就地热再生过程中的沥青路面加热技术.pdf

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1、论文⋯ESIS就地热再生过程中的沥青路面加热技术文／长安大学公路养护装备国家工程实验室顾海荣董强柱早在20世纪70年代，工程技术人员就开始利用沥青的热塑性，对沥青路面加热后进行铣刨，可在不破坏骨料级配的情况下回收沥青路面材料，但由于加热效率低、工艺不成熟，未受到重视。2002年，以热铣刨回收沥青路面材料为核心技术的沥青路面就地热再生工艺和设备首次进入我国，充分展现了其在沥青路面材料回收和再生利用方面的优势，但是成本高、作业速度低和环境污染大等系列问题限制了它的应用推广。今天，随着施工工艺的进一步成熟，沥青路面存量迅速增

2、长带来的沥青旧料高效处置需求的增加，沥青路面就地热再生已成为沥青路面养护的一种重要技术，沥青路面加热技术也受到了广泛关注。沥青路面加热的目的与要求沥青路面是密实的、具有一定强度的整体，加热的主要目的是：保护骨料级配。沥青路面加热使沥青软化，消除了骨料间沥青的粘结力，机械破碎加热后的沥青路面所需的破碎力小，骨料基本不会产生破碎。因而，再生过程中级配调整所需添加的新骨料量较少，降低成本的同时，减少了骨料开采需求，保护了自然环境。充分、高效利用沥青路面旧料。沥青路面旧料经过加热、添加再生剂搅拌后，才能够充分恢复沥青的路用性能

3、，相比冷再生技术将沥青旧料作为基层使用，具有更好的经济性。沥青路面加热的要求包括最低温度要求和最高温度要求。最低温度是机械破碎沥青路面时，不明显破坏骨料级配的最低温度，根据沥青粘度一温度特性曲线，普通沥青路面破碎温度应高于100。C。最高温度是沥青不发生过度老化的最高温度，普通沥青路面的最高加热温度一般不高于180。C。沥青路面加热过程，通常是从上表面向沥青路面内部输入能量，由于材料热阻的存在，沿深度方向存在温度梯度，沥青路面加热温度要求即为表层温度不超过1800c，再生深度处温度不低于1000C。沥青路面传热特性在直

4、角坐标系中建立沥青路面的热扩散方程：胛署=岳(五警]+多卜塑Oy)1+鲁(兄誓)忡公式一式中，丁一沥青路面材料温度／(oc)；t一加热时间／(S)；m一单位体积介质的内热源的热能产生速率7(WXm一3)；五一沥青路面材料的传热系数，【wX(mXK)一1]；p一沥青路面材料的密度／(kgXm-3)；C一沥青路面材料的比热容／[JX(kgXK)一1]。沥青路面加热机加热板的面积足够大，研究加热板下方沥青路面的传热过程，可以不考虑水平方向传热，沥青路面亦不存在内部热源。因此，热扩散方程可简化为：∥署=新誓]∥百2瓦【九西J公

5、式二公式二左侧表示沿深度方向传导进人沥青路面的净导热速率，右侧表示沥青路面存储热能变化速率。从左侧表达式可以看出：输入沥青路面的热功率越小，则沥青路面温升速度越慢，达到再生温度所需时间越118chinaⅫghwayTHESIS论文长；输入的热功率越大，则沥青路面温升速度越快，达到再生温度所需时间越短。从右侧表达式可以看出：输人沥青路面的热功率越小，沥青路面沿深度方向的温度梯度越小；输入的热功率越大，沥青路面沿深度方向的温度梯度越大。综合以上，一方面输入沥青路面的热功率不能过大，以免上下表面的温度差扩大，导致表面温度过高

6、，沥青老化甚至焦化；另一方面，随着底层温度的升高，沥青路面表层温度与底层温度之间的差值在减小，输入沥青路面的热功率要随之减小。要保证沥青路面高效、高质量、快速加热，存在一理想的热功率输入曲线(见图1)。沥青路面加热功率控制材料确定的沥青路面的理想加热功率曲线是以加热温度为控制目标的曲线，加热功率随加热进程逐步减小，且完成加热所需时间是确定值。由于就地热再生机组的加热机是在匀速前进过程中对沥青路面进行加热，随时间变化的加热功率控制曲线需要转变为沿加热机前进方向分布的加热功率分布曲线，沥青路面加热机的运行速度(再生作业速度

7、)与所需加热机加热板的长度(加热机的数量)成正比。通常情况下，就地热再生机组中会配备3台或3台以上的加热机，才能够与再生机组的铣刨、集料和搅拌能力相匹配。加热机加热功率沿运行方向的最小可控单元长度，图1理想的沥青路面加热功率曲线决定了加热功率曲线与理想加热功率曲线的贴近程度，对沥青路面的加热效率、质量和能耗等均具有重要影响。沥青路面加热方式从最早出现的火焰直接加热、红外加热、热风循环加热，到微波加热，工程技术人员对沥青路面加热方式进行了探索。一般认为：火焰直接加热，沥青路面路表加热温度较难控制，容易发生沥青过度老化或焦

8、化，沥青的路用性能难以恢复，需要重新添加粘结剂；路表温度高，还会散发出较多的沥青烟气，造成大气污染。红外加热，是利用金属、陶瓷等红外发射材料的高温辐射特性，通过加热红外发射材料，使其发射红外辐射，对沥青路面进行加热。通过辐射功率的控制，可以将沥青路面温度控制在设定范围内，不会导致沥青过度老化。热风循环加热，是将高温热空气吹向沥青路