沥青路面养护工艺的改进及专用机械的配套作业

孔繁宝

（山西省公路局 晋中分局，山西 晋中 030600）

相较水泥混凝土路面，沥青混凝土路面在施工、应用、养护和材料再生应用方面的诸多优势使其成为国内外高等级道路的主要路面结构形式，亦是道路日常养护工程的重点对象。

1 问题的提出

作为石油炼制的终端产品，沥青是一种较为典型的高分子有机材料，其内部化学成分的组成决定了其热容量较大且对外界温度有较好的吸收和集热特性。在沥青混合料中，由于沥青的黏结作用使得级配矿料能够良好地结合在一起并经合理的压实工艺后达到设定的应力强度。但由于长期处于车辆的反复作用和自然光候的影响之下，沥青路面出现各种各样的损坏往往是难以避免的。这些病害的表现形式多种多样，但以道路表面材料的松散、车辙、网裂、坑槽等为多见。路面病害必须及时处置，否则不仅会降低道路的通行质量，形成交通事故隐患，而且初始较小面积的损坏会迅速蔓延，甚至波及路面下部的承重基层，从而增加路面修补的难度和工程成本[1]。

2 道路建设的技术进步要求养护工艺和专用设备必须不断改进和完善

道路“三分在建，七分在养”，这个说法比较形象地表述了日常维护工作在道路交通事业中的重要作用，且已逐步成为交通行业技术和管理部门的共识。新世纪以来，许多路面新结构、新材料和新工艺的不断涌现并逐步在道路施工和养护工程中推广和规模应用，已成为国内外道路交通事业发展的重要标志之一，其中有代表性的有：

a）高性能路用沥青，特别是以 SBS、SBR、PE 及废旧橡胶轮胎制作的胶粉为改性剂的改性沥青和乳化改性沥青为代表的筑养路新材料的研发、制备和规模应用。

b）以沥青玛蹄脂（ SMA）、碾压混凝土（ RCC）和复合路面为代表的高承载能力路面的铺筑；以透水性（主要用于沥青混凝土材料）路面为代表的提升道路行车安全性能的新型路面结构的研发和推广等。

c）基于节能环保理念的以路面材料冷、热再生（就地再生和基地再生）为代表的材料循环再利用技术的不断完善等。

这些新技术和新工艺在道路建设和养护工程中的推广应用和逐步完善促进了道路交通事业的技术进步，有效提高了道路的承载能力、使用年限和车辆行驶的安全性，降低了道路早期病害的产生。同时，道路应力强度的提升也使长期沿用的养护工艺及其机械设备必须进行必要的改进以与之相适应。

2.1 改性沥青的使用对混合料制作和施工温度的影响

改性沥青的路用3项指标与普通沥青有明显不同[2]，特别是其软化点提高了30%左右，因此改性沥青混合料在制作、储存、运输和施工的整个过程中材料温度应较普通沥青制作的沥青混凝土材料高8℃～10℃，各工序点的温度量化值可见表1所示。

表1中对改性沥青混合料从制作到路面摊铺成型的整个施工过程所涉及的各相应工序温度进行了范围限定。为了保证施工质量（特别是保证达到施工规范要求的路面压实密实度），笔者建议当作业现场环境温度较高（大于等于30℃）时材料的温度值可取下限，反之应取上限为宜。

表1 改性沥青混合料各工序点工作温度 ℃

2.2 底层油涂覆对施工质量的影响

大多数沥青路面的病害处置都必须将病害部分的旧材料挖切后进行清除，使原路面形成矩形坑槽以便新混合料填充后经压实形成新的路面结构，但高温的新材料和处于大气环境下的原有路面往往形成120℃～130℃的温度差。为了保证新旧材料的良好结合，在病害处置过程中对挖切部位周边和底部的杂质进行彻底清理和底层油涂覆是十分重要的，清理的目的在于挖切创口部分不致存在松动的多余杂质，而后者是为了新旧材料之间的良好结合。长期以来，因为缺乏适用的专用设备，工程单位往往忽略底层油的涂覆，而改性沥青的使用又使混合料的温度较普通沥青混凝土材料明显提高，因此为了保证路面的养护质量，沥青路面的病害处置工序应进行下述优化是十分必要的：

目前，可用于底层油的材料很多，但高温沥青和常温乳化沥青的应用更为普遍，前者在使用时必须加热到120℃以上，因此工程成本较高；后者无需加热，但由于乳化沥青含有约50%左右的水，所以喷涂后应待水分蒸发（破乳）后才能填充新的沥青混合料，否则会影响养护质量。由于底层油的涂覆，新铺混合料能够与原有路面良好结合，明显提高其使用寿命。

2.3 沥青路面加热修补工艺的应用

路面加热修补可以使原有路面材料实现现场再生利用，其优点是不言而喻的[3]。但目前国内外普遍采用的加热机理大多为以天然气（CNG或LNG）为热源的可见光火焰加热。众所周知，火焰的温度通常高于1200℃，已大大高于沥青的闪点。特别是在野外道路施工环境下，受到外界自然条件的影响，路面加热温度很难准确掌握和稳定，加热作业往往造成路面材料的二次老化，严重影响路面修补的质量和使用寿命。有鉴于此，笔者认为在沥青路面养护工程中采用应特别慎重。近年来，微波加热技术逐步成熟，由于其具有穿透性好，加热效率高，被加热物体受热均匀[4]等优点，将是一种较好的路面加热方式。但目前在国际范围内，微波加热技术因磁控管冷却、元器件使用寿命和作业成本等方面有待提高和完善等原因，微波加热技术在道路工程中的规模应用还有待时日。

3 有关沥青路面多功能养护车工程应用的讨论

作为一种多功能工程车辆，养护车的基本配置使其能够完成沥青路面病害修复的全过程。基于养护车设计研发的经验和工程应用的实际情况，笔者就沥青路面多功能养护车的工程应用提出如下意见：

a）养护车的“多功能”并非越多越好，关键是其功能应“适用”和“够用”。如上所述，养护车具有综合多功能是必要的（如笔者参与研发的LLB-6T冷补型多功能养护车*就是基于和围绕沥青混凝土路面的就地冷再生工艺而配置相应的设备），这是基于道路病害修补作业的多工序而来，但“多”必须以“够”为原则。比如，有的养护车为了追求功能齐全，装设了路基养护设备，甚至加设护栏清洗、交通标志安装等作业设施，看起来功能多了，但这些装置并非路面养护范畴，其作业质量和效率也难以与相应的专业设备相较，却使养护车整机布置臃肿，动力驱动和机械传动过于复杂，制作、采购和使用成本大大提高。

b）所谓“技术含量”并非越高越好。沥青路面的养护，特别是道路病害的修补毕竟是一种较为粗放型的工程作业，在追求高技术含量和“技术适用”及“性能可靠”之间，笔者认为后者更值得推崇。如此理念并不代表对高技术的摒弃，更不是将它们对立起来，而是必须找出高技术和适用可靠之间的平衡，即某些技术尚未完善时，其推广应用应慎重对待为好。最典型的例子即是有关沥青路面的加热技术（见前述），在其作业过程中材料的二次老化和现场人工拌合的材料均匀度等问题仍需继续探讨和完善。

c）目前阶段，并非“价高”就一定与适用、好用和作业的高效率成正比。如沥青路面的病害绝大多数是较小的局部损坏，使用10～12 kN的小型振动压路机完全能够达到压实密实度要求，而有些养护车却配备了大中型压路机不仅意义不大，而且增加了作业成本（某些养护车甚至将压实机具与整车底盘连接为一体，不仅作业成本高，而且使用很不方便）；采用镐挖路面和滚筒加热材料再生工艺的中小型养护车并不比采用路面加热后现场拌合摊铺工艺的大型养护车作业效果差，但其设备制作和采购成本仅是后者的20%～30%。

d）养护车的机械操作和维护保养应尽量适应我国道路养护人员的接受能力和使用方便性，较复杂的操作要领应进行必要的培训使之熟练掌握，而操作人员对机械掌握的熟练程度与作业质量和工程效率的高低息息相关。

文中*：山西省公路局晋中分局研发，山西省科技进步二等奖。