沥青混凝土路面养护工程中的节能举措

　　摘要：沥青混凝土路面的养护工程涉及多种作业工序，合理选择施工方法能够提高作业效率和保证施工质量，对于节能和环境保护亦具有十分重要的意义。
　　
　　关键词：沥青混凝土路面；养护作业；工艺方法；节能环保；举措
　　
　　0引言
　　
　　各种等级的沥青混凝土路面是高等级道路的主要路面结构形式，这主要是基于沥青路面相较于其它路面，具有诸多表现优异的路用特性：
　　
　　（1）柔性路面材料对上部行车荷载冲击具有良好的吸收和适当的回弹性能，因此行车平稳舒适是沥青路面的主要优点之一。
　　
　　（2）道路表面的抗滑构造易于形成。路面的抗滑能力是表征其安全性能的主要指标。沥青混合料形成的路面结构具有刚柔并济的优良特性。特别是当路面形成强度时在上部压实作用下形成良好的抗滑构造，且能够长期保持。
　　
　　（3）道路路面的平整度易于形成和保持。现代高等级道路的承重层（即水泥稳定基层）必须采用厂拌材料和摊铺机作业完成摊铺，因此其承重基层的抗压性能及平整度能够高品质实现，而路面的沥青混凝土材料制备过程中必须加热到160~170℃的工作温度。显然，这个温度由于明显超过了水的沸点而使得混合料中的水分已基本清除干净，其结果使路面摊铺后形成的面层不会因水分的蒸发出现弯沉（相较于水泥混凝土路面）而使沥青混凝土路面的表面平整度易于形成和保持。
　　
　　（4）路面摊铺成形后其抗压强度即已形成，故沥青混凝土路面修建后能够快速开放交通，迅速投入使用。
　　
　　沥青路面的这些特点使其成为目前国内外高等级道路路面结构的主要形式（水泥混凝土路面仅占5%以下）。在长期的使用过程中，路面主要受到来自上部以车辆为主的各种荷载的反复作用和以雨雪风霜及高低温差为主的自然光候的影响，随着使用年限的延长，不可避免会出现以纵横网裂、推拥和松散为主要表现形式的多种多样的损坏。由于某些设计和施工存在的缺陷，更加剧了这些道路病害出现的频率。为了保持道路的整体强度和稳定性，路面的小面积或局部损坏应当及时处置，以保证其正常的承载能力和服务质量，消除由此带来的安全隐患。
　　
　　路面病害的清除属于道路日常养护工程范畴，由于路面病害往往属于局部损坏和面积较小，长期以来难以引起人们对养护作业中涉及的能源消耗和有害排放的重视，随着国家对节能减排力度的加大和道路等级的不断提高和我国高等级道路，特别是上世纪中后期投入使用的高速公路病害多发期和大修期的逐步到来，涉及沥青混凝土路面养护工程中的节能和环保问题必然会引起道路管理和养护单位的高度重视。
　　
　　1道路病害的挖切
　　
　　处置道路的病害，首先涉及病害部分（不包括裂缝）的清除，但应根据损坏部分面积的大小选择合理的清除方法。如果这些损坏≥5㎡应采用路面铣刨机完成挖切；而当这些损坏<5㎡时，则应当选择机械镐挖作业。由于沥青路面具有较高的强度，选择单位压强较大的挖切机具能够收到事半功倍的效果。因此应将液压镐作为机械镐挖的首选方式（以系统压力为例，液压镐为10MPa以上，而风镐仅为0.8MPa以下）。大量实体工程数据显示，在同样的输出功率和挖切深度前提下，选择液压镐完成路面的挖切较风镐或电镐作业能够节省作业时间50%和30%左右，其节能效果是十分明显的。
　　
　　2路面裂缝的处置
　　
　　当路面裂缝尚未发展到较为密集的网裂，即纵横裂缝之间的间距较大（≥500㎜）时，应以裂缝修补方式对待和处置（否则应归于面积损坏处置，与路面松散基本相同。）。目前裂缝的修补大多采用填缝材料（以专用灌缝胶或SBS改性沥青为主）灌注完成作业。这些材料均为有机化合物，具有较大的粘度，且粘度系数的大小与自身温度的高低成正比。为了提高裂缝修补（即灌注）的可靠性和修补后的使用寿命，建议在作业时采用较大的压力灌注方式作业。这样能够明显提高填缝材料在裂缝中的灌注深度。图1是根据作业实际（基于相同的填缝材料、材料和环境温度及裂缝宽度等原始数据）测定得到的灌注压力与灌注深度之间的量化数据。
　　
　　而填缝材料的灌注深度与新补缝隙的使用寿命息息相关。笔者曾在山西太旧和大运高速朔州路段对不同灌注深度补缝后的留存寿命进行多年的实际观察，大量统计数据表明，灌注深度与新补缝隙的使用寿命呈现明显的正比关系。
　　
　　无论是沥青路面，还是水泥路面，在长期的使用过程中出现一定数量的裂缝是难以避免的，而裂缝的修补也成为道路日常养护的重要内容。统计数据显示，路面裂缝的修补的工作量约占整个养护工程量的15%~20%.显然，以先进工艺完成路面裂缝的修补，尽可能延长其使用寿命，亦是保证道路正常的通行能力，减少养护工程量和降低工程能耗的有效措施。同时，考虑到路面裂缝修补的整个过程始终伴随着填缝材料的加热（虽然目前已出现了常温填缝材料和常温补缝带，但其作业效果尚难以与高温补缝相较），因此补缝寿命的延长亦具有明显的节能环保意义。
　　 　　 　　
　　3以改性沥青混合料作为路面病害挖切后的填充料
　　
　　自20世纪90年代以来，我国的高等级道路已逐步实现改性沥青混合料进行铺筑，明显提高了路面的整体质量。但改性沥青（改性剂以SBS、PE和旧橡胶粉为主）及其混合料的制作工艺复杂且成本较高，适于较大规模的生产和制作。而道路的日常养护往往对填充混合料的需求频繁且量少。为了减少养护成本，不少养护基层单位使用普通沥青混和料用于路面病害挖切后的充填。由于原路面整体为改性沥青材料铺筑，使得病害新补部分的材料性能明显低于周边路面而易于出现再次损坏。最明显的例子如改性沥青的软化点（≥75℃）明显高于普通沥青（≤45℃）。
　　
　　以笔者所在的山西朔州为例，其夏季的极限环境温度往往高于37℃，此时沥青路面的表面温度由于其大量吸收和积累热量而明显高于环境的大气温度（≥60℃），已明显高于普通沥青的软化点，这是造成某些新补路面出现早期损坏（如车辙、推拥和凸凹不平等表现形式）的重要原因。显然，为了保证道路的养护质量，采用改性沥青混合料作为路面病害挖切后的填充料是十分必要的。
　　
　　当然，为了尽可能降低工程成本，笔者建议应将挖切后的旧路面材料尽可能收集起来再生利用，虽然这些旧材料的矿料级配变化较大和沥青出现了一定程度的老化，但其改性沥青混合料的基本品质能够经过一定的再生工艺（包括根据材料化验的结果进行必要的新料添加和混合）得到恢复并再生利用。以其作为路面病害挖切后的填充料不仅能够保证养护质量，而且对于消除和减少有害物质的排放污染极具意义。
　　
　　新世纪以来，山西省高速公路管理和日常养护单位已将沥青路面的再生利用作为重点科研项目进行技术攻关并逐步将产生的新技术成果进行工程应用，在省内太旧、晋焦、大运和汾柳等多条高速公路进行了推广应用，已经收到了良好的效果。
　　
　　4逐步普及道路的多功能养护工艺
　　
　　道路“三分在建，七分在养”,这个比喻客观形象地表述了日常养护作业在道路交通事业中的重要作用。道路病害必须及时处置，以保证其正常的服务质量和交通安全性能。否则，较小的局部面层病害会迅速蔓延扩大，甚至会影响到路面水稳基层，进而大大提高道路修复的难度、工程量和作业成本。
　　
　　路面病害的处置涉及较为复杂的工序过程，通常的修复工序涉及下述内容：
　　 　　
　　这些工序都需要使用不同的专用机具来完成。长期以来，由于缺少多功能作业设备，只能以单一机具逐一投入作业，不仅作业效率低，而且很难保证道路的修复质量。近年来，借鉴国外先进技术和工艺，国产多功能养护车技术水平逐步完善。由于具有路面清扫、病害挖切、沥青撒布、混合料储存和压实等性能，其多功能和高机动的特性使得养护车能够以单车快速高质量地完成路面病害修复的全过程，且其作业成本仅为传统作业工艺的30-40%.特别指出的是，近年来，很多养护车加设了混合料加热和搅拌装置，能够在作业现场就地完成沥青混合料的再生利用，其节能和环保性能得到进一步提高。显然，多功能路面养护车的研发和应用已成为道路管理和日常养护技术现代化的重要标志之一。
　　
　　5结语
　　
　　沥青混凝土路面的养护工程涉及材料、加热、拌合和路上作业的多种工序，其节能和环境保护意义十分明显和重要，因此养护方案应在综合研讨的基础上进行合理选择，本文所述仅是笔者基于长期道路养护工程实际进行的初步总结。随着道路等级的不断提升和各种新材料、新工艺的不断涌现和在道路工程中的推广和规模应用，必然会对道路养护工程中的节能环保问题不断赋予新的理念和内容。
　　
　　参考文献：
　　
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