耿玉倩 王亞升

(1.長安大學(xué)機(jī)械學(xué)院 陜西 西安 710000；2.西安建筑科技大學(xué) 陜西 西安 710000)

瀝青路面就地冷再生設(shè)備的研究

耿玉倩1王亞升2

(1.長安大學(xué)機(jī)械學(xué)院 陜西 西安 710000；2.西安建筑科技大學(xué) 陜西 西安 710000)

簡要論述了瀝青路面冷再生技術(shù)的偽定義及目前存在的問題，并對(duì)瀝青路面就地冷再生設(shè)備進(jìn)行研究和改進(jìn)，供廣大工程技術(shù)人員參考。

瀝青路面;骨料級(jí)配;就地冷再生設(shè)備

一、引言

近年來，隨著公路承載任務(wù)的加重，已經(jīng)有大量的瀝青公路路面發(fā)生了損壞。目前，每年需要翻修的瀝青路面已經(jīng)超過了15%，而公路大中修必然帶來大量的廢舊瀝青混合料及基層材料，如果不對(duì)這些廢棄材料加以回收，不僅浪費(fèi)資源，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，對(duì)瀝青路面再生設(shè)備的研究對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)約資源以及對(duì)我國的公路建設(shè)具有極其重要的意義。

我國公路路面的損壞大部分是由于基層損壞引起的，熱再生技術(shù)往往不能從根本上修復(fù)基層損壞，因此冷再生技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中占據(jù)了十分重要的地位。乳化瀝青冷再生技術(shù)又分為就地冷再生技術(shù)和廠拌冷再生技術(shù)。與廠拌冷再生相比，就地冷再生具有施工效率高、節(jié)約材料、施工費(fèi)用較低、工期短，對(duì)公共交通影響較小等優(yōu)勢(shì)。

二、冷再生偽定義及其存在的問題

(一)冷再生偽定義。目前，對(duì)冷再生的定義為：在常溫下使用冷再生專用機(jī)械連續(xù)完成銑刨和破碎包括面層和部分基層在內(nèi)的舊路面結(jié)構(gòu)層、添加再生材料、拌和、攤鋪、碾壓等作業(yè)過程，重新形成具有一定承載能力的結(jié)構(gòu)層的一種工藝。

但是，僅僅滿足以上過程，并不能成為完全意義上的冷再生。真正的冷再生不僅僅是簡單的應(yīng)用了舊路面材料，還需要滿足兩點(diǎn)：①使新混合料完全恢復(fù)原來級(jí)配要求；②使瀝青恢復(fù)原來的性能。只有同時(shí)滿足這兩點(diǎn)，才能使再生后的路面具有良好的質(zhì)量，并達(dá)到預(yù)期的壽命要求。因此，我們需要對(duì)冷再生進(jìn)行更加科學(xué)的定義，即：通過進(jìn)行冷再生工藝后的瀝青路面需要恢復(fù)原來骨料級(jí)配，并能滿足應(yīng)有的瀝青性能指標(biāo)。

(二)冷再生工藝存在的問題。目前國內(nèi)大部分冷再生機(jī)只達(dá)到了真正冷再生工藝的部分要求，雖然再生后的路面滿足了一定的承載能力要求，卻不能保證再生路面具有原瀝青路面的質(zhì)量和性能。這是由于再生后混合料的質(zhì)量沒有得到保證，即：再生混合料沒有恢復(fù)原來級(jí)配、瀝青性能沒有恢復(fù)原來指標(biāo)。

再生混合料包括舊瀝青路面銑刨料、新集料、乳化瀝青或泡沫瀝青、水泥、再生劑、水等必要原料。在對(duì)舊銑刨料進(jìn)行級(jí)配分析的條件下，保證再生混合料質(zhì)量的首要問題就是在拌合過程中保證設(shè)計(jì)時(shí)的最佳配合比。因此在各個(gè)原料的添加裝置上必須有精確的計(jì)量裝置，以保證在拌合過程中能精確地控制各原料的用量，使拌合后的混合料具有良好的性能。目前，國內(nèi)外就地冷再生機(jī)都存在的一個(gè)問題就是恢復(fù)骨料級(jí)配問題，即不能根據(jù)要求準(zhǔn)確地添加相應(yīng)規(guī)格的新骨料。

另外，目前大部分就地冷再生機(jī)上都沒有水泥添加裝置，只能靠人工采用就地打格計(jì)量攤鋪的方式進(jìn)行添加，大大增加了人力要求，而且對(duì)水泥的用量不能進(jìn)行嚴(yán)格的控制。因此，在就地冷再生機(jī)上增加具有計(jì)量功能的水泥添加裝置十分必要，這樣不僅能嚴(yán)格控制水泥用量，也解放了一部分勞動(dòng)力，具有十分重要的意義。

針對(duì)目前冷再生機(jī)存在的不足，重點(diǎn)對(duì)兩個(gè)部分進(jìn)行改進(jìn)：①水泥用量的控制；②新骨料用量的控制。

三、就地冷再生機(jī)工程原料添加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理

就地冷再生設(shè)備包括一臺(tái)冷再生主機(jī)，以及與之配套的壓路機(jī)、平地機(jī)、瀝青保溫運(yùn)輸罐車、灑水車，新骨料運(yùn)輸卡車等。

對(duì)就地冷再生機(jī)的改進(jìn)要在其原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，要保留其原有的一部分功能和結(jié)構(gòu)，對(duì)不能滿足要求的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的冷再生機(jī)由兩大部分構(gòu)成。一部分是機(jī)械系統(tǒng)，主要包括水泥定量添加裝置、新骨料定量添加裝置、乳化瀝青噴灑裝置、再生劑噴灑裝置和加水裝置。另一部分是控制系統(tǒng)，主要包括各個(gè)添加裝置的定量計(jì)量與控制。

結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

(一)水泥添加裝置及定量控制。水泥作為穩(wěn)定劑能夠顯著提高路面材料的抗壓強(qiáng)度、剛度和抗水能力，因此在新混合料中添加適量的水泥有十分重要的作用。水泥添加及計(jì)量系統(tǒng)包括水泥儲(chǔ)存部分(即水泥罐)、水泥輸送部分(即螺旋輸料器)和計(jì)量倉。

工作原理如下：水泥罐車將一部分水泥輸送到就地冷再生機(jī)上的水泥罐中，需要添加水泥時(shí)，水泥罐與螺旋輸送器之間的閥門打開，電機(jī)控制螺旋輸送器開始工作。水泥通過螺旋輸送器進(jìn)入到計(jì)量筒中，計(jì)量筒中的重量傳感器開始工作。計(jì)量筒中的傳感器與電機(jī)組成閉環(huán)控制回路，將感應(yīng)到的重量值與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，再將差值輸出到控制電機(jī)中，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，直至感應(yīng)值與設(shè)定值相等。

(1) 水泥儲(chǔ)存部分(水泥罐)。水泥由相應(yīng)大小的水泥罐儲(chǔ)存，當(dāng)開始供料時(shí)打開與螺旋輸料器之間的閘門，開始供料，當(dāng)計(jì)量倉發(fā)出停止信號(hào)時(shí)閘門關(guān)閉，停止供料。

(2) 水泥輸送部分。水泥輸送裝置主要是由電機(jī)控制螺旋輸料器進(jìn)行水泥的傳輸，并且在電機(jī)上設(shè)置變頻調(diào)速器，以便對(duì)水泥的流量根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂坪驼{(diào)節(jié)。螺旋輸料器的作用是使水泥在傳輸過程中能夠跟隨螺旋葉片一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而避免發(fā)生粘結(jié)和死區(qū)，使水泥的密度達(dá)到穩(wěn)定值，以便能夠均勻連續(xù)地供給下一計(jì)量機(jī)構(gòu)。

(3) 計(jì)量筒。目前，大部分水泥計(jì)量裝置采用的是電子皮帶秤，電子皮帶秤是通過利用皮帶上的壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器得到重力信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)，再由計(jì)算機(jī)算得皮帶上水泥的流量，是一種流量計(jì)量裝置。

在計(jì)量筒中設(shè)置重量傳感器，當(dāng)水泥進(jìn)入計(jì)量筒后，重量傳感器開始工作，將測(cè)量到的重量信號(hào)經(jīng)過濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，載由控制系統(tǒng)將該信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比。

(二)新骨料的定量添加裝置。由于廢料級(jí)配不穩(wěn)定，因此要將銑刨舊料帶回實(shí)驗(yàn)室分析，再根據(jù)所需達(dá)到的級(jí)配要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，確定添加新骨料的規(guī)格和用量，再同通過添加裝置進(jìn)行添加。

(三)其它材料添加裝置。由于現(xiàn)有的就地冷再生機(jī)在乳化瀝青添加部分、再生劑添加部分和外加水量的控制部分已做的比較成熟和完善，所以保留其原有的結(jié)構(gòu)，只需根據(jù)設(shè)計(jì)出的各部分的添加量調(diào)定好各裝置的參數(shù)即可。

四、結(jié)語

通過對(duì)就地冷再生機(jī)的改進(jìn)，使水泥、新集料、再生劑、乳化瀝青、水等能夠嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比定量添加，保證了新混合料的質(zhì)量，從而使其恢復(fù)原來級(jí)配，并使新瀝青恢復(fù)原來的性能。再生后的路面相比于原舊路面具有更高的強(qiáng)度，使用壽命得到延長；同時(shí)，改進(jìn)后的就地冷再生機(jī)對(duì)同類工程機(jī)械具有一定的參考價(jià)值，因此具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

[1]雒澤華.瀝青路面再生技術(shù)在我國的發(fā)展應(yīng)用[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2007(7)：27

耿玉倩(1991-),女,漢族,河北石家莊人，在讀研究生，長安大學(xué)機(jī)械學(xué)院；王亞升(1990-)，男，漢，陜西西安人，碩士，西安建筑科技大學(xué)，研究方向：土與基礎(chǔ)的相互作用。