(xié)同作用的瀝青路面再生技術(shù)；研制了基于緊湊型螺旋徑向陣列方式的微波發(fā)射裝置并集成了以微波為輔助滲透方式的瀝青路面養(yǎng)護(hù)車。本技術(shù)通過微波輔助作用，將具有暫時性降低瀝青與石料粘聚力的溫再生劑快速滲透至瀝青路面一定深度，該過程當(dāng)中瀝青路面的表面溫度不會超過130℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于瀝青的老化溫度；溫再生劑在瀝青混凝土當(dāng)中不但能夠暫時性降低瀝青與石料的粘聚力，使之易于回收再生，還能夠?qū)⒁呀?jīng)老化的瀝青予以還原。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了舊瀝青路面回收過程當(dāng)中充分保護(hù)瀝青與集料的問題，在不添加任何新料的情況下，實(shí)現(xiàn)了瀝青路面的高效高性能再生，真正使瀝青路面作為綠色路面的理念得到了體現(xiàn)。

本項(xiàng)目首次提出將物理的微波場與化學(xué)的滲透軟化劑相結(jié)合的方法，解決了瀝青路面冷銑刨或者熱耙松過程中對集料和瀝青的二次破壞問題，為瀝青混合料100%再利用奠定了基本條件，同時也為就地原位再生過程當(dāng)中不添加新集料與瀝青奠定了基礎(chǔ)。

（1）整體技術(shù)原理

本技術(shù)通過微波輔助作用，將具有暫時性降低瀝青與石料粘聚力的溫再生劑快速滲透至瀝青路面一定深度，通過物理加熱及化學(xué)溶解雙重作用軟化瀝青混合料，該過程當(dāng)中瀝青路面的表面溫度不會超過130℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于瀝青的老化溫度；溫再生劑在瀝青混凝土當(dāng)中不但能夠暫時性降低瀝青與石料的粘聚力，使之易于回收再生，還能夠?qū)⒁呀?jīng)老化的瀝青予以還原。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了舊瀝青路面回收過程當(dāng)中充分保護(hù)瀝青與集料的問題，可在不添加任何新料的情況下，實(shí)現(xiàn)了瀝青路面的高效高性能再生，真正使瀝青路面作為綠色路面的理念得到了體現(xiàn)。

圖1無損溫再生列車示意圖

（2）微波輔助滲透軟化機(jī)理

①孔道滲透

具有強(qiáng)滲透性的材料通過道路表面的微孔隙、網(wǎng)裂，細(xì)縫等短時間內(nèi)滲透到道路孔隙中。

圖2孔道滲透示意圖

②分相溶解

材料滲入之后，在微波能作用之下，隨著溫度逐漸上升乳液發(fā)生相分離，具有瀝青強(qiáng)溶解性的成分直接向?yàn)r青成分滲透發(fā)生溶解從而降低瀝青粘度，水和納米AB粉成分充斥細(xì)微空隙中。

圖3 分相溶解示意圖

③微爆擴(kuò)孔

空隙中的微波敏感粉對微波非常敏感，短時間內(nèi)溫度急劇上升到一定值后，導(dǎo)致其與水的溫度差加大，在微小密閉的空隙中發(fā)生微爆破，在爆破力的作用下，沖開已經(jīng)溶解降粘的瀝青，擴(kuò)大孔道。

圖4 微爆擴(kuò)孔示意圖

④持續(xù)軟化

孔道擴(kuò)大后，后補(bǔ)的乳液材料又再次滲入孔道中，溶解，微爆，補(bǔ)充，循環(huán)進(jìn)行，從而能夠?qū)⒙访娑虝r間內(nèi)軟化3~5cm。

圖5 持續(xù)軟化示意圖

2.關(guān)鍵技術(shù)或工藝流程

（1）關(guān)鍵技術(shù)

①采用適用于不同氣候條件的系列瀝青路面無損溫再生劑，通過微波輔助方式實(shí)現(xiàn)溫再生劑滲透并作用瀝青路面，實(shí)現(xiàn)了瀝青路面的高效高性能再生。

②采用于緊湊型螺旋徑向陣列方式的微波發(fā)射裝置，解決了微波輻射平面不均勻問題。

③采用常溫呈松散狀態(tài)并可長期儲存的溫拌溫補(bǔ)料，可實(shí)現(xiàn)瀝青路面坑槽等病害的快速修復(fù)。

（2）工藝流程

利用微波拖板式瀝青路面輔助養(yǎng)護(hù)車就地對噴灑微波溫?zé)o損溫再生劑的病害路面輔助滲透軟化（必要時利用PT-M混合料填補(bǔ)高程），當(dāng)混合料恢復(fù)熱料狀態(tài)后，利用人工或機(jī)械方式將坑槽處混合料耙松，用壓路機(jī)碾壓成型的路面再生技術(shù)。具體流程如下：

①原路面調(diào)查

調(diào)查病害，如：橫向裂縫、網(wǎng)裂、松散、車轍等，對其進(jìn)行分析，判斷是否符合無損溫再生的條件。

②施工準(zhǔn)備

制備好所需的溫再生劑和溫拌久儲溫補(bǔ)料。

為保證快速、安全、優(yōu)質(zhì)地完成施工任務(wù)，必須配齊施工所需的各種機(jī)械設(shè)備和相關(guān)的器具、配件、工具及燃油、附屬油等。在施工開始前首先將設(shè)備調(diào)試在最佳狀態(tài)。

相關(guān)人員必須提前到位，明確分工，施工機(jī)械、人員的安全標(biāo)識配備齊全，各種警告、警示、限速等標(biāo)志標(biāo)牌提前到位。

③封閉交通

封閉交通：依據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》，警告區(qū)長度1600m；(兩警告標(biāo)志及限速標(biāo)志)，過渡區(qū)90m，緩沖區(qū)50m，工作區(qū)長度50m，下游過渡區(qū)30m，終止區(qū)30m，需安全錐擺放長度250m，間隔10m，需安全錐25個。

④噴涂微波無損溫再生劑

無損溫再生劑的使用量可根據(jù)路面的現(xiàn)狀進(jìn)行判斷，一般用量在1-1.5kg/㎡，本試驗(yàn)段最終用量為1.4㎏/㎡。人工或機(jī)械噴涂在瀝青路面病害處。

圖6 噴涂再生劑

⑤瀝青路面輔助滲透

利用瀝青路面輔助養(yǎng)護(hù)車的微波輔助滲透墻照射輔助路面，促使微波無損溫再生劑快速滲透的路面中，并對路面進(jìn)行有效軟化再生。一般情況下，微波墻工作面離地高度不超過50mm，必須保證微波防泄漏網(wǎng)完全貼合在地面上，墻體觸地開關(guān)完全觸地。發(fā)電機(jī)啟動，打開操作界面，設(shè)置輔助時間，開啟微波元件。

圖7 輔助滲透軟化

⑥耙松碾壓

達(dá)到預(yù)設(shè)加熱時間后停止輔助，測量修補(bǔ)區(qū)域溫度達(dá)到120℃，進(jìn)行人工耙松，如圖所示，若高程不夠，則可采用溫拌久儲離散混合料進(jìn)行高程填補(bǔ)。碾壓時應(yīng)重兩側(cè)往中心碾壓，碾壓終了溫度不低于50℃。為防止碾壓“帶走”路面材料，往返碾壓應(yīng)在同一幅上進(jìn)行，在熱材料上變向會造成路面變形與新裂縫，因此在改變碾壓方向前，應(yīng)關(guān)閉振動，壓路機(jī)在向下一幅上移動的時候，只能在冷卻地方進(jìn)行，以防止裂縫和推擠，在碾壓過程中不得在碾壓區(qū)域里變向、掉頭、左右移動位置或突然剎車。

圖8 耙松與碾壓

⑦試驗(yàn)檢測

為驗(yàn)證無損溫再生技技術(shù)修補(bǔ)后路面實(shí)際效果，施工后待溫度降低到環(huán)境溫度后對修補(bǔ)處進(jìn)行了現(xiàn)場平整度、構(gòu)造深度以及滲水試驗(yàn)檢。

3.主要技術(shù)指標(biāo)

（1）微波無損溫再生劑技術(shù)指標(biāo)

（2）瀝青路面輔助養(yǎng)護(hù)車技術(shù)指標(biāo)

（3）溫拌久儲溫補(bǔ)料技術(shù)指標(biāo)

4.技術(shù)應(yīng)用情況

本技術(shù)已生產(chǎn)溫拌久儲溫補(bǔ)料626.8噸，無損溫再生劑噸7.2噸，施工瀝青路面維修超過22504平方米，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)銷售額1653.6萬元，獲得直接經(jīng)濟(jì)效益493.2萬元，增加納稅249萬元，通過分析材料節(jié)約情況以及環(huán)境效益，產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)610萬元。

5.推廣前景

鑒于本技術(shù)的優(yōu)勢，以及市場在該領(lǐng)域還處于推廣應(yīng)用階段，預(yù)計本技術(shù)將在占領(lǐng)相當(dāng)部分的瀝青路面再生市場份額。本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)是無損溫再生劑和輔助滲透設(shè)備的開發(fā)，這兩項(xiàng)核心技術(shù)已得到很好的解決，以此為基礎(chǔ)，已經(jīng)開發(fā)出一系列相關(guān)產(chǎn)品，如瀝青路面快速修補(bǔ)材料、瀝青路面溫拌劑以及瀝青路面綜合輔助養(yǎng)護(hù)車等，當(dāng)前科技成果推廣應(yīng)用前景廣闊。已取得的科技成果也將為瀝青路面新產(chǎn)品的開發(fā)奠定基礎(chǔ)，同時也可以規(guī)避產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險。

六、技術(shù)持有單位

技術(shù)持有單位：中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司