瀝青路面就地冷再生設備的研究

耿玉倩 王亞升

(1.長安大學機械學院 陜西 西安 710000；2.西安建筑科技大學 陜西 西安 710000)

瀝青路面就地冷再生設備的研究

耿玉倩1王亞升2

(1.長安大學機械學院 陜西 西安 710000；2.西安建筑科技大學 陜西 西安 710000)

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

瀝青路面;骨料級配;就地冷再生設備

一、引言

近年來，隨著公路承載任務的加重，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，如果不對這些廢棄材料加以回收，不僅浪費資源，而且會對環(huán)境造成嚴重污染。因此，對瀝青路面再生設備的研究對保護生態(tài)環(huán)境，節(jié)約資源以及對我國的公路建設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，熱再生技術往往不能從根本上修復基層損壞，因此冷再生技術在公路養(yǎng)護中占據(jù)了十分重要的地位。乳化瀝青冷再生技術又分為就地冷再生技術和廠拌冷再生技術。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、施工費用較低、工期短，對公共交通影響較小等優(yōu)勢。

二、冷再生偽定義及其存在的問題

(一)冷再生偽定義。目前，對冷再生的定義為：在常溫下使用冷再生專用機械連續(xù)完成銑刨和破碎包括面層和部分基層在內(nèi)的舊路面結構層、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構層的一種工藝。

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用了舊路面材料，還需要滿足兩點：①使新混合料完全恢復原來級配要求；②使瀝青恢復原來的性能。只有同時滿足這兩點，才能使再生后的路面具有良好的質(zhì)量，并達到預期的壽命要求。因此，我們需要對冷再生進行更加科學的定義，即：通過進行冷再生工藝后的瀝青路面需要恢復原來骨料級配，并能滿足應有的瀝青性能指標。

(二)冷再生工藝存在的問題。目前國內(nèi)大部分冷再生機只達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原來級配、瀝青性能沒有恢復原來指標。

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。在對舊銑刨料進行級配分析的條件下，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計時的最佳配合比。因此在各個原料的添加裝置上必須有精確的計量裝置，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)外就地冷再生機都存在的一個問題就是恢復骨料級配問題，即不能根據(jù)要求準確地添加相應規(guī)格的新骨料。

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

針對目前冷再生機存在的不足，重點對兩個部分進行改進：①水泥用量的控制；②新骨料用量的控制。

三、就地冷再生機工程原料添加結構設計及工作原理

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

對就地冷再生機的改進要在其原有結構的基礎上進行，要保留其原有的一部分功能和結構，對不能滿足要求的結構進行改進。改進后的冷再生機由兩大部分構成。一部分是機械系統(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)，主要包括各個添加裝置的定量計量與控制。

結構圖如圖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。水泥添加及計量系統(tǒng)包括水泥儲存部分(即水泥罐)、水泥輸送部分(即螺旋輸料器)和計量倉。

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上的水泥罐中，需要添加水泥時，水泥罐與螺旋輸送器之間的閥門打開，電機控制螺旋輸送器開始工作。水泥通過螺旋輸送器進入到計量筒中，計量筒中的重量傳感器開始工作。計量筒中的傳感器與電機組成閉環(huán)控制回路，將感應到的重量值與設定值進行對比，再將差值輸出到控制電機中，從而改變電機轉速，直至感應值與設定值相等。

(1) 水泥儲存部分(水泥罐)。水泥由相應大小的水泥罐儲存，當開始供料時打開與螺旋輸料器之間的閘門，開始供料，當計量倉發(fā)出停止信號時閘門關閉，停止供料。

(2) 水泥輸送部分。水泥輸送裝置主要是由電機控制螺旋輸料器進行水泥的傳輸，并且在電機上設置變頻調(diào)速器，以便對水泥的流量根據(jù)需要進行適當?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動，從而避免發(fā)生粘結和死區(qū)，使水泥的密度達到穩(wěn)定值，以便能夠均勻連續(xù)地供給下一計量機構。

(3) 計量筒。目前，大部分水泥計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速傳感器得到重力信號和轉速信號，再由計算機算得皮帶上水泥的流量，是一種流量計量裝置。

在計量筒中設置重量傳感器，當水泥進入計量筒后，重量傳感器開始工作，將測量到的重量信號經(jīng)過濾波、放大、A/D轉換得到數(shù)字信號，載由控制系統(tǒng)將該信號與設定值進行對比。

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

(三)其它材料添加裝置。由于現(xiàn)有的就地冷再生機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構，只需根據(jù)設計出的各部分的添加量調(diào)定好各裝置的參數(shù)即可。

四、結語

通過對就地冷再生機的改進，使水泥、新集料、再生劑、乳化瀝青、水等能夠嚴格按照設計配合比定量添加，保證了新混合料的質(zhì)量，從而使其恢復原來級配，并使新瀝青恢復原來的性能。再生后的路面相比于原舊路面具有更高的強度，使用壽命得到延長；同時，改進后的就地冷再生機對同類工程機械具有一定的參考價值，因此具有十分廣闊的應用前景。

[1]雒澤華.瀝青路面再生技術在我國的發(fā)展應用[J].建設機械技術與管理，2007(7)：27

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