瀝青混合料再生預(yù)制件在公路附屬工程中應(yīng)用的可行性分析

詹世佐，楊宇婷

(1.遼寧新發(fā)展公路科技養(yǎng)護(hù)有限公司 沈陽市 110103；2.沈陽城市建設(shè)學(xué)院 沈陽市 110167)

0 引言

現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，而交通事業(yè)是推動地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要動力，公路工程占據(jù)的地位也隨之不斷提升，建設(shè)里程不斷增長。根據(jù)交通運(yùn)輸部數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，截止到2020年底，我國公路總里程519.81萬公里，高速公路總里程16.10萬公里[1]，其中，瀝青路面占比超過80%[2-3]。

隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，部分公路的重載、超載現(xiàn)象十分嚴(yán)重，加之自然環(huán)境因素的影響，瀝青鋪裝的實(shí)際使用年限無法達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范要求，期間需進(jìn)行多次維修，在此過程中，將產(chǎn)生大量的瀝青混合料回收料。據(jù)估計(jì)，在我國“十三五”期間，公路養(yǎng)護(hù)工程產(chǎn)生瀝青銑刨料超過40億噸[4]。如此龐大的瀝青舊料數(shù)量，若直接廢棄必將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，所以如何有效利用這部分資源，是今后公路養(yǎng)護(hù)工程亟待解決的難題之一。

結(jié)合以上背景，提出瀝青混合料回收料(Reclaimed Asphalt Pavement，RAP)循環(huán)再生的新思路：以廠拌熱再生為技術(shù)支撐，將RAP預(yù)制成為路緣石、排水溝、泄水槽等構(gòu)件，應(yīng)用于公路附屬設(shè)施養(yǎng)護(hù)維修工程。

1 再生瀝青混合料預(yù)制件技術(shù)可行性分析

1.1 傳統(tǒng)水泥材料構(gòu)件的缺點(diǎn)

長期以來，路面附屬工程中的排水設(shè)施、邊坡防護(hù)等構(gòu)件多采用水泥基材料，雖然水泥混凝土構(gòu)件已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化預(yù)制生產(chǎn)，質(zhì)量控制及施工工藝也逐漸完善和成熟[5]，但通過大量應(yīng)用實(shí)例表明，水泥基預(yù)制件有著以下缺點(diǎn)：

(1)生產(chǎn)質(zhì)量方面：水泥材料的預(yù)制件在制作過程易出現(xiàn)外觀缺陷，質(zhì)量難以控制，同時養(yǎng)生時間較長，流水線生產(chǎn)時需要大量模具進(jìn)行輪換，拆模過程易出現(xiàn)破損情況。

(2)耐久性能方面：在北方寒冷地區(qū)，水泥材料構(gòu)件在經(jīng)過冬季、春季的凍融作用后，會出現(xiàn)露骨、斷裂、粉化等病害情況，同時冬季除冰鹽、融雪劑的侵蝕作用，使得水泥材料構(gòu)件的病害快速發(fā)展[6]，影響著道路工程相關(guān)附屬設(shè)施的使用品質(zhì)和美觀效果。

(3)日常養(yǎng)護(hù)方面：水泥材料本身的特性決定了預(yù)制件出現(xiàn)病害后，維修恢復(fù)難度大，裂縫難以根治，表面薄層罩面效果不良，修補(bǔ)處極易再次斷裂、破損，且維修成本較高[7]。

1.2 傳統(tǒng)再生技術(shù)的局限性

目前，道路工程中再生瀝青混合料技術(shù)主要應(yīng)用于路面鋪裝材料，包括柔性基層及面層結(jié)構(gòu)[8]。根據(jù)現(xiàn)階段研究進(jìn)展，用于路面結(jié)構(gòu)的RAP摻配比例一般為30%以下[9]，這是由于新拌混合料中隨著RAP摻量的提高，各項(xiàng)性能衰減嚴(yán)重[10]，無法滿足現(xiàn)行規(guī)范中對于再生混合料相關(guān)性能指標(biāo)的要求，所以仍然有很大一部分廢棄瀝青混合料無法充分利用。

1.3 再生瀝青混合料預(yù)制件的技術(shù)優(yōu)勢

(1)再生瀝青混合料預(yù)制件成型工藝簡單，生產(chǎn)質(zhì)量較高，安裝快速、便捷，后期養(yǎng)護(hù)難度小，相比傳統(tǒng)水泥材料，它的耐久性大幅度提高，從根本上解決了傳統(tǒng)水泥構(gòu)件的病害問題，而且不需要養(yǎng)生，節(jié)省了大量的模具，降低生產(chǎn)成本。

(2)再生瀝青混合料預(yù)制件應(yīng)用于道路附屬設(shè)施中時，主要承受填土壓力、水壓力等作用，相比路面材料承受的車輛荷載而言，其荷載值較小，可適當(dāng)降低各項(xiàng)指標(biāo)要求，為大幅度提高RAP的摻量提供了前提條件。根據(jù)目前研究進(jìn)展，RAP摻量已達(dá)到70%～90%，有效解決了傳統(tǒng)再生技術(shù)對于RAP利用率低的問題。

(3)再生瀝青混合料預(yù)制件使得舊料再生循環(huán)利用，是一種綠色、環(huán)保的新技術(shù)，不僅大幅度節(jié)省砂石材料等資源，同時減少工程造價，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。

2 再生瀝青混合料預(yù)制件的技術(shù)特點(diǎn)

(1)再生混合料生產(chǎn)方式：首先將回收的RAP進(jìn)行機(jī)械破碎，根據(jù)級配設(shè)計(jì)要求篩分成不同粒徑組成，根據(jù)預(yù)制件的尺寸要求，選取不同規(guī)格的舊料，使級配組成滿足密級配瀝青混合料的要求。根據(jù)RAP中瀝青含量和集料質(zhì)量情況，加入再生劑，必要時加入部分新瀝青、新集料。

(2)預(yù)制構(gòu)件成型方式：以傳統(tǒng)的廠拌熱再生為技術(shù)支撐，將混合料按要求攪拌均勻后，按計(jì)算填料質(zhì)量裝入不同構(gòu)件的鋼制模具，成型方式采用振動壓實(shí)，溫度降低至50℃以下時即可脫模。

(3)技術(shù)指標(biāo)測試：預(yù)制件在使用過程中多存在于涉水環(huán)境，為保證良好的抗水損害性能，空隙率要求控制在3.0%以下，以提高其密實(shí)度。以京哈高速(沈山段)路面中修工程銑刨料為原材料，預(yù)制件的相關(guān)實(shí)測指標(biāo)如表1。

(4)施工工藝：再生瀝青混合料預(yù)制件的施工工藝與傳統(tǒng)水泥、石材構(gòu)件的施工工藝基本相同，不同點(diǎn)主要在于構(gòu)件間接縫勾縫材料的選擇。由于水泥砂漿材料與瀝青基材料的粘結(jié)性較差，所以勾縫處理時采用瀝青基冷灌縫膠。其他施工工藝和檢測標(biāo)準(zhǔn)與傳統(tǒng)工藝一致。

表1 再生瀝青混合料預(yù)制件技術(shù)指標(biāo)實(shí)測結(jié)果

(5)應(yīng)用領(lǐng)域：再生瀝青混合料預(yù)制件相比水泥制品，它具有良好的力學(xué)性能、耐久性能，尤其在北方寒冷地區(qū)，防鹽蝕(融雪劑、除冰鹽)能力強(qiáng)，可有效改善傳統(tǒng)水泥構(gòu)件的病害頻發(fā)且難以修復(fù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，可應(yīng)用領(lǐng)域包括：

①公路工程：路緣石、泄水槽、排水溝、邊坡防護(hù)等構(gòu)件的修復(fù)養(yǎng)護(hù)。

②市政工程：人行步道鋪裝(瀝青磚)、綠化帶邊緣防護(hù)、排水設(shè)施、路邊(緣)石等構(gòu)件的修復(fù)養(yǎng)護(hù)。

3 再生瀝青混合料預(yù)制件應(yīng)用情況

2018年以來，再生瀝青混合料預(yù)制件已成功應(yīng)用于在遼、吉、黑三省高速公路部分附屬設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目中，包括在路緣石、排水溝、泄水槽、邊坡防護(hù)等部位采用預(yù)制件進(jìn)行更換，目前應(yīng)用效果良好。

3.1 遼寧沈山高速預(yù)制路緣石、泄水槽應(yīng)用情況

沈山高速原有路緣石為現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件，目前部分路段路緣石受雨水、融雪劑等侵蝕及凍脹作用，形成了構(gòu)件表面集料剝離、露骨、斷裂等典型病害，已嚴(yán)重影響到路面的排水及整體美觀效果，見圖1。2018年開始，對部分段落(約150km)采用再生瀝青預(yù)制件對原有的水泥路緣石、泄水槽進(jìn)行更換與改造，經(jīng)過2年的運(yùn)營，整體效果良好，未出現(xiàn)變形、塌陷及破損情況，豎向具有較高強(qiáng)度，整體性較好，見圖2。

圖1 沈山高速原路緣石及泄水槽病害情況

圖2 再生路緣石及泄水槽預(yù)制件鋪筑效果

3.2 吉林長余高速泄水槽應(yīng)用情況

本項(xiàng)目依托吉林省長余高速改擴(kuò)建工程，在部分路段新建再生瀝青預(yù)制泄水槽超過5000m。該工程已于2020年7月建設(shè)完成，經(jīng)過1年的使用，排水能力滿足使用要求，構(gòu)件表面無明顯病害，整體穩(wěn)定性良好，見圖3。

圖3 吉林省長余高速公路再生預(yù)制件應(yīng)用效果

3.3 黑龍江哈爾濱繞城高速路肩板、排水溝應(yīng)用情況

本實(shí)施路段位于哈爾濱市繞城高速公路，對段落內(nèi)路肩板、排水溝等水泥構(gòu)件進(jìn)行更換，共計(jì)應(yīng)用長度達(dá)到10km。該工程已于2018年至2019年相繼完成，目前再生預(yù)制件應(yīng)用情況良好，雨季時無淤積、水毀等情況，泄水能力滿足使用要求。經(jīng)過2個凍融期，構(gòu)件未出現(xiàn)裂縫、斷裂等病害。構(gòu)件間灌縫材料防水效果良好，詳見圖4、圖5。

圖4 哈爾濱繞城高速原泄水槽病害情況

圖5 哈爾濱繞城高速再生預(yù)制排水溝構(gòu)件應(yīng)用效果

4 結(jié)論

(1)再生瀝青混合料預(yù)制件應(yīng)用技術(shù)的實(shí)施體現(xiàn)了資源節(jié)約、節(jié)能高效的建養(yǎng)理念，通過廠拌熱再生及振動壓實(shí)工藝成型后，預(yù)制件相關(guān)性能良好，符合低能耗、低排放、低污染、循環(huán)再利用的發(fā)展道路，具有廣闊的應(yīng)用前景，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。

(2)通過大量依托工程應(yīng)用情況表明，該技術(shù)可有效恢復(fù)公路附屬設(shè)施的使用功能和美觀效果，有效地改善了傳統(tǒng)水泥制品病害反復(fù)且難以修復(fù)的情況，相關(guān)構(gòu)件具有良好的耐久性、耐腐蝕性，大幅度提高了公路工程附屬設(shè)施的使用性能與美觀效果。

(3)再生瀝青混合料預(yù)制件應(yīng)用技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)，研發(fā)理念體現(xiàn)了時代性、前瞻性和引領(lǐng)性，開拓了再生技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域，為推動綠色交通發(fā)展起到積極的示范作用。