沥青路面的绿色养护技术

截至2015年底，全国公路总里程达到457万公里，其中高速公路里程突破12万公里。据不完全统计，我国高等级公路以沥青路面为主，占比达90%以上。受历史发展的影响，与我国公路建设的辉煌成就相比，公路养护的水平相对滞后。在当前形势下，公路养护特別是沥青路面的养护，是当前公路管理部门面临的最主要的命题。


交通运输“十二五”发展规划，已非常明确地把可持续发展作为基本要求。通过强化节能减排，集约节约利用资源，促进资源循环利用，加强生态和环境保护，实现交通运输绿色发展。在国家“十三五”规划建议中也提出:“绿色是永续发展的必要条件和人民对美好生活追求的重要体现。必须坚持节约资源和保护环境的基本国策。”


沥青路面养护可分为矫正性养护和预防性养护。在预防性养护技术中，引人节能、低碳、环保等绿色概念的新技术、新材料和新工艺比较多。在矫正性养护技术中，也会引人新材料的概念。但是，矫正性养护处理方案一般工程量比较大、施工工期比较长，从而使得工程投资大、资源消耗多，同时占路施工时间长，引发交通拥堵的概率高且程度严重。因此，矫正性养护处理方案对“绿色”需要更多。


路面结构优化


在江西，2004年以前通车的高速公路沥青路面结构大多采用“强基薄面”型的路面结构组合，沥青路面厚度一般在16cm左右。后期修建的高速公路，路面结构大多采用26cm沥青层。对于早期修建的路面，沥青路面主要病害为反射裂缝引起的水损害。在以往的养护中，反复进行铣刨重铺，甚至在交通流量较大、重车多的部分路段，铣刨重铺还要增加4cm改性AC13罩面层。根据历年养护效果评价，这并不能彻底根治病害，两三年内多会出现反复。2004年以后修建的高速公路沥青面层为26cm的路面，基本上不会发生上述病害。为彻底根治该类型病害，江西在2012年至2015年期间对早期修建的高速公路，改变原有的养护技术方案，根据病害发生的根源与不同的交通实际，优化路面结构，取得了较好的效果。


路面结构的优化原则，主要在满足路面性能要求的前提下，实行循环利用、环保节能的可持续发展原则，主要表现在减少沥青混凝土用量；充分合理利用原有路面材料；简化结构层组合，方便快速施工，减少交通拥堵。

路面结构优化过程中，主要通过以下方面来实施:


行超分离


考量不同车道的交通特性和病害程度，基于科学合理的检测评定，对行车道彻底处理，对超车道局部处理，对硬路肩保持不动，再整体实施罩面或微表处、超薄罩面。这种方案能减少大约40%的路面处治工程量，又能使得行、超车道的路面使用性能符合各自对应的交通特性。


水稳基层充分利用


在对原路面面层铣刨后，水稳基层不同程度都会呈现松散开裂等病害。对应松散类病害，结合结构组合的需要，进行基层面2cm至6cm的铣刨:对于开裂类病害，进行合理的评定和充分利用，分别采用铣刨重铺、就地再生、不铣刨等方案。这种方案基本上需要统刨重铺的水稳基层大约占30%至40%，大大减少基层重置量。这不但能降低工程造价，减少资源消耗，而且可以大大减少占路施工时间(水稳基层需要7天养生期)。


面层材料循环利用


在保证顧整体路用性能的基础上，大量应用乳化沥青厂拌冷再生的旧材料利用率在80%左右，而原路面结构厚度大多在16cm，其铣刨后旧料转换为乳化沥青厂拌再生混合料为12.8cm。我们在试验了10cm、12cm、14cm不同厚度的乳化沥青厂拌再生层的施工工艺和路用性能后，认为12cm为最佳厚度。


根据行车道结构层来分析，新增沥青混凝土层为12cm，再生层结构为12cm，其有效新沥青层的厚度为12cm+12cmx0.8＝21.6cm。相比重置原沥青面层方案，减少了16cm-12cm＝4cm厚的新沥青混合料，提高了路面沥青层厚度21.6cm-16cm＝5.6cm。不但减少了资源消耗，而且也提高了路面性能。相比设置26cm沥青面层厚度的路面结构，大大减少了新增沥青混合料。



再生方式选用：


沥青路面再生方式有就地热再生、就地冷再生、厂拌冷再生和厂拌热再生。江西主要应麵三种再生方式，其中以厂拌冷再生应用规模最大，具体比例约为5:10:85。沥青路面再生方式并没有好坏之分，关键是结合特性，科学选用。对于不同路面病害与结构组合需要，各自选择或者组合选择


厂拌冷再生：


2006年开始在福银高速昌九段开始铺筑厂拌冷再生实验段，以16cm再生层+12cm新增沥青面层为主。试验段效果綱，过厚再生层难以形成要求的强度，碾压质里很难控制。在后期大规模施工过程中，将路面结构调整为12cm再生层+16cm新增沥青面层。在之后的杭瑞高速九景段、大广高速泰赣段和沪昆高速昌金段的路面改造工程中，通过机理分析和实践总结，提升乳化沥青厂拌再生混合料性能，适当增加中层面厚度，形成了满足路面使用性能的典型结构方案。


乳化沥青厂拌冷再生技术的应用、可利用原有旧路面材料的80%，减少集料和沥青的用量，同时减少废弃旧料占地面积(经测算，每万吨可减少占地1.3亩)。相比单位体积的新沥青混合料，降低29.4%的造价，减少能源和碳排放在50%左右。尽管我们一般认为同厚度的乳化沥青厂拌冷再生层性能，相当于新AＴＢ25沥青层的80%，但折算之后仍具有可观的经济效益和环境效益。


近十年的应用效果及年度的技术状况评定表明，原有的反射裂缝及ｊc损害现象基本被杜绝。目前出现的病害主要为轻微的车辙和少量的纵向裂缝(疲劳开裂)。原有的病害类型源自基层且分布较多，-般的处理方案都要将沥青面层全部铣刨后重置水稳基层，施工难度大、成本高、对交通影响大。相比之下，现有的病害处治极大地减少了养护成本和养护困难，可实现快速施工，减少了对交通的影响，提升经济效益和社会效益。


综上所述，乳化沥青厂拌冷再生自身存在较好的经济效益和环境效益，但更重要的是应用后路面性能提升所减少的养护投人和资源消耗，降低了对环境的影响，提升了交通服务的社会效益。


就地冷再生：


沥青面层泡沫沥青就地冷再生：2009年，针对沪昆高速梨温段重度车辙和重度唧浆等病害，实施了约80km(单幅单车道)的泡沫沥青就地冷再生。实施方案为:对16cm沥青面层就地再生作为下面层，新铺6cmAC20+4cmAC13。经过6年的使用情况表明:约90%路段的路面性能良好，剩余路段由于基层病害严重未能得到彻底解决，进而影响了整体的路面性能。


水稳基层泡沫沥青就地冷再生：2013年，针对大广高速泰赣段部分路段水稳基层损害严重的情况，实施了40km(双幅)水稳基层就地泡沫沥青冷再生。


对原水泥稳定碎石基层处理方案为:铣刨5.5cm后进行泡沫沥青就地冷再生，因该再生层混合料成品会增加10%左右厚度，即再生层顶面到达原水稳层顶面的-4cm高度。在水稳基层处理后再实施12cm乳化沥青厂拌冷再生+8cm改性AC25+4cm改性AC13。


这种典型方案应用了双层再生概念:通过对水稳基层的就地冷再生使得基层柔性化，减少其开裂的程度和概率；通过乳化沥青厂拌冷再生，延缓裂缝开裂延伸的速率和程度。同时，原水稳基层72.5%得到再生利用，原沥青面层80%得到再生利用。


尽管这种方案看似降低了基层强度，但是施Ｔ.前后的检测评定表明:原路面的病害产生并不是因为强度不足，施工后的路面的结构强度也满足规范要求。


就地热再生：


就地热再生技术在江西的应用，主要是处理上面层老化脱落和中度车辙(在26cm沥青面层路段)。在“十二五”期间，江西的路面养护重心放在处治早期修建高速公路路面的水损害问题，就地热再生技术应用起步较晚。因大规模应用时间较短，难以全面评价其再生后路面性能。从现有工程实践来看，加热方式对原路面的影响、复拌后的再生混合料的温度控制和下卧层路面技术状况等三方面，是影响就地热再生效果的重要因素。

重庆沥青路面、重庆沥青搅拌站