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浅谈上海沥青砼的发展沿革与使用现状
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浅谈上海沥青砼的发展沿革与使用现状
2022年01月12日    阅读量:29774    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

摘要:沥青混凝土作为一种筑路材料在上海已有百余年的应用历史,本文通过对沥青混凝土的基本概念、发展历史、产品性能创新等方面介绍,展示了上海区域沥青砼的发展沿革与使用现状。


关键词:沥青砼、发展沿革、使用现状


0引言

新中国成立后,中国的公路建设开始起步发展,50年代初在中国的一些大、中城市的干道以及飞机场跑道上,开始大规模铺筑混凝土路面,刚性水泥砼路面成为了当时的首选。随着全国公路建设的迅猛发展,我们的路面施工技术及路面质量有了极大的提高,由早前首选的刚性水泥砼路面向半刚性沥青砼路面发展沥青网sinoasphalt.com。沥青砼俗称沥青混凝土,是经人工选配具有一定级配组成的矿质集料(碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等)与一定比例的路用沥青材料,在严格控制条件下经过充分拌合而成的混合料。沥青砼路面与砂石路面相比,其强度稳定性大大提高;与水泥混凝土路面相比,其表面平整无接缝,行车振动小,噪音低,扬尘少,开放交通快,养护简便,适宜于路面分期修建,更加符合目前中国道路交通需求和环保要求,正是因为其具备这样的优势和特点,决定了它在目前的路面工程中取代其他路面结构,成为设计首选,已成为目前上海铺筑面积最多的一种路面形式。


1 沥青砼在上海的发展沿革


据考古资料,大约在公元600年前,世界上最早的沥青路面是15世纪印加帝国采用天然沥青修筑的沥青碎石路,我国沥青混凝土路面发展的历史还比较短,而上海在1920年开始铺设沥青路面。20世纪初,上海英商煤气公司利用炼焦产生的残渣再经蒸馏脱水生产沥青,这种柏油大部分用于建筑防潮防渗用的“油毡”(上海人叫作“油毛毡”),只有小部分用于筑路工程。1932年间,在上海曾试用冷拌沥青碎石路,获得成功,并在1933年7月在上海设立了冷柏油路面拌制厂及柏油化验室。1949年以后随着中国自产路用沥青材料工业的发展,沥青路面开始在城市道路和公路干线应用,但是发展相对缓慢,上海进入80年代后,开始进入道路的全面建设,由起初的浇柏油路面、灌柏油路面、冷柏油路面,到90年代后沥青路面以沥青表面处治、贯入式路面及沥青碎石路面为主要形式,直至目前彩色沥青混合料、温拌阻燃沥青混合料、排水降噪沥青混合料、再生沥青混合料、重载沥青混合料、高性能沥青混合料等。上海的沥青砼路面发展时间是比较早的,成就也是辉煌的,创造了较多的中国第一。截至2020年,上海高速公路里程达844.7公里。


表1.上海沥青砼路面创造的中国第一

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2 上海区域沥青砼的使用现状


上海的道路工程建设离不开沥青砼,离不开沥青砼生产企业,2017年为响应党的号召,上海关停了大部分产能落后、污染严重的企业,搬移重污染企业,治理河道,还蓝天白云于人民。上海沥青砼生产企业也在治理整改范围内,按照中央环保的要求,对生产工艺和生产环境进行了相关的改造和整改,对相关的工艺技术也进行了创新改造升级,提高了生产能力和环保水平,使沥青砼生产更加环保、节能、性能稳定、产品多样化。目前在上海区域路面结构中使用的主流产品是传统新料热拌热铺沥青砼、再生沥青砼及温拌沥青砼这三种方式的沥青砼产品。


2.1新材料的使用情况


(1)沥青:沥青是由一些极为复杂的高分子碳氢化合物及其非金属衍生物所组成的,在常温下呈固态、半固态或粘稠液体的混合物,属于憎水材料,有良好的防水性,具有较强的抗腐蚀性,能抵抗一般的酸、碱、盐类等侵蚀性液体和气体的侵蚀,有很强的粘结力,良好的塑性,能适应基材的变形,是混合料中唯一的连续相材料,起着胶结的关键作用。


我国改革开放初期,上海大部分道路沥青路面采用的沥青都是普通的70#号石油沥青,存在高温易乳化、低温易脆裂、耐久性差等不足之处。随着科技进步,为满足城镇交通和高性能防水、防腐要求,通过掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青等外掺剂,改善和提高沥青材料的性能,用于特殊条件下的沥青路面,来满足现代交通的需求,如改性沥青(SBS)、高弹、高粘沥青、岩沥青等,崇明至启东长江公路通道工程采用排水降噪沥青砼OGFC-13,沥青采用复合橡胶改性沥青,中下面层采用岩沥青;2017年上海嘉闵高架二期部分采用沥青砼规格岩沥青,随着技术的发展,现在上海重点道路使用的沥青普遍为改性高弹高粘的特种沥青,普通道路也是使用改性沥青,以提高道路的耐久性。


(2)粗骨料:沥青混合料中所用的粗骨料是指粒径大于2.36mm的碎石、破碎砾石和矿渣等,表面洁净、干燥、粗糙,应符合工程设计要求。


目前上海的城市快速路、主干路中下面层都采用石灰岩、辉绿岩,对于上面层SMA要求采用玄武岩,以提高路面的整体性能。对于高等级的特殊道路,可能对粗集料的要求会更加高,以满足交通需求,相对于早期对原材料的要求,目前普遍都提高了标准,比如粒径和强度方面,以满足公路交通的需求。


(3)细骨料:沥青混合料中所用的细骨料是指粒径小于2.36mm的天然砂、人工砂及石屑等,通常宜采用粗砂和中砂,表面应洁净、干燥、无风化、无杂质,在热拌密集配混合料中,不宜超过集料总量的20%,用于填充粗骨料之间形成的较大空隙。


(4)矿粉:矿粉是粒径小于0.075mm的无机质细粒材料,在沥青混合料中起填充与改善沥青性能的作用,原石料中泥土质量小于3%,干燥、洁净,符合有关规范要求。


(5)添加剂:沥青混合料的技术指标要求,主要有高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、表面抗滑性、水稳定性、施工和易性等。为了满足日益增长的交通需求,延长道路的使用年限,减少路面的修补,缓解主干道的交通压力,逐步使用了一些新技术,在沥青混合料里使用添加剂,以提高沥青混合料的综合使用性能。目前常用的有抗车辙剂、抗剥落剂、木质素纤维、聚酯纤维等,都是为了提高沥青混合料的各种性能,具体添加还需要按照设计要求。


2.2再生沥青砼的使用情况


上海已建成的公路、市政道路大部分都进入了维修期,维修产生大量废弃旧路面材料,而沥青、石料等原材料都是不可再生资源,意味着将来没有那么多新生石料用于工程建设,势必将建筑废料,充分发挥废弃路面材料的循环利用,保护生态环境,减少资源浪费,利用先进再生技术,达到沥青砼生产材料的要求。


沥青路面再生技术在欧美发展较早,美国于70年代便开始使用再生沥青混合料,使用率高达90%,欧洲和日本目前也达到90%,而我国大规模应用再生技术是在2003年的广佛高速公路。同年上海市政局在上海的道路施工领域开始大力推进沥青砼旧料的回收再生利用工作,依据当时国内外对沥青砼旧料的使用现状,建立了回收、处理、应用等管理措施,确定了以“工厂化再生”为主的技术方案。目前主要的再生技术分为厂拌热再生、厂拌冷再生、就地热再生、就地冷再生技术和全深式冷再生5种,各自的适用范围、特点不同(见表2),以上5中技术中,目前上海应用最普遍的是厂拌热再生技术。厂拌热再生技术是将旧沥青砼路面铣刨后运到沥青混凝土拌合厂,通过破碎、筛分,并根据旧料中沥青含量、沥青老化程度、集料级配等情况,掺入一定数量的新集料、新沥青、再生剂等进行热拌,使混合料达到规定的各项指标,并按热拌沥青砼的施工工艺重新铺筑路面,与其他再生技术相比较,具有重复使用旧沥青路面材料,经济性好,可以修复大部分破坏,应用范围广,对现有拌合设备的改造需求小,具有更好的路用性能。其他几种技术的使用范围都有局限性,针对具体的施工情况可以选择使用。运用创新再生技术,完全符合环保节能的要求,即节约了石料资源,又减少了开采石料的环境污染,经济上也节约了旧料储存、堆放、处理的成本,形成了一个环保重复利用的闭合循环。


上海地区作为率先全面推广再生沥青混凝土技术的城市之一,在中环线道路维修工程中,基层沥青混凝土全部采用热再生沥青混凝土,整个中环线工程可使用沥青再生料28万吨左右,在2018年G15高速公路大修工程中,在AC-25中掺量25%的再生旧料,性能指标达到了设计要求,沪宁高速公路黑色路面处理工程,对20万平方米的病害路面施行沥青路面现场热再生修复,对11座桥梁进行了沉降处理。再生沥青砼的推广使用离不开建设单位的支持,在上海的市场应用中占比较低,再生沥青砼仅广泛应用于低等级公路市政道路的维修,而高掺量普遍用于路面结构的中下面层,在当前生产设备和技术条件成熟的条件下,将沥青混合料加以再生利用符合当前发展循环经济,建设节约型社会的需要,期待获得良好的社会效益和经济效益。


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图1.沥青砼拌合再生设备


表2.再生技术分类特点表

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2.3传统新料热拌沥青砼的使用情况


目前上海市场普遍使用的是技术成熟的热拌热铺沥青混合料,占比约70%。热拌沥青混合料:是经人工组配的矿料与沥青在专门设备中加热拌和而成,用保温运输工具运至施工现场,在热态下进行摊铺和压实的混合料。常用的规格为AC型沥青混合料,随着时代发展,路面各结构层的使用规格逐步上了一个台阶,由早期的改性AC-13C作为上面层替代为性能更好的SMA13,它是一种以沥青胶结料与少量纤维稳定剂、细集料以及较多的矿粉填料组成的沥青玛蹄脂,填充于间断级配的粗集料骨架间隙中,组成一体所形成的沥青混合料,具有耐磨抗滑、密实耐久、抗高温车辙、减少低温开裂等优点,核心优点是构造深度深、抗滑性好,特别适用于高等级路面的上面层。


由于技术成熟,产品质量保证,依据道路的不同需求,近几年在上海的一些路面工程中,尝试使用浇筑式沥青砼和排水降噪沥青砼,2018年上海G40长江隧桥桥面铺装维修工程中采用GA-10,崇明至启东长江公路通道工程采用排水降噪沥青砼OGFC-13,均达到了预期目的,但是也存在着一些热拌混合料的缺点,环境污染大、能源消耗大,对机械设备的损坏率高,随着国家对环境保护、资源管理的重视,与现实发展目标格格不入。


2.4温拌沥青砼的使用情况


2005年我国的温拌技术才开始起步,当时主要是学习和引进国外的先进技术进行应用。所谓温拌沥青混合料,就是通过技术措施,使沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工,同时保持其不低于HMA的使用性能的沥青混合料。与传统热拌沥青混合料相比,使沥青混合料的拌合温度降低30—40℃以上,这样在混合料的生产过程中对拌合设备的损耗相对较低,有效地延长了拌合设备的使用寿命,从而降低了生产成本。温拌沥青混合料的拌合温度较低,采用温拌沥青混合料,可以降低沥青的老化程度,沥青在普通热拌沥青混合料中是要加热到150℃的,采用温拌技术就可以大大降低这个温度,这样沥青在低温下进行储存和拌合可以保持较好的路用性能,最大程度上减少有害气体排放,从而有效的保护施工人员的身体健康及降低环境污染,更符合目前的蓝天白云水清的环保要求。


2006-2008年,上海先后对新市路、逸仙路高架、A4高速、中山西路、长江隧桥、浦东港五期规六路、南北高架、沪青平公路8个项目采用了温拌沥青砼,经检测路用性能达到预期。崇明区作为上海的一张名片—国际旅游岛,公路建设也推广使用温拌生产工艺,2019年崇明区的北沿公路改建工程、建设公路改建工程等项目的沥青路面设计采用温拌沥青砼,沥青采用橡胶改性沥青,目前温拌沥青技术完全可以使温拌沥青混合料达到热拌沥青混合料的性能。虽然温拌沥青砼在上海的推广使用是较早的,但是在整个上海市场的占比可能在10%左右,主要是因为建设单位对温拌沥青砼技术存在疑虑,其次更多的考虑投资成本,但是通过近几年的实践证明,性能上不逊于热拌沥青砼,优点多于热拌沥青砼。出于节能和环保,温拌工艺是未来发展的趋势,将逐步取代热拌工艺。


表3.热拌沥青混合料和温拌沥青混合料温度对比表

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3总结

本文主要介绍了上海区域沥青砼的发展沿革与使用现状,沥青砼产品已从早期的单一规格发展到多品种,来满足不同道路环境的需求;沥青砼原材料的性能不断提升,功能多样化,提高了沥青砼产品的质量。上海的公路建设离不开沥青砼制品,也离不开生产企业的努力,十九大的召开,让我们醒悟,企业的可持续性发展,应更多的考虑环保因素,急需改变目前这种高耗能、高污染的生产状况,淘汰高耗能设备,优化生产工艺,节约资源,减少环境污染,提高企业产能,保证沥青砼的质量,各项性能均满足现实需求的。时代在进步,技术在创新,上海的沥青砼发展日新月异,不断满足上海人民对道路的出行需求。


参考文献

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[3]邱海东,南魏,李雪峰.低碳环保措施在道路设计中的应用[J].市政技术,2013(31):12-14.

[4]季玉华,杨波.温拌沥青技术发展现状[J].建设科技,2012(03):1-2.


标签:道路建设综合论文技术中心再生沥青沥青混凝土
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