文/王刚
2019年12月3日,“交通运输部2019年度交通运输重大科技创新成果库入库成果”正式对外发布,64项重大科技创新项目、29项科技成果推广项目以及59项专利、98篇论文和46篇论文入选,标志着一批在相关专业领域具有代表性和标志性,展示交通运输科技创新的先进水平和发展方向的项目成果,将进入成果转化推广应用的快车道。
交通运输部科学研究院、重庆诚邦路面材料有限公司、重庆交通大学等国内知名研究、院校、企事业单位共同承担完成的“公路沥青路面精表处成套技术”,作为我国自主研发的新型预养护技术,成功入选“交通运输部2019年度交通运输重大科技创新成果库入库成果”。这项被中国公路学会专家评审委员会确定为国内外首创,研究成果总体达到国际先进水平的项目成果,是我国近年来沥青路面预防养护技术最为闪耀的明星技术之一。
2019年12月25日,2019年度广西高速公路养护管理示范路创建现场经验交流会在南宁举行,广西壮族交通运输厅、自治区高速公路发展中心、高速公路运输管理企业的专家和代表100余人,考察了公路沥青路面精表处成套技术在G75兰海高速公路南宁南至南间段养护示范路的应用情况。
通过与技术人员现场交流,考察团对示范段上应用的精表处成套技术施工工艺、施工设备和实际通车运营情况进行了充分的了解,来自管理部门和工程一线的专家和代表高度肯定了预防养护技术——精表处成套技术在提高路面防水性、抗滑性及改善路表等方面具备的优势。
何为“精表处”?精表处与预防养护技术中广泛使用的微表处有何不同?交通运输部科学研究院工程技术与材料中心副主任陈景向记者介绍说,精表处是由高韧性环氧沥青做黏结层及高粘性乳化沥青、碎石组成的正纹理抗滑型复合封层。该封层对沥青路面的渗透率5mm~10mm、23℃拉拔强度大于1.2MPa、60℃剪切强度大于0.6MPa,与微表处相比,解决了沥青、乳化沥青等传统沥青胶结料粘附力不足、易脱皮的技术难题。
陈景进一步阐释道,公路沥青路面精表处铺筑到旧路面后,能与旧路面通过一系列物理化学反应结为一体,并形成精表处抗滑保护层,具有较好的抗滑性、粘附性及使用耐久性,还具备防水、防腐蚀、防冻融、降噪及美化路面的功能,能较好地解决道路表层的老化、松散、掉粒、渗水、路面抗滑能力下降等难题,延长道路2~5年使用寿命。
目前,精表处成套技术已经在重庆、四川、贵州、云南、甘肃、湖北、湖南、江西、河北等十余省市推广应用,并入选“交通运输部2019年度交通运输重大科技创新成果库入库成果”,在科技成果转化推广应用的道路上呈现加速之势。
我国每年至少有10%的道路陆续进行大修,往往需要开挖处理,费用高昂。在传统的养护理念中,沥青混凝土路面在15年的设计寿命内至少需要进行1次大修、2次中修及各类表面处治。然而,我国普通道路养护资金普遍匮乏,高速公路略好但也不容乐观,尤其是当前大部分高速公路盈利能力并不强,大修费存在严重的不足,随着高速公路路网的逐年扩大,养护经费不足的情况愈发严重。
传统的“损坏后再修复”属于被动养护方式,预防养护则是属于主动养护方式。预防养护是指公路整体性能良好但有轻微病害,为延缓性能过快衰减、延长使用寿命而预先采取的主动防护工程。
交通运输部修订《公路养护工程管理办法》,首次提出搭建现代公路养护管理体系,并将养护工程由小修、中修、大修和改建工程,调整为预防养护、修复养护、专项养护、应急养护四类。随着我国公路进入养护高峰期,预防养护将担负起更重要的作用,不仅是缓解养护任务和养护资金加重的压力,更重要的是推进养护转型、管理升级和服务提质。
沥青路面预养护技术主要有:微表处、稀浆封层、雾封层、含砂雾封层、SPRR技术等。取得一定效果但同时存在较多不足之处。早在2008年,重庆诚邦就已经瞄准了预防养护新材料、新工艺、新设备的研究,致力于推动我国沥青路面预防养护技术的进步。多年来,交通运输部科学研究院、重庆诚邦、重庆交大等单位通过对精表处技术材料性能、用量、施工工艺的深入研究,形成了整套应用技术,完善了我国预防养护技术体系,改善了沥青路面的服务质量,为促进预养护技术推广应用提供了技术支持。
重庆诚邦研发中心总监吴祥燕表示,精表处成套技术与现行其它预防养护技术相比,显著提高沥青路面的抗滑性能;由于使用了耐久性好的环氧类材料,解决现有预防养护技术耐久性差、易剥落、降低路面抗滑能力等固有技术缺陷,从而延长道路使用寿命,减少路面大修次数,降低通行车辆损耗。
目前,精表处成套技术项目研究成果获得授权专利14项(其中发明专利4项)、编制规范/标准4部、形成工法1项、出版专著1部,发表论文11篇(其中SCI/EI收录3篇),成果在我国重庆、湖北、宁夏、广东、陕西、内蒙古等省市2000多公里公路上得到成功应用。
2019年7月25日,中国公路学会在北京主持召开了“公路沥青路面精表处成套技术研究”项目成果评价会,评价委员会专家认为该研究已经达到国际先进水平。评价意见书中还指出,精表处成套技术揭示了沥青胶结料的渗入、粘结及反应机理,建立了渗流模型,分析了渗流的速度和深度,研发了环氧聚氨酯基复合高性能胶结料,60℃拉拔强度大于0.5MPa、60℃剪切强度大于0.6MPa,耐候性能显著。
粘结性是表征材料耐久性的重要指标之一。精表处铺装面层与原基面应有足够的粘结强度,才能保证路面的整体性,使铺装层不应因粘结力差而与原基面发生脱层等病害。评价委员会专家认为,精表处成套技术研究针对不同环境、路面技术状况,提出了沥青路面精表处技术单、双层材料组成设计原则,建立了评价技术指标和专用试验方法,适用于各种路面、桥面、隧道铺装的超薄层预养护。
重庆路桥股份有限公司总工程师崔征对于精表处成套技术的耐久性和抗磨耗性能印象深刻。崔征认为,尽管精表处养护面层厚度不大,但对于退化路面功能性恢复效果非常明显,重庆路桥已经在高速公路以及旅游公路上使用精表处成套技术。
抗滑性是表征路面材料安全性的重要指标之一。精表处铺装层应具足够的抗滑性能来保证行车的安全,并能持续提供高抗滑性。精表处成套技术研究还提出了沥青路面精表处的相关控制指标:对于高速及一级公路,摩擦摆值≥58BPN,构造深度≥0.6mm,渗水系数≤10ml/min;对于二级及以下公路、城市道路,摩擦摆值≥45BPN,渗水系数≤10ml/min;考虑路面的复杂性、地域及养护实际需求的差异性,构造深度≥0.5mm。
渝涪高速公路有限公司工程部经理杨光远向记者介绍说,在2年前他们开始接触精表处成套技术,并做了试验段,经过近两年时间的观察和测试对比,明显感觉到精表处成套技术处理过的沥青路面抗滑性能衰减不明显。
经过综合考察对比,渝涪公司于2019年9月份在长涪高速实施了5公里的沥青路面精表处施工作业。于2020年再次在长涪高速实施了22公里精表处预防养护作业。这段路在精表处实施之前,几乎每个星期都会发生车辆侧滑事故,而在精表处施工完成之后,至今没有发生一起车辆侧滑事故,养护效果得到了社会各界的高度肯定和赞扬。
杨光远认为,精表处成套技术相比其他预防养护技术,还有封水性能好、行车噪音小等特点,精表处可以做到3mm~4mm的施工厚度,相比普通罩面技术,精表处轻和薄的特点对于桥梁路面预养护更具应用前景。
交通运输部科学研究院工程技术与材料中心李亚非博士介绍说,降低噪声污染是提高行车舒适性的重要指标,精表处成套技术在施工中噪音较小,通车后路面行驶噪音明显小于微表处等预养护材料,行车更为平稳舒适。
在施工便捷性方面,精表处成套技术为常温施工,生产工艺简单,可实现当日施工当日通车,减少传统道路维修造成的交通堵塞。智能型精表处专用车,减少生产设备及运输车辆等燃油消耗,同时避免了热施工过程中产生大量沥青烟雾及粉尘问题。实现了同步在线混合及即时喷洒多组分反应型胶结料和同步撒布精细集料的功能,精确度达到3%,设计单日施工量1万m2。
预防养护在国内的推广应用走上了发展快车道。在政策顶层设计上,《公路沥青路面养护设计规范》已经于2019年3月1日起正式实施。《规范》提出,各省级交通运输主管部门应依托本地区中长期养护规划,择优选择全寿命周期投资效益最优的路面养护设计方案,切实提高养护工程资金使用效益。而在《“十三五”公路养护管理发展纲要》中就已经提出,高速公路预防养护(单车道里程)平均每年实施里程比重不少于8%,普通国省道不少于5%。
与此同时,预防养护理念逐渐在国内被认可,越来越多的先进的预防养护技术工艺开始进入国内,随着推广应用的逐渐成熟和设备、材料等国产化率越来越高,成本逐渐降低,路面预防养护在国内迎来了发展的春天。
2019年3月21日,由重庆市交通局主办,重庆市公路学会承办的高速公路精表处现场观摩交流会在召开。重庆市从事高速公路养护工程管理、设计、施工、质量监督等相关单位80余人,还有来自云南、辽宁、四川等通过现场观摩和交流,对于精表处成套技术在高速公路工程中的应用,有了更为深刻的认识理解。与会专家和代表们表示,精表处具有高抗滑性、耐久性好、完全封水、美化路面、有效降低噪音、耐腐蚀性、抗冰雪冻融等性能优势,必将推进重庆市高速公路高质量发展,提高高速公路养护质量与投资效益,提高公路服务能力和品质。
2019年4月26日,四川省公路学会召开“2019年高速公路精表处技术现场交流会”,四川交投集团、各高速公路公司、各公路交通设计院、四川路桥集团及各市州公路学会的相关领导及养护工程技术人员共80余人参观了内遂高速公路“精表处”路段和“精表处”施工演示。此次会议对于全面推广应用以“精表处”为代表的预养护技术,提升四川公路的营运服务水平,携手推进四川省公路科技繁荣具有重要意义。
2019年8月20日,江西省新余市公路局省道528线8.135公里预防养护工程——“精表处”开工。该项目为该局普通国省干线公路预防养护科研课题,也是该局总结去年省道311、国道533线试验路段施工经验,在全局推开的第三段精表处预防养护工程。现场技术员介绍,精表处包括2~3个层,在现在这样的高温条件下,整个施工过程约1个半小时,一段整洁崭新的路面就呈现在记者面前。现场监理告诉记者,同样的传统养护工程,采用精表处工艺,成本降低将近一半。
为加速推动精表处成套技术的应用,交通运输部科学研究院与重庆诚邦等单位共同搭建平台,编制施工规范、地方标准和行业团体标准4部、形成工法1项、出版专著1部,并通过举办或参加相关会议、进行技术讲座或交流、铺筑试验路等多种手段对研究成果进行大力宣传和推广使用,使得越来越多的交通管理部门认识到精表处成套技术的优越性,并在实际预养护工程中设计使用。
2019年12月,精表处成套技术成功入选交通运输部组织开展的“2019年度交通运输重大科技创新成果库入库成果”,标志着精表处成套技术获得更高层面的认可,为下一步扩大成果转化创造了有利条件。
与此同时,精表处成套技术的功能性和适应性也在不断地外延拓展。李亚非博士介绍说,项目团队正在研发将精表处成套技术与抗凝冰技术相结合,并为各地方公路管理单位量身定做精表处技术解决方案,推动行业科技进步,支撑交通强国建设。