路面多功能養(yǎng)護車作業(yè)工藝的改進

靳 煒

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程系，山西 太原 030031）

目前，瀝青混凝土路面已成為國內(nèi)外高等級公路的主要路面結(jié)構(gòu)形式。在使用過程中，由于以車輛為主的各種荷載的反復(fù)作用及自然光候的長年影響，瀝青路面會出現(xiàn)以縱橫網(wǎng)裂、坑槽、擁包和松散為主要表現(xiàn)形式的多種多樣的損壞。這些道路病害必須及時處理，否則會嚴重影響道路的服務(wù)質(zhì)量，亦是交通事故的主要安全隱患之一。同時，小的局部損壞會影響道路的整體強度和穩(wěn)定性，使得這些病害向周邊迅速擴大，甚至影響到路面下部的水穩(wěn)基層，從而大大提高道路修復(fù)的難度和工程成本。因此，及時處置路面損壞是維護和保證道路正常服務(wù)的關(guān)鍵之一。

1 采用多功能養(yǎng)護車完成道路的日常養(yǎng)護作業(yè)已成為道路管養(yǎng)部門的共識

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，在道路交通領(lǐng)域許多新型路面結(jié)構(gòu)、施工工藝和筑路材料的出現(xiàn)和推廣應(yīng)用，成為道路交通事業(yè)發(fā)展和技術(shù)進步的重要標(biāo)志。

1.1 新型路面結(jié)構(gòu)、施工工藝和筑路材料

a）以瀝青瑪蹄脂（SMA）、高碾壓混凝土（RCC）和高強度復(fù)合路面為代表的高承載能力道路的研究、設(shè)計和工程實施。

b）以SBS、SBR、PE及橡膠粉等為改性劑的改性瀝青為代表的道路新材料的開發(fā)和應(yīng)用。

c）以路面銑刨、碎石同步封層、瀝青路面就地再生等新技術(shù)為代表的道路養(yǎng)護新工藝及其專用裝備的規(guī)模推廣和工程應(yīng)用等。

1.2 現(xiàn)代型養(yǎng)護車的基本組成

這些新工藝、新技術(shù)推廣應(yīng)用的直接結(jié)果，不僅大大促進了公路事業(yè)的技術(shù)進步，提高了道路的承載能力和使用壽命[1]，促進了節(jié)能環(huán)保型養(yǎng)護理念的建立和發(fā)展，也使我國長期沿用的道路養(yǎng)護工藝必須進行必要的改進以與之相適應(yīng)。新世紀(jì)以來，采用多功能養(yǎng)護車完成道路的日常養(yǎng)護作業(yè)已成為道路管理和工程部門的共識。作為一種多功能工程車輛，養(yǎng)護車能夠以自己良好的機動性能和多功能車載設(shè)備快速完成路面病害修復(fù)的全過程，且盡可能減少道路修復(fù)作業(yè)對交通流的影響?，F(xiàn)代型養(yǎng)護車的基本組成為：

a）自行式（一般為通用二類汽車底盤）或拖車底盤；

b）瀝青舊路面的切割、鏟挖和材料收集；

c）乳化瀝青或普通瀝青（須具備加熱和保溫性能）裝載及定量加入系統(tǒng)（滿足材料的油石配比需求）；

d）路面材料滾筒（跌落）式加熱攪拌裝置。隨著筑路材料的快速升級，強制攪拌裝置的配置將成為優(yōu)選方案；

e）隨車壓實機具及其升降裝置；

f）其他必要的隨機作業(yè)工具等。

這些作業(yè)裝置集于一車，由電力或液壓傳動方式進行獨立驅(qū)動，它們的互相協(xié)同配合作業(yè)能夠完成瀝青路面損壞修復(fù)的全過程。

2 養(yǎng)護工藝及作業(yè)工序的改進

道路的養(yǎng)護，特別是瀝青路面病害的處置是一個較為復(fù)雜的工藝過程。能否以合理的施工方法完成作業(yè)，直接影響到作業(yè)效果，特別是修復(fù)部分的服務(wù)壽命?？v觀我國目前路面養(yǎng)護車的使用現(xiàn)狀和作業(yè)效果，不難發(fā)現(xiàn)一些工藝缺陷仍然存在，雖然養(yǎng)護車本身的某些配置并非理想，但注重作業(yè)工藝的改進和逐步優(yōu)化是十分必要的。

2.1 路面病害挖切前的表面處置

暴露在外的路面表層直接承受各種自然光候的影響，也是接受各種外界雜質(zhì)最多的部位，這在鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路和煤炭及礦石運輸路段表現(xiàn)更甚。有鑒于此，在路面病害挖切前對其表面進行較為徹底的清掃，能夠基本杜絕這些雜質(zhì)滲入路面下部影響修復(fù)質(zhì)量，同時被挖切的路面舊材料的雜質(zhì)含量得到有效的控制，為這些材料的高質(zhì)量再生利用創(chuàng)造條件。

2.2 病害挖切后創(chuàng)口的雜質(zhì)清理和新料填充前的底層油涂覆

有些單位在道路修復(fù)作業(yè)時常常忽略病害挖切后創(chuàng)口部分的雜質(zhì)清理和新料填充前的底層油涂覆。路面病害部分被挖切并將其鏟出創(chuàng)口部位后，其挖切創(chuàng)面會存留一些松散物料，若不進行清理，這些松散物料將會留存在原路面和新填充材料之間而形成不穩(wěn)定的夾層；而由于新填充材料與原路面的溫差較大，若沒有底油對挖切創(chuàng)口的涂覆，會使新填充材料與原路面層間缺乏較好的銜接條件。因此，為了保證新、舊瀝青混合料的良好結(jié)合，形成共同的承壓體，保證這兩項工序的實施是十分必要的（在某些通車年限較長和材料老化較為嚴重的路段的重要性更為突出）。所以，相關(guān)道路病害修復(fù)工序應(yīng)予必要的改進，即：處理部位表面清掃→路面病害挖切→清理創(chuàng)口舊材料→創(chuàng)口邊側(cè)和底部清掃→涂覆底層油→新料填充→壓實成型。

重視雜質(zhì)清理和底層油涂覆工序能夠有效提高瀝青路面的修復(fù)質(zhì)量。筆者曾在汾離、太舊、晉焦等高速和國道108、忻（州）臺（五臺）等國道干線進行專題調(diào)研，發(fā)現(xiàn)增加底層油涂覆工序能夠使其服務(wù)壽命提高兩倍以上，同時由于提高了挖切創(chuàng)口四周邊側(cè)的原路面材料與新填充材料料的結(jié)合強度，使得新、舊路面保持良好的平整度和行車穩(wěn)定性。

2.3 底層油涂覆以乳化瀝青材料為首選

乳化瀝青在常溫下呈液態(tài)，由于其常溫液態(tài)流動性的特點，乳化瀝青已在國內(nèi)外道路工程中得到廣泛的應(yīng)用[2]。與普通瀝青（包括各種改性瀝青）相較，因為無需在運輸和使用過程中進行加熱，其使用方便性大大提高，特別是以乳化瀝青作為底層油涂覆將明顯降低路面病害修復(fù)工程的作業(yè)成本。雖然，乳化瀝青自身含有50%左右的水分，其破乳需要一定的過程，但作為黏結(jié)層的底層油涂覆厚度較小（通常不超過0.5 mm），而瀝青路面養(yǎng)護工程大多在氣溫較高的夏秋季節(jié)進行，因此乳化瀝青中的水分會迅速蒸發(fā)，底層油將快速破乳而凝結(jié)，不會影響后續(xù)工序的進行。圖1反映了作為底層油的乳化瀝青破乳時間與環(huán)境溫度之間的關(guān)系。

圖1 底層油的破乳時間與環(huán)境溫度的關(guān)系

在養(yǎng)護車中裝設(shè)乳化瀝青油箱和相應(yīng)的計量和噴灑系統(tǒng)用于道路養(yǎng)護作業(yè)，不僅節(jié)約了傳統(tǒng)的加熱工序，而且作業(yè)更為可靠，可以用于底層油涂覆，亦可完成小面積罩面，處置早期微小網(wǎng)裂以及為混合料再生提供定量瀝青供給等作業(yè)項目。

2.4 高等級道路病害挖切后應(yīng)以改性瀝青混合料進行填充

目前，我國的高等級公路，特別是高速公路以普遍采用改性瀝青為混合料的黏結(jié)劑。但改性瀝青的制作和儲存成本較高，因此不少單位在道路養(yǎng)護工程中使用普通瀝青混和料用于路面的充填，但由于原道路面層整體為改性瀝青材料制作，這就使得新補部分的材料性能明顯低于周邊路面，結(jié)果新補部分往往很快又出現(xiàn)損壞。如由于普通瀝青的軟化點（小于等于50℃）明顯低于改性瀝青（大于等于75℃），而我國夏季的環(huán)境溫度較高，瀝青路面的表面溫度大大高于環(huán)境溫度（這是因為瀝青路面基本屬于黑體物質(zhì)，易于吸收熱量且不易散發(fā)熱量，造成路面材料溫度聚集所致）且明顯高于普通瀝青的軟化點，這是造成某些新補路面出現(xiàn)早期損壞（如車轍、推擁和凹凸不平等表現(xiàn)形式）的重要原因。

有鑒于此，以改性瀝青混合料用于高等級公路的養(yǎng)護作業(yè)是保證道路養(yǎng)護質(zhì)量、提高道路服務(wù)壽命、保持道路正常運行的必要條件之一。

2.5 在道路養(yǎng)護作業(yè)中采用路面加熱技術(shù)的討論

采用現(xiàn)場加熱方法可以快速完成瀝青路面病害的修復(fù)并使原有路面材料容易地得到再生利用，具有明顯的工藝和技術(shù)優(yōu)勢，也是國內(nèi)外道路領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢之一。但目前國內(nèi)外用于路面養(yǎng)護的加熱方式大多為以柴油或液化氣為熱源的可見光加熱，其加熱面的輻射溫度在1 200℃以上，明顯高于瀝青的閃點。眾所周知，作為一種高分子有機物質(zhì)，瀝青在高溫狀態(tài)下極易出現(xiàn)材料的老化。根據(jù)石油瀝青在1～15μm紅外波段峰值吸收特性分析并將這些數(shù)據(jù)代入黑體輻射經(jīng)典理論公式維恩-葛利琴位移定律（Wien Displacement Law）：

式中：T為加熱基面的輻射溫度；λmax為紅外波段吸收峰值波長；2 897為維恩-葛利琴常數(shù)。計算結(jié)果顯示，瀝青的加熱基面的輻射溫度以400℃～600℃為好[3]。

同時，在養(yǎng)護車作業(yè)的流動環(huán)境和自然光候情況下，其加熱溫度的高低及均勻性很難掌握，而原路面病害部分的材料本已出現(xiàn)老化問題，所以經(jīng)加熱修補后的路面材料極易出現(xiàn)較為嚴重的二次老化，使再生新材料的路用特性受損。所以，鑒于目前的路面加熱技術(shù)尚未完善和適用的現(xiàn)狀，在瀝青路面養(yǎng)護工程中的使用應(yīng)持慎重態(tài)度為好。有鑒于瀝青路面的物化特性，在現(xiàn)有的加熱方法中，筆者認為采用微波輻射加熱方式較為適宜，但目前微波加熱大多用于固定場地的間歇式作業(yè)，而路面加熱屬于車載流動式連續(xù)性作業(yè)，因此其加熱元件，特別是磁控管的隨機冷卻、使用壽命和作業(yè)成本等方面均有待提高和完善，目前尚難以具備公路工程應(yīng)用的基本條件。

3 在工程應(yīng)用中不斷提高和逐步完善養(yǎng)護車的技術(shù)水平

我國高等級道路的建設(shè)和相關(guān)技術(shù)的研發(fā)起步較晚，如我國大陸的首條高速公路建成通車（滬嘉高速）至今尚不足30年，嚴格意義講，還不到一個完整的服務(wù)壽命周期。有鑒于此，為高等級道路提供日常養(yǎng)護手段的多功能養(yǎng)護車也需要在工程應(yīng)用中不斷提高和逐步完善自身的技術(shù)水平（包括車載工作裝置的配置和使用工藝等）。新世紀(jì)以來，山西省交通科學(xué)研究院研發(fā)的路面養(yǎng)護車裝設(shè)了以熱風(fēng)循環(huán)加熱為技術(shù)特征的路面再生裝置，能夠有效遏制材料再生過程中的二次老化[4]，提高了加熱效率，顯著降低了有害氣體的排放；河南道路工程單位研發(fā)的用于路面再生養(yǎng)護車加熱滾筒自清潔技術(shù)成功解決了熱再生裝置的筒壁黏結(jié)問題；內(nèi)蒙阿拉善左旗公路局研發(fā)的以車載導(dǎo)熱油為熱源的路面再生裝置基本規(guī)避了再生過程中材料的二次老化。類似的技術(shù)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，使多功能道路養(yǎng)護車的性能不斷提高，有力地促進了我國相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)進步。