高速公路養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)施工新材料新工藝的應(yīng)用

李濟(jì)杰

（山東高速集團(tuán)青島發(fā)展有限公司，山東 青島 266000）

1 高速公路養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)施工新材料的應(yīng)用

1.1 擴(kuò)張網(wǎng)

擴(kuò)張網(wǎng)是一種以金屬板材為原材料，經(jīng)過(guò)機(jī)械切縫、拉伸、壓平等工藝制成的擴(kuò)張到原來(lái)數(shù)倍面積的金屬孔狀網(wǎng)面，孔洞率較大，延展性較好，輕質(zhì)便利，而且孔洞形狀可以根據(jù)需求制定，常見(jiàn)的有三角形、六邊形、菱形、魚(yú)鱗形等，在裝飾裝修、機(jī)械制造、基坑護(hù)坡等方面均有一定的應(yīng)用。由于擴(kuò)張網(wǎng)具有良好的抗拉、耐久、防火、防腐、耐候等性能，將其應(yīng)用到混凝土基層補(bǔ)強(qiáng)、道路鋪裝等公路養(yǎng)護(hù)施工中，能夠產(chǎn)生較好的效果。擴(kuò)張網(wǎng)施工簡(jiǎn)單，可以與混凝土產(chǎn)生較好的黏結(jié)力，能夠有效達(dá)到防裂、防震目的。在橋面鋪裝中應(yīng)用擴(kuò)展網(wǎng)，可以降低結(jié)構(gòu)自重，提高結(jié)構(gòu)整體性，減少材料使用量，有效延長(zhǎng)道路的使用壽命。

1.2 瀝青改性劑

由于傳統(tǒng)瀝青材料具有高溫流淌、低溫脆裂的弱點(diǎn)，溫度穩(wěn)定性較差，延展率不高，所以，通常會(huì)添加瀝青改性劑提高瀝青材料的使用性能。瀝青改性劑主要包括橡膠改性劑、塑料改性劑、纖維改性劑等類型。其中，橡膠改性劑應(yīng)用最為廣泛，但在實(shí)際應(yīng)用中存在著一定的局限性。纖維改性劑同樣能改善瀝青的熱穩(wěn)定性，聚酯纖維是一種輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久的材料，在瀝青混合料中摻入聚酯纖維不僅會(huì)對(duì)瀝青產(chǎn)生一定的吸附力，提高瀝青膜的穩(wěn)定性，延緩瀝青老化速度，而且聚酯纖維隨機(jī)分布，大大增加了瀝青與礦料之間的黏附性和握裹力，有效抵抗路面開(kāi)裂時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，從而減少裂縫的產(chǎn)生。同時(shí)，聚酯纖維具有較好的高溫穩(wěn)定性與耐候性，可以降低瀝青混合料的溫度敏感性。另外，抗車轍劑也是一種瀝青改性劑，能夠有效預(yù)防瀝青路面車轍病害，在瀝青混合料攪拌過(guò)程中直接加入，能夠起到嵌擠、加筋、膠結(jié)、變形恢復(fù)等作用，特別適用于高速公路高溫地區(qū)、重要交通路段的道路養(yǎng)護(hù)。隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的瀝青改性劑得以實(shí)踐應(yīng)用，瀝青混合料的性能不斷優(yōu)化，在高速公路工程建設(shè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[1]。

1.3 APR還原再生劑

瀝青還原劑是道路養(yǎng)護(hù)施工中常用的材料，可以有效延緩路面性能退化，延長(zhǎng)道路使用壽命，將專用還原劑噴灑到已經(jīng)老化的瀝青路面上，可以還原表面已經(jīng)發(fā)生老化的瀝青膏體，并對(duì)未老化的瀝青產(chǎn)生保護(hù)作用。

APR 還原再生劑，即全滲透型還原再生劑，能夠?qū)崿F(xiàn)不需銑刨的再生，可補(bǔ)充瀝青中被氧化的飽和烴部分，使已經(jīng)老化、氧化、硬化的瀝青層重新軟化，讓道路恢復(fù)柔韌性和延展性，提升瀝青的活性，以及路面防水和防侵蝕功能，達(dá)到修復(fù)老化瀝青的目的。APR 還原再生劑具有較強(qiáng)的滲透能力，可以滲透到路面表層深處，并以流體形式存在，在車輛荷載的作用下，會(huì)持續(xù)下滲，將路面裂縫中的空氣不斷排出，使瀝青混合料的內(nèi)部黏結(jié)力更強(qiáng)。

1.4 纖維增強(qiáng)混凝土

在許多路面修復(fù)工程中，一般采用瀝青混凝土或普通水泥進(jìn)行施工，這兩種方式都有一定的不足之處。瀝青混凝土受溫度波動(dòng)影響較大，使用壽命較短；普通水泥容易開(kāi)裂，需要留設(shè)接縫，而且要保證路面寬度。鋼纖維增強(qiáng)混凝土是一種在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼筋纖維形成的新型多相復(fù)合材料，這些鋼纖維能夠有效阻止裂縫的形成和擴(kuò)展，從而改善混凝土的力學(xué)性能。根據(jù)相關(guān)研究表明，普通鋼纖維混凝土比普通混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度均能提高一半以上，也能大幅度提升抗壓韌性。使用鋼纖維增強(qiáng)混凝土代替瀝青混凝土和普通水泥，不僅能夠提高路面修復(fù)效果，提升混凝土使用性能，從而降低道路面層厚度，還可以增大伸縮縫設(shè)置間距，降低對(duì)施工工藝的要求，達(dá)到節(jié)約成本、提高質(zhì)量、加快速度的施工目的。鋼纖維的摻量要根據(jù)施工需求科學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)增加長(zhǎng)徑比、改善基體黏結(jié)性、調(diào)整纖維形狀等方式，都可以起到混凝土增強(qiáng)效果。

1.5 聚合物修補(bǔ)材料

聚合物修補(bǔ)材料是一種高分子復(fù)合材料，使用先進(jìn)工藝和科學(xué)配方制成，具有高黏結(jié)性、耐腐蝕、耐磨、抗疲勞等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)Φ缆凡『Σ课黄鸬胶芎玫闹闻c補(bǔ)強(qiáng)作用，適用于各種道路破損情況的養(yǎng)護(hù)，如裂縫、面板破損、坑槽等，尤其是在橋梁工程養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)施工中，能夠發(fā)揮更多的作用?；炷翗蛎嫫茐臅?huì)造成鋼筋銹蝕問(wèn)題，在冬季，除雪劑的使用加劇了鋼筋腐蝕程度，而聚合物材料的優(yōu)越性能可以降低碳化作用、電化學(xué)腐蝕，達(dá)到修補(bǔ)破損、保護(hù)鋼筋的目的，使道路使用性能得到明顯提升。

2 高速公路養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)施工新工藝的應(yīng)用

2.1 瀝青再生工藝

利用瀝青再生工藝能夠充分利用原有道路結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生的廢棄材料，經(jīng)過(guò)回收處理后，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用價(jià)值，減少養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)施工新材料的使用量。瀝青再生工藝可以分為廠拌熱再生、廠拌冷再生、現(xiàn)場(chǎng)熱再生、現(xiàn)場(chǎng)冷再生。

廠拌熱再生工藝具有良好的適用性，能夠在各種公路養(yǎng)護(hù)工程中應(yīng)用。將銑刨后的廢舊材料運(yùn)輸?shù)焦S，進(jìn)行破碎、篩分處理，添加再生劑、新集料、瀝青等材料，開(kāi)展拌和作業(yè)，用于路面養(yǎng)護(hù)工程，能夠滿足路用性能指標(biāo)，具備較強(qiáng)的抗車轍能力。

廠拌冷再生工藝主要應(yīng)用在基層施工中，將廢舊材料用作穩(wěn)定土骨料，沒(méi)有對(duì)舊瀝青充分有效利用，比較適用于無(wú)法熱再生回收的情況，有利于解決固體廢棄物污染問(wèn)題。

現(xiàn)場(chǎng)熱再生工藝不需要運(yùn)輸?shù)綇S內(nèi)，可以就地實(shí)現(xiàn)舊瀝青混凝土的再生利用，但需要使用大型機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)一系列操作流程，存在一定的局限性。

現(xiàn)場(chǎng)冷再生工藝對(duì)高等級(jí)路面不適用，適用范圍相對(duì)較窄。在選擇瀝青再生工藝時(shí)，基于半剛性基層的瀝青混凝土路面病害，一般表現(xiàn)為表層病害和結(jié)構(gòu)性病害，具有離散性的特點(diǎn)，所以，采用廠拌工藝更為合適，有利于保證瀝青混合料再生質(zhì)量和效率，減少更多病害的產(chǎn)生[2]。

2.2 微表處工藝

微表處工藝是一種在稀漿封層的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工藝，使用一定配比的集料、填料、水、聚合物改性瀝青、外加劑拌制而成的混合料，將其均勻?yàn)⒉荚诼访嫔?，具有防水、耐磨、防滑、平整等功能，適用于高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)施工，有利于提高路面的使用性能，延長(zhǎng)道路使用壽命，快速實(shí)現(xiàn)輕微病害填補(bǔ)修復(fù)的效果。

根據(jù)性能劃分，微表處工藝可以分為A、B 兩個(gè)等級(jí)，對(duì)于高速公路等級(jí)要求較高的道路，一般采用A 級(jí)微表處。在配合比設(shè)計(jì)上，通過(guò)試驗(yàn)確定最佳瀝青用量，并通過(guò)混合料拌和時(shí)間試驗(yàn)和黏聚力試驗(yàn)，初步確定其他材料用量，選用的集料需要滿足級(jí)配設(shè)計(jì)要求，石料要干凈、耐磨、堅(jiān)固，必須根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)程，結(jié)合氣候條件、工程特點(diǎn)、施工條件等綜合因素，合理調(diào)整不同材料用量，提高設(shè)計(jì)和施工效果。

利用微表處工藝進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的效果對(duì)原路面情況依賴較大，由于厚度較薄，發(fā)揮不了承重性結(jié)構(gòu)作用，只能當(dāng)作磨耗層、保護(hù)層、防水層使用，針對(duì)結(jié)構(gòu)性破壞、坑槽等病害實(shí)現(xiàn)預(yù)處理的目的。隨著技術(shù)應(yīng)用的不斷成熟，微表處工藝得到了快速的發(fā)展，纖維微表處添加了纖維材料，能夠改善瀝青膠體布局，一定程度上抑制了反射裂縫的出現(xiàn)，低噪聲微表處工藝是在微表處養(yǎng)護(hù)工藝的基礎(chǔ)上研發(fā)的新技術(shù)，能夠顯著降低交通運(yùn)行噪聲，提高路面行車舒適性。

2.3 霧封層工藝

霧封層是通過(guò)噴灑設(shè)備將流體狀材料噴灑到瀝青路面，起到封閉路面孔隙、穩(wěn)定松散集料的作用，促進(jìn)老化瀝青路面的快速修復(fù)。當(dāng)瀝青路面產(chǎn)生嚴(yán)重網(wǎng)裂縫時(shí)，在裂縫發(fā)展相對(duì)穩(wěn)定后，可以采用霧封層工藝進(jìn)行處理。當(dāng)原有路面出現(xiàn)松散、麻面、脫落等病害時(shí)，而且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度沒(méi)有明顯降低，可以通過(guò)霧封層工藝黏結(jié)松散集料，改善路面外觀。當(dāng)原有路面滲水系數(shù)較高，路面結(jié)構(gòu)保持初始強(qiáng)度時(shí)，也可以采用霧封層處理，能夠有效起到防水、防滲作用，降低水損壞程度。

霧封層材料中的功能助劑能夠發(fā)揮橋梁作用，將集料與新舊瀝青有效結(jié)合，從而提高整體黏結(jié)性。選擇霧封層的材料時(shí)，要充分關(guān)注防水性能、黏附性能、施工性能、耐高溫性能以及其他性能。

通過(guò)灑布車的噴灑霧化系統(tǒng)、自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)、加熱輔助系統(tǒng)進(jìn)行施工，能夠提高施工精度，避免灑布不勻、管道堵塞等問(wèn)題。施工前，要做好原路面的檢測(cè)工作，在保證原有結(jié)構(gòu)能夠滿足抗滑要求的前提下，才能使用霧封層工藝。同時(shí)，要檢測(cè)路面透水率，提前除掉積水，可以采用高壓沖洗和高壓吹風(fēng)的方式進(jìn)行路面清理?？茖W(xué)合理劃分施工段，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方式，調(diào)整相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，找到最佳施工方案。在噴灑施工時(shí)，需要安排專業(yè)人員進(jìn)行操作和檢查，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工情況，根據(jù)路面透水率確定灑布次數(shù)。根據(jù)防護(hù)劑固化程度確定灑布時(shí)間間隔，保證層間養(yǎng)護(hù)效果。在沒(méi)有固化前，要避免遭受雨水沖洗，創(chuàng)造合適的溫度、濕度條件，有利于提高施工質(zhì)量、加快施工速度。

2.4 瀝青溫拌工藝

以往的瀝青路面施工一般采用熱拌瀝青工藝，需要控制混合料拌制溫度，可能會(huì)超過(guò)160 ℃，攤鋪、碾壓溫度也需要達(dá)到120 ℃以上，在加熱拌和過(guò)程中需要消耗一定的能量，而且在拌和、攤鋪、碾壓過(guò)程中都會(huì)排放瀝青煙，造成廢氣污染。從綠色施工的角度出發(fā)，采用溫拌瀝青工藝能夠達(dá)到良好的節(jié)能降耗與環(huán)境保護(hù)效果。該工藝主要通過(guò)添加外加劑的方式降低瀝青黏度，在較低溫度條件下，實(shí)現(xiàn)正常拌和與施工。其中，外加劑主要指的是表面活性劑，其能夠在膠結(jié)料中形成結(jié)構(gòu)性水膜。溫拌瀝青混合料的設(shè)計(jì)過(guò)程與熱拌瀝青混合料基本一致，關(guān)鍵在于溫度的把控，需要通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)確定。相對(duì)于熱拌瀝青施工，采用溫拌瀝青工藝能夠降低溫度約30～60℃，可以有效延長(zhǎng)施工時(shí)間，增加施工便利性和靈活性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，在寒冷地區(qū)、低溫季節(jié)的路面養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)施工中擁有廣闊的應(yīng)用前景[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路對(duì)道路條件要求較高，一旦產(chǎn)生道路病害，需要及時(shí)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，降低病害影響，延緩病害發(fā)展，提高公路使用性能和運(yùn)行壽命。在高速公路養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)施工中，應(yīng)積極采用新材料、新工藝，根據(jù)病害產(chǎn)生原因與發(fā)展規(guī)律，提高養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用水平，力求實(shí)現(xiàn)更好的綜合效益，實(shí)現(xiàn)高效養(yǎng)護(hù)、綠色養(yǎng)護(hù)效果。