高速公路养护专项施工新材料新工艺的应用

2024-04-27李济杰

工程建设与设计 2024年6期

李济杰

（山东高速集团青岛发展有限公司，山东青岛 266000）

1 高速公路养护专项施工新材料的应用

1.1 扩张网

扩张网是一种以金属板材为原材料，经过机械切缝、拉伸、压平等工艺制成的扩张到原来数倍面积的金属孔状网面，孔洞率较大，延展性较好，轻质便利，而且孔洞形状可以根据需求制定，常见的有三角形、六边形、菱形、鱼鳞形等，在装饰装修、机械制造、基坑护坡等方面均有一定的应用。由于扩张网具有良好的抗拉、耐久、防火、防腐、耐候等性能，将其应用到混凝土基层补强、道路铺装等公路养护施工中，能够产生较好的效果。扩张网施工简单，可以与混凝土产生较好的黏结力，能够有效达到防裂、防震目的。在桥面铺装中应用扩展网，可以降低结构自重，提高结构整体性，减少材料使用量，有效延长道路的使用寿命。

1.2 沥青改性剂

由于传统沥青材料具有高温流淌、低温脆裂的弱点，温度稳定性较差，延展率不高，所以，通常会添加沥青改性剂提高沥青材料的使用性能。沥青改性剂主要包括橡胶改性剂、塑料改性剂、纤维改性剂等类型。其中，橡胶改性剂应用最为广泛，但在实际应用中存在着一定的局限性。纤维改性剂同样能改善沥青的热稳定性，聚酯纤维是一种轻质、高强、耐久的材料，在沥青混合料中掺入聚酯纤维不仅会对沥青产生一定的吸附力，提高沥青膜的稳定性，延缓沥青老化速度，而且聚酯纤维随机分布，大大增加了沥青与矿料之间的黏附性和握裹力，有效抵抗路面开裂时产生的内部应力，从而减少裂缝的产生。同时，聚酯纤维具有较好的高温稳定性与耐候性，可以降低沥青混合料的温度敏感性。另外，抗车辙剂也是一种沥青改性剂，能够有效预防沥青路面车辙病害，在沥青混合料搅拌过程中直接加入，能够起到嵌挤、加筋、胶结、变形恢复等作用，特别适用于高速公路高温地区、重要交通路段的道路养护。随着材料科学的不断发展，越来越多的沥青改性剂得以实践应用，沥青混合料的性能不断优化，在高速公路工程建设中发挥着越来越重要的作用[1]。

1.3 APR还原再生剂

沥青还原剂是道路养护施工中常用的材料，可以有效延缓路面性能退化，延长道路使用寿命，将专用还原剂喷洒到已经老化的沥青路面上，可以还原表面已经发生老化的沥青膏体，并对未老化的沥青产生保护作用。

APR 还原再生剂，即全渗透型还原再生剂，能够实现不需铣刨的再生，可补充沥青中被氧化的饱和烃部分，使已经老化、氧化、硬化的沥青层重新软化，让道路恢复柔韧性和延展性，提升沥青的活性，以及路面防水和防侵蚀功能，达到修复老化沥青的目的。APR 还原再生剂具有较强的渗透能力，可以渗透到路面表层深处，并以流体形式存在，在车辆荷载的作用下，会持续下渗，将路面裂缝中的空气不断排出，使沥青混合料的内部黏结力更强。

1.4 纤维增强混凝土

在许多路面修复工程中，一般采用沥青混凝土或普通水泥进行施工，这两种方式都有一定的不足之处。沥青混凝土受温度波动影响较大，使用寿命较短；普通水泥容易开裂，需要留设接缝，而且要保证路面宽度。钢纤维增强混凝土是一种在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢筋纤维形成的新型多相复合材料，这些钢纤维能够有效阻止裂缝的形成和扩展，从而改善混凝土的力学性能。根据相关研究表明，普通钢纤维混凝土比普通混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度均能提高一半以上，也能大幅度提升抗压韧性。使用钢纤维增强混凝土代替沥青混凝土和普通水泥，不仅能够提高路面修复效果，提升混凝土使用性能，从而降低道路面层厚度，还可以增大伸缩缝设置间距，降低对施工工艺的要求，达到节约成本、提高质量、加快速度的施工目的。钢纤维的掺量要根据施工需求科学设计，通过增加长径比、改善基体黏结性、调整纤维形状等方式，都可以起到混凝土增强效果。

1.5 聚合物修补材料

聚合物修补材料是一种高分子复合材料，使用先进工艺和科学配方制成，具有高黏结性、耐腐蚀、耐磨、抗疲劳等优点，能够对道路病害部位起到很好的支撑与补强作用，适用于各种道路破损情况的养护，如裂缝、面板破损、坑槽等，尤其是在桥梁工程养护专项施工中，能够发挥更多的作用。混凝土桥面破坏会造成钢筋锈蚀问题，在冬季，除雪剂的使用加剧了钢筋腐蚀程度，而聚合物材料的优越性能可以降低碳化作用、电化学腐蚀，达到修补破损、保护钢筋的目的，使道路使用性能得到明显提升。

2 高速公路养护专项施工新工艺的应用

2.1 沥青再生工艺

利用沥青再生工艺能够充分利用原有道路结构破坏产生的废弃材料，经过回收处理后，实现资源循环利用价值，减少养护专项施工新材料的使用量。沥青再生工艺可以分为厂拌热再生、厂拌冷再生、现场热再生、现场冷再生。

厂拌热再生工艺具有良好的适用性，能够在各种公路养护工程中应用。将铣刨后的废旧材料运输到工厂，进行破碎、筛分处理，添加再生剂、新集料、沥青等材料，开展拌和作业，用于路面养护工程，能够满足路用性能指标，具备较强的抗车辙能力。

厂拌冷再生工艺主要应用在基层施工中，将废旧材料用作稳定土骨料，没有对旧沥青充分有效利用，比较适用于无法热再生回收的情况，有利于解决固体废弃物污染问题。

现场热再生工艺不需要运输到厂内，可以就地实现旧沥青混凝土的再生利用，但需要使用大型机械设备实现一系列操作流程，存在一定的局限性。

现场冷再生工艺对高等级路面不适用，适用范围相对较窄。在选择沥青再生工艺时，基于半刚性基层的沥青混凝土路面病害，一般表现为表层病害和结构性病害，具有离散性的特点，所以，采用厂拌工艺更为合适，有利于保证沥青混合料再生质量和效率，减少更多病害的产生[2]。

2.2 微表处工艺

微表处工艺是一种在稀浆封层的基础上发展而来的预防性养护工艺，使用一定配比的集料、填料、水、聚合物改性沥青、外加剂拌制而成的混合料，将其均匀洒布在路面上，具有防水、耐磨、防滑、平整等功能，适用于高速公路预防性养护专项施工，有利于提高路面的使用性能，延长道路使用寿命，快速实现轻微病害填补修复的效果。

根据性能划分，微表处工艺可以分为A、B 两个等级，对于高速公路等级要求较高的道路，一般采用A 级微表处。在配合比设计上，通过试验确定最佳沥青用量，并通过混合料拌和时间试验和黏聚力试验，初步确定其他材料用量，选用的集料需要满足级配设计要求，石料要干净、耐磨、坚固，必须根据相关技术规程，结合气候条件、工程特点、施工条件等综合因素，合理调整不同材料用量，提高设计和施工效果。

利用微表处工艺进行养护的效果对原路面情况依赖较大，由于厚度较薄，发挥不了承重性结构作用，只能当作磨耗层、保护层、防水层使用，针对结构性破坏、坑槽等病害实现预处理的目的。随着技术应用的不断成熟，微表处工艺得到了快速的发展，纤维微表处添加了纤维材料，能够改善沥青胶体布局，一定程度上抑制了反射裂缝的出现，低噪声微表处工艺是在微表处养护工艺的基础上研发的新技术，能够显著降低交通运行噪声，提高路面行车舒适性。

2.3 雾封层工艺

雾封层是通过喷洒设备将流体状材料喷洒到沥青路面，起到封闭路面孔隙、稳定松散集料的作用，促进老化沥青路面的快速修复。当沥青路面产生严重网裂缝时，在裂缝发展相对稳定后，可以采用雾封层工艺进行处理。当原有路面出现松散、麻面、脱落等病害时，而且结构强度没有明显降低，可以通过雾封层工艺黏结松散集料，改善路面外观。当原有路面渗水系数较高，路面结构保持初始强度时，也可以采用雾封层处理，能够有效起到防水、防渗作用，降低水损坏程度。

雾封层材料中的功能助剂能够发挥桥梁作用，将集料与新旧沥青有效结合，从而提高整体黏结性。选择雾封层的材料时，要充分关注防水性能、黏附性能、施工性能、耐高温性能以及其他性能。

通过洒布车的喷洒雾化系统、自动计量系统、加热辅助系统进行施工，能够提高施工精度，避免洒布不匀、管道堵塞等问题。施工前，要做好原路面的检测工作，在保证原有结构能够满足抗滑要求的前提下，才能使用雾封层工艺。同时，要检测路面透水率，提前除掉积水，可以采用高压冲洗和高压吹风的方式进行路面清理。科学合理划分施工段，通过现场试验的方式，调整相关技术指标，找到最佳施工方案。在喷洒施工时，需要安排专业人员进行操作和检查，实时监测施工情况，根据路面透水率确定洒布次数。根据防护剂固化程度确定洒布时间间隔，保证层间养护效果。在没有固化前，要避免遭受雨水冲洗，创造合适的温度、湿度条件，有利于提高施工质量、加快施工速度。

2.4 沥青温拌工艺

以往的沥青路面施工一般采用热拌沥青工艺，需要控制混合料拌制温度，可能会超过160 ℃，摊铺、碾压温度也需要达到120 ℃以上，在加热拌和过程中需要消耗一定的能量，而且在拌和、摊铺、碾压过程中都会排放沥青烟，造成废气污染。从绿色施工的角度出发，采用温拌沥青工艺能够达到良好的节能降耗与环境保护效果。该工艺主要通过添加外加剂的方式降低沥青黏度，在较低温度条件下，实现正常拌和与施工。其中，外加剂主要指的是表面活性剂，其能够在胶结料中形成结构性水膜。温拌沥青混合料的设计过程与热拌沥青混合料基本一致，关键在于温度的把控，需要通过科学实验确定。相对于热拌沥青施工，采用温拌沥青工艺能够降低温度约30～60℃，可以有效延长施工时间，增加施工便利性和灵活性，具有良好的经济效益和环保效益，在寒冷地区、低温季节的路面养护专项施工中拥有广阔的应用前景[3]。