高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)新技術(shù)分析

郭木強(qiáng)，申鐵軍

(1.山西路橋第四工程有限公司,山西 大同 037000； 2.山西路橋集團(tuán)晉南項(xiàng)目管理有限公司,山西 太原 030006)

0 前 言

為了提升道路養(yǎng)護(hù)水平，許多國(guó)家都致力于研究薄層瀝青混合料，如法國(guó)的BBM、德國(guó)的瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA薄層)。剛開(kāi)始薄層瀝青混合料只是用于面層的養(yǎng)護(hù)工程，用來(lái)恢復(fù)舊路的抗滑性能，后來(lái)經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新才逐漸應(yīng)用。瀝青路面再生技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)路面舊料的循環(huán)利用，符合公路交通可持續(xù)發(fā)展的新要求，具有明顯的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。瀝青路面再生技術(shù)可根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同可分為廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕S拌冷再生和就地冷再生等。其中就地?zé)嵩偕矢?可實(shí)現(xiàn)對(duì)RAP料的全部再生利用及良好的層間粘結(jié)，但其再生程度有限，適用范圍較窄，且再生質(zhì)量不易得到保證。廠拌冷再生節(jié)能環(huán)保，對(duì)RAP料的要求較低，適用范圍較廣，但性能較差，一般不能直接用于表面層。就地冷再生節(jié)能環(huán)保，可實(shí)現(xiàn)對(duì)RAP料的全部再生利用，但質(zhì)量難保證，性能也較差，不能用于表面層的再生利用。而廠拌熱再生技術(shù)因其再生效率高、路用性能好、適用范圍廣等特點(diǎn)受到越來(lái)越多公路建設(shè)單位的關(guān)注。

1 廠拌熱再生技術(shù)的瓶頸

1)目前研究基本上注重于新舊瀝青融合、高RAP料摻量與再生混合料路用性能之間的關(guān)系，大多數(shù)工程應(yīng)用中RAP料摻配比例有限，只有20%～30%,尚沒(méi)有對(duì)于全舊料再生的廠拌熱再生研究。

2)由于缺乏科學(xué)的評(píng)價(jià)手段，對(duì)于RAP料級(jí)配細(xì)化及其變異性的評(píng)價(jià)存在很多問(wèn)題，關(guān)于舊瀝青老化程度判別再生過(guò)程中各因素對(duì)舊瀝青激活效率的影響研究也較少，RAP料微觀特征與宏觀指標(biāo)之間的關(guān)系及其對(duì)路用性能的影響尚不明確，導(dǎo)致RAP料利用率無(wú)法提升。

3)再生混合料拌和施工參數(shù)如預(yù)熱溫度、拌和溫度及時(shí)間、壓實(shí)溫度等的確定基本是經(jīng)驗(yàn)性的，其對(duì)于再生混合料性能的影響尚沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)律或結(jié)論。因此，依托具體養(yǎng)護(hù)工程項(xiàng)目，在已有研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)上開(kāi)展RAP料變異性、新舊集料差異性、再生混合料拌和施工參數(shù)等對(duì)再生混合料路用性能的影響研究，從而實(shí)現(xiàn)全舊料再生的廠拌熱再生，對(duì)于提升RAP料的利用率，實(shí)現(xiàn)道路可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2 超薄磨耗層彌補(bǔ)廠拌熱再生技術(shù)的不足

100%溫再生超薄罩面優(yōu)選面層銑刨料作為骨料，加入自主研發(fā)的多合一專(zhuān)用再生瀝青，有效激活舊料中老化瀝青，恢復(fù)粘結(jié)性能，形成路用性能良好的1.5～2.0 cm瀝青超薄罩面，并配合專(zhuān)用防水粘結(jié)層保障牢固層間粘結(jié)，從而達(dá)到預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的目的。

1)超薄磨耗層是借鑒薄層罩面的養(yǎng)護(hù)理念，直接在原路面上加鋪一層1.0～1.5 cm厚的薄層瀝青混凝土，由于結(jié)構(gòu)層厚度較薄，不會(huì)對(duì)原路面的標(biāo)高、排水等產(chǎn)生較大影響，因此不需對(duì)路面進(jìn)行銑刨，超薄磨耗層適用于瀝青路面、水泥路面橋面以及隧道等多種路面情況，對(duì)于水泥橋面來(lái)說(shuō)，加鋪超薄磨耗層不會(huì)顯著增加橋梁荷載，且對(duì)路面的改善效果顯著，是一種優(yōu)選的養(yǎng)護(hù)手段。相對(duì)于上述幾種養(yǎng)護(hù)手段來(lái)講，超薄磨耗層不僅可以有效防治路面病害，提升路面平整度，提高行車(chē)質(zhì)量與行車(chē)安全性，而且具有施工方便快速、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，是公路預(yù)養(yǎng)護(hù)的首選，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景與重要的科研價(jià)值[1]。

2)薄層罩面是一種對(duì)路面病害治理比較徹底的手段，將原路面銑刨3.0～4.0 cm后加鋪一層薄層瀝青混凝土，可以基本上解決瀝青路面遇到的所有問(wèn)題。該方法類(lèi)似傳統(tǒng)的銑刨重鋪工藝，只是路面處理的深度較淺，銑刨過(guò)程產(chǎn)生大量的廢料以及污染，而且銑刨重鋪過(guò)程花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)交通的影響較大。

3 主要研究?jī)?nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 主要研究?jī)?nèi)容

1)基于膠結(jié)料性能的100%RAP拌和技術(shù)研究。采用不同拌和技術(shù)，制備再生膠結(jié)料，評(píng)價(jià)不同拌和技術(shù)與再生膠結(jié)料的配伍性及對(duì)性能的影響，重點(diǎn)研究溫拌劑對(duì)感溫性能、低溫性能、疲勞性能及耐老化性能的影響，在此基礎(chǔ)上，推薦適宜廠拌熱再生的溫?zé)岚杓夹g(shù)。

2)100%RAP溫拌超薄罩面再生瀝青研發(fā)及混合料設(shè)計(jì)方法研究。根據(jù)推薦的拌和再生技術(shù)，開(kāi)展全100%RAP溫拌再生混合料精細(xì)化設(shè)計(jì)研究，包括再生瀝青材料研發(fā)與評(píng)價(jià)，以及再生料的性能還原效果評(píng)價(jià)；考慮采用不同壓實(shí)功的影響，探究再生混合料的真實(shí)級(jí)配，選擇適宜的新瀝青類(lèi)型及摻量，確定適宜全舊料溫拌再生混合料的拌和、成型工藝等。

3)100%RAP溫拌再生超薄罩面力學(xué)和路用性能研究。對(duì)設(shè)計(jì)的全舊料溫拌再生混合料超薄磨耗層的常規(guī)路用性能(高溫、低溫、水穩(wěn)等)進(jìn)行評(píng)價(jià)，與常規(guī)熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料的性能進(jìn)行對(duì)比。對(duì)全舊料溫拌再生混合料進(jìn)行力學(xué)參數(shù)測(cè)試，包括靜態(tài)模量、動(dòng)態(tài)模量、泊松比等，為進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

4)100%RAP溫拌再生超薄罩面長(zhǎng)期性能研究。通過(guò)不同疲勞試驗(yàn)方法，提出全舊料溫拌超薄罩面再生瀝青混合料在不同影響因素下的疲勞方程，分析溫拌技術(shù)、舊瀝青類(lèi)型及老化程度、應(yīng)力比、溫度等因素對(duì)再生瀝青混合料疲勞試驗(yàn)結(jié)果的影響。對(duì)制備的全舊料溫拌再生混合料進(jìn)行老化試驗(yàn)，評(píng)價(jià)老化后路用性能變化規(guī)律。再生薄層試驗(yàn)段的鋪設(shè)及性能跟蹤觀測(cè)：鋪設(shè)試驗(yàn)段，建立再生薄層罩面的施工工法，對(duì)再生薄層罩面的長(zhǎng)期路用性能進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)新點(diǎn)

1)關(guān)鍵技術(shù)。①100%再生超薄罩面混合料的設(shè)計(jì)方法；②100%再生專(zhuān)用瀝青材料研發(fā)與評(píng)價(jià)；③100%RAP再生超薄罩面長(zhǎng)期性能評(píng)價(jià)。

2)創(chuàng)新點(diǎn)。①100%RAP再生超薄罩面瀝青混凝土設(shè)計(jì)體系；②研發(fā)高性能100%再生超薄罩面瀝青混凝土膠結(jié)料。

4 100%再生超薄罩面技術(shù)的應(yīng)用前景，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益

4.1 預(yù)期的應(yīng)用前景

100%再生超薄罩面技術(shù)，能適用于不同天氣條件、不同路況下公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)需求，同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)又具有極高的性?xún)r(jià)比，不僅能在山西省內(nèi)的高速公路養(yǎng)護(hù)中廣泛應(yīng)用，而且能在全國(guó)范圍內(nèi)推廣，具有廣泛的應(yīng)用前景。

4.2 社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益

100%再生超薄罩面的研發(fā)將完善目前國(guó)內(nèi)高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)體系，提高國(guó)內(nèi)高速公路養(yǎng)護(hù)效率與養(yǎng)護(hù)水平，其使用將節(jié)省道路養(yǎng)護(hù)資金，節(jié)省不可再生資源的消耗，提高政府資金利用效率，具有廣大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

5 油脂類(lèi)固廢在路面熱再生技術(shù)中的應(yīng)用

5.1 技術(shù)路線

針對(duì)新舊瀝青在廢棄油脂調(diào)和劑作用下的融合狀態(tài)進(jìn)行考察，提出基于界面理論的再生效果評(píng)價(jià)新指標(biāo)。項(xiàng)目著重分析再生瀝青及重復(fù)再生瀝青在官能團(tuán)、分子量、組分含量等微觀結(jié)構(gòu)中的分析研究，深入老化程度及再生效果的機(jī)理研究；針對(duì)再生瀝青混合料耐久性、抗疲勞性研究不深入的問(wèn)題，項(xiàng)目將展開(kāi)再生瀝青混合料的耐久性和抗疲勞性研究評(píng)價(jià)。項(xiàng)目擬對(duì)油脂類(lèi)固廢數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)鍵施工工藝及再生效果評(píng)價(jià)體系進(jìn)行綜合集成，建立路面再生施工大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，以期為可實(shí)現(xiàn)“雙廢”消納的瀝青路面熱再生技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo)[2]。

5.2 創(chuàng)新點(diǎn)

1)建立油脂類(lèi)固廢微觀結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)與油脂來(lái)源數(shù)據(jù)庫(kù)，針對(duì)性能指標(biāo)與再生效果間的關(guān)聯(lián)，提出油脂類(lèi)固廢規(guī)模化應(yīng)用于瀝青路面熱再生的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。

2)確定油脂類(lèi)固廢用于瀝青路面熱再生的調(diào)和處理工藝，實(shí)現(xiàn)提升再生品質(zhì)的有益效果。提出基于新舊瀝青融合滲透效果檢驗(yàn)的界面評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3)考察再生瀝青及重復(fù)再生瀝青性能與廢棄油脂調(diào)和劑指標(biāo)的關(guān)聯(lián)，探索重復(fù)再生瀝青老化性能衰變率，確立廢棄油脂調(diào)和劑與瀝青抗老化性能之間的聯(lián)系。

4)形成再生瀝青混合料耐久性和抗疲勞性評(píng)價(jià)體系。建立油脂類(lèi)固廢、再生瀝青及重復(fù)再生瀝青以及再生瀝青混合料性能指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。綜合集成油脂類(lèi)固廢數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)鍵施工工藝及再生效果評(píng)價(jià)體系[3]。

5.3 工程控制

1)強(qiáng)化質(zhì)量驗(yàn)收管理。加強(qiáng)施工過(guò)程關(guān)鍵部位、關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵工序的質(zhì)量驗(yàn)收管理，突出隱蔽工程檢查驗(yàn)收機(jī)制，嚴(yán)格執(zhí)行報(bào)驗(yàn)程序和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)化按規(guī)定施行“三檢制”的質(zhì)量控制程序，落實(shí)“不驗(yàn)收、不施工，不合格、不施工，誰(shuí)簽字、誰(shuí)負(fù)責(zé)”的管控要求，確保施工過(guò)程質(zhì)量可控。

2)強(qiáng)化質(zhì)量管控?cái)?shù)據(jù)信息的應(yīng)用。加強(qiáng)對(duì)信息化采集數(shù)據(jù)的分析篩查，做到日常巡查和平臺(tái)數(shù)據(jù)相結(jié)合、工程資料和平臺(tái)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，定期對(duì)質(zhì)檢、試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成質(zhì)量分析報(bào)告，重點(diǎn)對(duì)波動(dòng)較大的預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行管控，及時(shí)分析原因、提出措施、消除隱患，確保項(xiàng)目質(zhì)量管控體系運(yùn)行規(guī)范正常，保證工程質(zhì)量處于受控狀態(tài)。

6 結(jié)束語(yǔ)

2021年是我國(guó)第十四個(gè)五年計(jì)劃的開(kāi)局之年，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)換的第一年。必須認(rèn)識(shí)到當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到常態(tài)化水平，第二產(chǎn)業(yè)恢復(fù)較好，第三產(chǎn)業(yè)恢復(fù)較慢，微觀基礎(chǔ)動(dòng)力不足、有效需求與供給恢復(fù)不對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題依然存在，隨時(shí)面臨一系列不確定性的沖擊。我國(guó)必須要好好把握全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的戰(zhàn)略契機(jī)，尤其是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的黃金窗口期，以“一帶一路”建設(shè)為重點(diǎn)的對(duì)外開(kāi)放和以?xún)?yōu)化國(guó)內(nèi)區(qū)域開(kāi)發(fā)布局的“新開(kāi)放”，以驅(qū)動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的“新三駕馬車(chē)”作為關(guān)鍵著力點(diǎn)。目前，公路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)模式均趨向于多元化，傳統(tǒng)基建以政府投資為主導(dǎo)，而新基建則是政府引導(dǎo)、多元參與的新投資格局。相比于傳統(tǒng)基建動(dòng)輒百億、甚至千億的巨大投資額度和更長(zhǎng)的回報(bào)周期，新基建單體項(xiàng)目投資不大，注重運(yùn)營(yíng)效率，投資回報(bào)時(shí)間較短，因而能夠吸引大量社會(huì)資本參與投資建設(shè)。另外傳統(tǒng)基建緣起于服務(wù)工業(yè)時(shí)代，以投資拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，服務(wù)于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)，而新基建則立足于打造數(shù)字經(jīng)濟(jì)，服務(wù)的范圍更廣，致力于以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展。可以說(shuō)，新基建不僅是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟(jì)動(dòng)能轉(zhuǎn)換的加速器，也是釋放我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)性改革紅利的重要來(lái)源。2020年以來(lái)，國(guó)家發(fā)改委、交通部、住建部等多個(gè)部委和北京、上海、江蘇、廣州、深圳、成都等省市政府相繼推出了新基建專(zhuān)項(xiàng)政策，瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)新技術(shù)正是具體表現(xiàn)。

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