路面多功能養護車作業工藝的改進

靳 煒

（山西交通職業技術學院車輛工程系，山西 太原 030031）

目前，瀝青混凝土路面已成為國內外高等級公路的主要路面結構形式。在使用過程中，由于以車輛為主的各種荷載的反復作用及自然光候的長年影響，瀝青路面會出現以縱橫網裂、坑槽、擁包和松散為主要表現形式的多種多樣的損壞。這些道路病害必須及時處理，否則會嚴重影響道路的服務質量，亦是交通事故的主要安全隱患之一。同時，小的局部損壞會影響道路的整體強度和穩定性，使得這些病害向周邊迅速擴大，甚至影響到路面下部的水穩基層，從而大大提高道路修復的難度和工程成本。因此，及時處置路面損壞是維護和保證道路正常服務的關鍵之一。

1 采用多功能養護車完成道路的日常養護作業已成為道路管養部門的共識

隨著我國國民經濟的快速發展，在道路交通領域許多新型路面結構、施工工藝和筑路材料的出現和推廣應用，成為道路交通事業發展和技術進步的重要標志。

1.1 新型路面結構、施工工藝和筑路材料

a）以瀝青瑪蹄脂（SMA）、高碾壓混凝土（RCC）和高強度復合路面為代表的高承載能力道路的研究、設計和工程實施。

b）以SBS、SBR、PE及橡膠粉等為改性劑的改性瀝青為代表的道路新材料的開發和應用。

c）以路面銑刨、碎石同步封層、瀝青路面就地再生等新技術為代表的道路養護新工藝及其專用裝備的規模推廣和工程應用等。

1.2 現代型養護車的基本組成

這些新工藝、新技術推廣應用的直接結果，不僅大大促進了公路事業的技術進步，提高了道路的承載能力和使用壽命[1]，促進了節能環保型養護理念的建立和發展，也使我國長期沿用的道路養護工藝必須進行必要的改進以與之相適應。新世紀以來，采用多功能養護車完成道路的日常養護作業已成為道路管理和工程部門的共識。作為一種多功能工程車輛，養護車能夠以自己良好的機動性能和多功能車載設備快速完成路面病害修復的全過程，且盡可能減少道路修復作業對交通流的影響。現代型養護車的基本組成為：

a）自行式（一般為通用二類汽車底盤）或拖車底盤；

b）瀝青舊路面的切割、鏟挖和材料收集；

c）乳化瀝青或普通瀝青（須具備加熱和保溫性能）裝載及定量加入系統（滿足材料的油石配比需求）；

d）路面材料滾筒（跌落）式加熱攪拌裝置。隨著筑路材料的快速升級，強制攪拌裝置的配置將成為優選方案；

e）隨車壓實機具及其升降裝置；

f）其他必要的隨機作業工具等。

這些作業裝置集于一車，由電力或液壓傳動方式進行獨立驅動，它們的互相協同配合作業能夠完成瀝青路面損壞修復的全過程。

2 養護工藝及作業工序的改進

道路的養護，特別是瀝青路面病害的處置是一個較為復雜的工藝過程。能否以合理的施工方法完成作業，直接影響到作業效果，特別是修復部分的服務壽命。縱觀我國目前路面養護車的使用現狀和作業效果，不難發現一些工藝缺陷仍然存在，雖然養護車本身的某些配置并非理想，但注重作業工藝的改進和逐步優化是十分必要的。

2.1 路面病害挖切前的表面處置

暴露在外的路面表層直接承受各種自然光候的影響，也是接受各種外界雜質最多的部位，這在鄉鎮道路和煤炭及礦石運輸路段表現更甚。有鑒于此，在路面病害挖切前對其表面進行較為徹底的清掃，能夠基本杜絕這些雜質滲入路面下部影響修復質量，同時被挖切的路面舊材料的雜質含量得到有效的控制，為這些材料的高質量再生利用創造條件。

2.2 病害挖切后創口的雜質清理和新料填充前的底層油涂覆

有些單位在道路修復作業時常常忽略病害挖切后創口部分的雜質清理和新料填充前的底層油涂覆。路面病害部分被挖切并將其鏟出創口部位后，其挖切創面會存留一些松散物料，若不進行清理，這些松散物料將會留存在原路面和新填充材料之間而形成不穩定的夾層；而由于新填充材料與原路面的溫差較大，若沒有底油對挖切創口的涂覆，會使新填充材料與原路面層間缺乏較好的銜接條件。因此，為了保證新、舊瀝青混合料的良好結合，形成共同的承壓體，保證這兩項工序的實施是十分必要的（在某些通車年限較長和材料老化較為嚴重的路段的重要性更為突出）。所以，相關道路病害修復工序應予必要的改進，即：處理部位表面清掃→路面病害挖切→清理創口舊材料→創口邊側和底部清掃→涂覆底層油→新料填充→壓實成型。

重視雜質清理和底層油涂覆工序能夠有效提高瀝青路面的修復質量。筆者曾在汾離、太舊、晉焦等高速和國道108、忻（州）臺（五臺）等國道干線進行專題調研，發現增加底層油涂覆工序能夠使其服務壽命提高兩倍以上，同時由于提高了挖切創口四周邊側的原路面材料與新填充材料料的結合強度，使得新、舊路面保持良好的平整度和行車穩定性。

2.3 底層油涂覆以乳化瀝青材料為首選

乳化瀝青在常溫下呈液態，由于其常溫液態流動性的特點，乳化瀝青已在國內外道路工程中得到廣泛的應用[2]。與普通瀝青（包括各種改性瀝青）相較，因為無需在運輸和使用過程中進行加熱，其使用方便性大大提高，特別是以乳化瀝青作為底層油涂覆將明顯降低路面病害修復工程的作業成本。雖然，乳化瀝青自身含有50%左右的水分，其破乳需要一定的過程，但作為黏結層的底層油涂覆厚度較小（通常不超過0.5 mm），而瀝青路面養護工程大多在氣溫較高的夏秋季節進行，因此乳化瀝青中的水分會迅速蒸發，底層油將快速破乳而凝結，不會影響后續工序的進行。圖1反映了作為底層油的乳化瀝青破乳時間與環境溫度之間的關系。

圖1 底層油的破乳時間與環境溫度的關系

在養護車中裝設乳化瀝青油箱和相應的計量和噴灑系統用于道路養護作業，不僅節約了傳統的加熱工序，而且作業更為可靠，可以用于底層油涂覆，亦可完成小面積罩面，處置早期微小網裂以及為混合料再生提供定量瀝青供給等作業項目。

2.4 高等級道路病害挖切后應以改性瀝青混合料進行填充

目前，我國的高等級公路，特別是高速公路以普遍采用改性瀝青為混合料的黏結劑。但改性瀝青的制作和儲存成本較高，因此不少單位在道路養護工程中使用普通瀝青混和料用于路面的充填，但由于原道路面層整體為改性瀝青材料制作，這就使得新補部分的材料性能明顯低于周邊路面，結果新補部分往往很快又出現損壞。如由于普通瀝青的軟化點（小于等于50℃）明顯低于改性瀝青（大于等于75℃），而我國夏季的環境溫度較高，瀝青路面的表面溫度大大高于環境溫度（這是因為瀝青路面基本屬于黑體物質，易于吸收熱量且不易散發熱量，造成路面材料溫度聚集所致）且明顯高于普通瀝青的軟化點，這是造成某些新補路面出現早期損壞（如車轍、推擁和凹凸不平等表現形式）的重要原因。

有鑒于此，以改性瀝青混合料用于高等級公路的養護作業是保證道路養護質量、提高道路服務壽命、保持道路正常運行的必要條件之一。

2.5 在道路養護作業中采用路面加熱技術的討論

采用現場加熱方法可以快速完成瀝青路面病害的修復并使原有路面材料容易地得到再生利用，具有明顯的工藝和技術優勢，也是國內外道路領域的技術發展趨勢之一。但目前國內外用于路面養護的加熱方式大多為以柴油或液化氣為熱源的可見光加熱，其加熱面的輻射溫度在1 200℃以上，明顯高于瀝青的閃點。眾所周知，作為一種高分子有機物質，瀝青在高溫狀態下極易出現材料的老化。根據石油瀝青在1～15μm紅外波段峰值吸收特性分析并將這些數據代入黑體輻射經典理論公式維恩-葛利琴位移定律（Wien Displacement Law）：

式中：T為加熱基面的輻射溫度；λmax為紅外波段吸收峰值波長；2 897為維恩-葛利琴常數。計算結果顯示，瀝青的加熱基面的輻射溫度以400℃～600℃為好[3]。

同時，在養護車作業的流動環境和自然光候情況下，其加熱溫度的高低及均勻性很難掌握，而原路面病害部分的材料本已出現老化問題，所以經加熱修補后的路面材料極易出現較為嚴重的二次老化，使再生新材料的路用特性受損。所以，鑒于目前的路面加熱技術尚未完善和適用的現狀，在瀝青路面養護工程中的使用應持慎重態度為好。有鑒于瀝青路面的物化特性，在現有的加熱方法中，筆者認為采用微波輻射加熱方式較為適宜，但目前微波加熱大多用于固定場地的間歇式作業，而路面加熱屬于車載流動式連續性作業，因此其加熱元件，特別是磁控管的隨機冷卻、使用壽命和作業成本等方面均有待提高和完善，目前尚難以具備公路工程應用的基本條件。

3 在工程應用中不斷提高和逐步完善養護車的技術水平

我國高等級道路的建設和相關技術的研發起步較晚，如我國大陸的首條高速公路建成通車（滬嘉高速）至今尚不足30年，嚴格意義講，還不到一個完整的服務壽命周期。有鑒于此，為高等級道路提供日常養護手段的多功能養護車也需要在工程應用中不斷提高和逐步完善自身的技術水平（包括車載工作裝置的配置和使用工藝等）。新世紀以來，山西省交通科學研究院研發的路面養護車裝設了以熱風循環加熱為技術特征的路面再生裝置，能夠有效遏制材料再生過程中的二次老化[4]，提高了加熱效率，顯著降低了有害氣體的排放；河南道路工程單位研發的用于路面再生養護車加熱滾筒自清潔技術成功解決了熱再生裝置的筒壁黏結問題；內蒙阿拉善左旗公路局研發的以車載導熱油為熱源的路面再生裝置基本規避了再生過程中材料的二次老化。類似的技術創新不斷涌現，使多功能道路養護車的性能不斷提高，有力地促進了我國相關技術領域的技術進步。