瀝青混合料再生預制件在公路附屬工程中應用的可行性分析

詹世佐，楊宇婷

(1.遼寧新發展公路科技養護有限公司 沈陽市 110103；2.沈陽城市建設學院 沈陽市 110167)

0 引言

現階段，我國經濟迅猛發展，而交通事業是推動地區經濟發展的重要動力，公路工程占據的地位也隨之不斷提升，建設里程不斷增長。根據交通運輸部數據統計顯示，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]。

隨著區域經濟的發展，部分公路的重載、超載現象十分嚴重，加之自然環境因素的影響，瀝青鋪裝的實際使用年限無法達到現行規范要求，期間需進行多次維修，在此過程中，將產生大量的瀝青混合料回收料。據估計，在我國“十三五”期間，公路養護工程產生瀝青銑刨料超過40億噸[4]。如此龐大的瀝青舊料數量，若直接廢棄必將造成嚴重的環境污染和資源浪費，所以如何有效利用這部分資源，是今后公路養護工程亟待解決的難題之一。

結合以上背景，提出瀝青混合料回收料(Reclaimed Asphalt Pavement，RAP)循環再生的新思路：以廠拌熱再生為技術支撐，將RAP預制成為路緣石、排水溝、泄水槽等構件，應用于公路附屬設施養護維修工程。

1 再生瀝青混合料預制件技術可行性分析

1.1 傳統水泥材料構件的缺點

長期以來，路面附屬工程中的排水設施、邊坡防護等構件多采用水泥基材料，雖然水泥混凝土構件已實現標準化、規模化預制生產，質量控制及施工工藝也逐漸完善和成熟[5]，但通過大量應用實例表明，水泥基預制件有著以下缺點：

(1)生產質量方面：水泥材料的預制件在制作過程易出現外觀缺陷，質量難以控制，同時養生時間較長，流水線生產時需要大量模具進行輪換，拆模過程易出現破損情況。

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

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

1.2 傳統再生技術的局限性

目前，道路工程中再生瀝青混合料技術主要應用于路面鋪裝材料，包括柔性基層及面層結構[8]。根據現階段研究進展，用于路面結構的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，各項性能衰減嚴重[10]，無法滿足現行規范中對于再生混合料相關性能指標的要求，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 再生瀝青混合料預制件的技術優勢

(1)再生瀝青混合料預制件成型工藝簡單，生產質量較高，安裝快速、便捷，后期養護難度小，相比傳統水泥材料，它的耐久性大幅度提高，從根本上解決了傳統水泥構件的病害問題，而且不需要養生，節省了大量的模具，降低生產成本。

(2)再生瀝青混合料預制件應用于道路附屬設施中時，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，可適當降低各項指標要求，為大幅度提高RAP的摻量提供了前提條件。根據目前研究進展，RAP摻量已達到70%～90%，有效解決了傳統再生技術對于RAP利用率低的問題。

(3)再生瀝青混合料預制件使得舊料再生循環利用，是一種綠色、環保的新技術，不僅大幅度節省砂石材料等資源，同時減少工程造價，經濟效益和社會效益顯著。

2 再生瀝青混合料預制件的技術特點

(1)再生混合料生產方式：首先將回收的RAP進行機械破碎，根據級配設計要求篩分成不同粒徑組成，根據預制件的尺寸要求，選取不同規格的舊料，使級配組成滿足密級配瀝青混合料的要求。根據RAP中瀝青含量和集料質量情況，加入再生劑，必要時加入部分新瀝青、新集料。

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

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

(4)施工工藝：再生瀝青混合料預制件的施工工藝與傳統水泥、石材構件的施工工藝基本相同，不同點主要在于構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準與傳統工藝一致。

表1 再生瀝青混合料預制件技術指標實測結果

(5)應用領域：再生瀝青混合料預制件相比水泥制品，它具有良好的力學性能、耐久性能，尤其在北方寒冷地區，防鹽蝕(融雪劑、除冰鹽)能力強，可有效改善傳統水泥構件的病害頻發且難以修復的應用現狀，可應用領域包括：

①公路工程：路緣石、泄水槽、排水溝、邊坡防護等構件的修復養護。

②市政工程：人行步道鋪裝(瀝青磚)、綠化帶邊緣防護、排水設施、路邊(緣)石等構件的修復養護。

3 再生瀝青混合料預制件應用情況

2018年以來，再生瀝青混合料預制件已成功應用于在遼、吉、黑三省高速公路部分附屬設施建設項目中，包括在路緣石、排水溝、泄水槽、邊坡防護等部位采用預制件進行更換，目前應用效果良好。

3.1 遼寧沈山高速預制路緣石、泄水槽應用情況

沈山高速原有路緣石為現澆混凝土構件，目前部分路段路緣石受雨水、融雪劑等侵蝕及凍脹作用，形成了構件表面集料剝離、露骨、斷裂等典型病害，已嚴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)采用再生瀝青預制件對原有的水泥路緣石、泄水槽進行更換與改造，經過2年的運營，整體效果良好，未出現變形、塌陷及破損情況，豎向具有較高強度，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制件鋪筑效果

3.2 吉林長余高速泄水槽應用情況

本項目依托吉林省長余高速改擴建工程，在部分路段新建再生瀝青預制泄水槽超過5000m。該工程已于2020年7月建設完成，經過1年的使用，排水能力滿足使用要求，構件表面無明顯病害，整體穩定性良好，見圖3。

圖3 吉林省長余高速公路再生預制件應用效果

3.3 黑龍江哈爾濱繞城高速路肩板、排水溝應用情況

本實施路段位于哈爾濱市繞城高速公路，對段落內路肩板、排水溝等水泥構件進行更換，共計應用長度達到10km。該工程已于2018年至2019年相繼完成，目前再生預制件應用情況良好，雨季時無淤積、水毀等情況，泄水能力滿足使用要求。經過2個凍融期，構件未出現裂縫、斷裂等病害。構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制排水溝構件應用效果

4 結論

(1)再生瀝青混合料預制件應用技術的實施體現了資源節約、節能高效的建養理念，通過廠拌熱再生及振動壓實工藝成型后，預制件相關性能良好，符合低能耗、低排放、低污染、循環再利用的發展道路，具有廣闊的應用前景，經濟和社會效益顯著。

(2)通過大量依托工程應用情況表明，該技術可有效恢復公路附屬設施的使用功能和美觀效果，有效地改善了傳統水泥制品病害反復且難以修復的情況，相關構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施的使用性能與美觀效果。

(3)再生瀝青混合料預制件應用技術屬國內首創，研發理念體現了時代性、前瞻性和引領性，開拓了再生技術新的應用領域，為推動綠色交通發展起到積極的示范作用。