沥青路面就地热再生加热关键技术研究

【摘要】：就地热再生是一种经济、高效、快速的沥青路面再生工艺。但沥青路面再生加热过程中存在污染严重、效率低、温度梯度大的缺点,导致再生料加热不均匀,底层温度偏低,再生过程中容易引发骨料破碎,影响施工质量。论文采用理论和试验方法,对沥青路面的再生加热传热机理、导热系数和加热工艺进行了研究。基于沥青路面加热过程中热能一维、连续、均质传递的假设,建立了简化的沥青路面再生加热传热模型,采用显式差分方法解析出沥青路面内部的温度场;针对沥青路面导热系数对传热效率影响显著、复杂多样,且无理论方法可准确估算沥青路面导热系数的问题,研发了基于一维传热模型的防护热板法沥青路面导热系数测试装置,克服了传统导热系数测试装置测试温度低、速度慢的缺陷,实现了沥青路面导热系数的快捷测试;研发了沥青路面再生加热模拟实验装置,测量得出加热过程中沥青路面不同深度处的温度和合理的加热热流密度值。研究结果表明:沥青路面再生加热传热模型是正确的,影响沥青路面加热效率的内在因素是沥青路面的导热系数、比热容、密度,影响沥青路面加热效率的外在因素是加热热流密度;沥青路面加热过程中,加热热流密度与沥青路面的传热能力相一致,才能保证沥青不过度老化,且具有高的加热效率。基于研究成果,论文提出了一种新的沥青路面连续变功率加热方法,加热过程中通过调节加热功率,保持沥青路面的表面温度在180℃,提高了沥青路面的加热效率,减少了能源浪费,解决了传统加热方式存在的表面沥青老化、底层温度低的问题;并依据连续变功率加热的思想,针对沥青路面加热机结构和功率控制特点,提出了分段式功率控制方法,在不改变加热机结构的情况下,实现了沥青路面的连续变功率加热,并通过试验验证了连续变功率加热方法的有效性。研究结论在工业样机上得到了成功应用,对于工程应用具有指导意义。