沥青路面再生加热室内试验方法研究

姚泽光，杨士敏，徐蛟龙

（长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西 西安710064）

沥青路面再生加热室内试验方法研究

姚泽光，杨士敏，徐蛟龙

（长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西 西安710064）

利用路面摊铺与养护综合试验台对沥青路面进行室内热再生加热试验，研究再生路面加热过程中加热板的移动速度、沥青路面的温度变化以及加热量等因素对加热质量的影响。通过试验得出满足加热质量的最优移动速度、最佳加热距离以及合理的加热量等施工参数，为沥青路面再生加热施工提供一定的依据。

综合试验台；沥青路面；温度变化；路用性能

0 引 言

为了节能环保，实现可持续发展的目标，中国在道路养护中广泛采用旧沥青路面再生技术。由于冷再生技术本身的局限性，热再生技术成为常用的养护方式。如何更有效地对旧沥青路面进行加热，是热再生技术的关键。本文依托长安大学试验室路面摊铺与养护综合试验台，进行室内沥青路面加热技术试验方法的研究，以便得到合适的施工参数，保证再生路面的质量，提高施工效率。

1 路面摊铺与养护综合试验台的基本构成

本试验台为综合性试验台，既可以进行各种路面的摊铺试验，也可以进行路面的养护作业试验。该试验台由4个部分组成：动力系统、混合料拌和系统、摊铺系统与养护系统［1］。

试验台的基本构成如图1所示。动力系统主要为其他各个系统提供作业时所需要的动力，活动路面板的移动通过卷扬机牵引实现，而卷扬机则是通过液压马达进行动力的输入；拌和系统主要包括强制式搅拌机及其支撑架等部分，可用来拌和沥青混合料或水泥混凝土，以便验证混合料的级配、油石比或灰浆比等参数；摊铺系统主要包括振捣梁、螺旋布料器、仰角调节螺杆等，可以进行摊铺试验以及螺旋布料器工作特性的测试等；养护系统主要是指四立柱安装架以及附属结构，还应具有活动路面板作用，以便实现路面与加热板的相对运动。

图1 路面摊铺与养护综合实验台的基本构成

当进行加热试验时，只需要将加热板安装在四立柱安装架上，将沥青路面置于活动路面板上，根据加热前的计算，大致可以计算出活动路面板的运行速度，也可以根据作业情况，调整路面板速度。通过养护试验，可以得到合适的加热时间、稳定的移动速度、最优的加热板高度等，从而确保沥青路面的加热质量。

2 沥青路面热再生加热试验原理

为了便于在室内模拟旧沥青路面加热过程，根据相对运动原理，采用使活动路面板平台上的沥青路面进行水平移动，而加热板位置固定不变的试验方法。

沥青路面加热试验的方法为：利用综合试验台在活动路面板上进行沥青路面的摊铺、压实，保证足够的压实度和空隙率，以模拟旧沥青路面进行试验；在四立柱安装架上安装加热板，进行加热试验，调整好加热板到沥青路面的距离，这个过程通过调整油缸实现；活动路面板按给定的速度V向右前进，这样沥青路面就能够进行全幅加热，合适的速度不仅能够保证加热温度的科学性，也可以防止旧沥青的烧焦老化；加热过后的沥青路面混合料可以进行其他需求指标的测定，以便为再生提供必要的技术支持；更换其他的沥青路面试验样品，进行下一次试验。

3 试验参数和测试方法

3.1 加热板移动速度的调节和测量

活动路面板由卷扬机牵引，卷扬机由液压马达通过减速机带动旋转［2］。通过液压系统中的电子调速阀对液压马达进行控制，可以调节活动路面板的移动速度（即加热板的移动速度V）在0.3～10m·min－1范围内无级变化。试验过程中可以利用秒表对加热板移动的平均速度进行测量。

在试验过程中，应首先对加热板移动速度进行大致的估算，以便确定速度的大致范围，减少调节时的盲目性。加热板移动速度V必须满足单位面积的旧沥青混合料加热时间t符合达到要求温度时所需要的时间，这样根据加热板的长度L即可大致估算其移动速度V

3.2 加热温度的测量

沥青路面再生加热试验的关键就是温度的控制，温度控制不当，将严重影响再生混合料的施工质量，因此应时刻注意温度的测量，严格控制加热温度。

加热过程中，沥青路面的表面温度可以通过红外测温仪进行测量，其芯部温度可以采用T型热电偶传感器测量。在试验过程中，应该选取n个不同的点，分别测量并记录数据Ti，这样可以避免由于加热板工作不均匀引起的试验误差。在试验过程中进行温度测量时，要求测量速度快，以免延长加热时间，造成所测数据偏差较大。根据测得的结果可以计算出某一时刻的平均温度

T型热电偶传感器的测量范围为－100℃～400℃，精确度可达0.02℃，采用Data Taker 50型数据采集仪。为了方便测量沥青路面不同深度的温度，可以在不同深度的沥青路面上取芯，安装传感器后进行温度的测量。在采集到相应的数据后，可以绘制出加热路面的温度梯度，便于分析其加热质量［3］。

3.3 加热量的计量与调节

根据试验路面的级配可以大致计算出：沥青路面的容重γ＝1 600kg·m－3；配比为：沥青6%，水分2%，石料92%；各种成分比热分别为：Ca＝1.675 kJ·（kg·℃）－1，Cw＝4.186kJ·（kg·℃）－1，Cs＝0.873kJ·（kg·℃）－1。环境温度为20℃，根据前面温度的测定可以确定混合料的平均温度，假设加热后平均温度为120℃，则此时混合料中的部分水分已经蒸发，因此可以大致估算出混合料升温和水分气化所需要的热量（加热效率按0.7计算）

式中：Q为所需要的总能量；Q1为混合料升温需要的能量；Q2为水分气化所需要的能量。

式中：C为混合料比热（kJ·（kg·℃）－1）；W为被加热混合料的总质量（kg）；Δt为混合料加热前后的温差（℃）。

因此可以计算出：

式中：L＝2 256.7kJ·kg－1，为水的汽化热；W′w为沥青路面中完全蒸发部分水的质量。

根据上面的公式可以计算出所需要的总能量Q，又因为加热效率η＝0.7，所以加热需要提供的热量Qsum为

根据式（4）可以粗略地估计液化石油气的总通入量，再由加热时间t，可以计算单位时间的通气量p，即

式中：qgas为液化石油气的热值（kJ·kg－1）。

根据液化石油气的密度ρ可以计算出单位时间内通入的液化石油气的体积。

加热量的大小可通过调节液化气罐上阀门的大小进行改变，在试验过程中尽量使单位时间内的热量释放量相同，这样可以保证加热过程中沥青路面单位面积上接收的热量相同，使沥青路面均匀受热。

3.4 加热质量的评价与分析

由于沥青路面的加热再生效果直接影响再生路面的路用性能，因此有必要对沥青路面的加热质量进行评价。

影响再生效果的主要因素是加热过程中温度的分布，当温度分布不均匀时，沥青路面部分区域没有达到软化温度，而其他部分沥青路面已经发生焦化现象［4］。由试验可以测得不同深度沥青路面的温度，从而大致描绘出沥青加热的温度梯度，确定满足再生效果的沥青路面的加热深度。对满足温度要求的沥青路面进行旧料回收，既可以节省资源，又能满足再生路面的设计要求。

沥青路面表面沥青的路用性能也是一个重要指标，当表面沥青发生严重老化或焦化时，将会严重影响再生混合料的拌和、摊铺和压实等作业。因此，还需要对表面沥青加热后的路用性能进行试验，判断加热质量的合理性。

4 试验结果分析

（1）根据试验测得的沥青路面加热过程中的温度变化，可以绘制沥青路面加热过程中温度与加热时间的关系曲线，了解沥青混合料的比热容随温度变化的情况，分析沥青路面吸热的变化规律。

（2）根据不同深度沥青路面的温度值，绘制出沥青路面的温度梯度图。由图可以直观地看出满足再生要求的沥青路面的深度，为施工过程中路面铣刨深度提供相应的技术指导，保证回收沥青混合料的再生质量。

（3）由试验数据可以得到加热板不同移动速度下热量消耗量的变化规律，求得最佳的移动速度。

（4）试验过程中，改变加热板到沥青路面的距离，绘制加热距离与热量利用率之间的关系曲线，确定最佳加热距离。

总之，试验的最终目的就是提高沥青路面的加热质量，通过试验数据分析找到最合理的施工参数，即最佳移动速度、最佳加热距离和合理的加热量等。

5 结 语

（1）利用活动路面板相对运动原理，模拟沥青路面修补车在工作过程中的移动状况，进行沥青路面加热试验，可以得到最佳的行车速度。

（2）利用试验台进行反复试验，可以得到最佳的离地距离，保证加热效率，提高能源利用率。

（3）在试验室内可以很好地控制加热量，通过对加热量与加热质量之间关系的研究，可以得出满足加热质量情况下的最佳加热量，避免沥青路面加热质量的不均匀。

此外，在路面摊铺与养护综合试验台上还可以对不同的加热方式进行类似的试验，以便确定最优的加热方式以及最佳的加热效率，为施工过程提供可靠的施工参数。

［1］杨士敏.碾压混凝土路面熨平板摊铺机理［M］.西安：陕西科学技术出版社，1999.

［2］尹 强.温拌纤维沥青混合料性能的试验研究［J］.筑路机械与施工机械化，2012，29（1）：64－66.

［3］李 炜，纪小平.厂拌热再生沥青混合料生产温度的确定方法［J］.筑路机械与施工机械化，2010，27（9）：57－59.

［4］郑南翔，侯月琴，纪小平.老化沥青再生性能的预估分析［J］.长安大学学报：自然科学版，2009，29（3）：6－10.

Study on Indoor Experimental Method About Heating Recycled Asphalt Pavement

YAO Ze－guang，YANG Shi－min，XU Jiao－long
（Key Laboratory for Highway Construction Technology and Equipment of Ministry of Education，Chang'an University，Xi'an 710064，Shaanxi，China）

The hot recycling indoor experiment for asphalt pavement was done through the road paving and maintenance comprehensive test equipment.In the heating process，the influences of the velocity of heating plate，the temperature change of asphalt pavement and the amount of heating on the heating quality were studied.The perfect velocity of heating plate，the most appropriate distance from the plate to the road and the most economic amount of heating were achieved，which can provide basis for the construction of recycled asphalt pavement.

comprehensive test equipment；asphalt pavement；change of temperature；pavement performance

U416.217

B

1000－033X（2013）11－0081－03

2013－02－17

王玉玲］