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                                    淺談上海瀝青砼的發展沿革與使用現狀
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                                    淺談上海瀝青砼的發展沿革與使用現狀
                                    2022年01月12日    閱讀量:96111    新聞來源:瀝青網 sinoasphalt.com  |  投稿

                                    摘要:瀝青混凝土作為一種筑路材料在上海已有百余年的應用歷史,本文通過對瀝青混凝土的基本概念、發展歷史、產品性能創新等方面介紹,展示了上海區域瀝青砼的發展沿革與使用現狀。


                                    關鍵詞:瀝青砼、發展沿革、使用現狀


                                    0引言

                                    新中國成立后,中國的公路建設開始起步發展,50年代初在中國的一些大、中城市的干道以及飛機場跑道上,開始大規模鋪筑混凝土路面,剛性水泥砼路面成為了當時的首選。隨著全國公路建設的迅猛發展,我們的路面施工技術及路面質量有了極大的提高,由早前首選的剛性水泥砼路面向半剛性瀝青砼路面發展瀝青網sinoasphalt.com。瀝青砼俗稱瀝青混凝土,是經人工選配具有一定級配組成的礦質集料(碎石或軋碎礫石、石屑或砂、礦粉等)與一定比例的路用瀝青材料,在嚴格控制條件下經過充分拌合而成的混合料。瀝青砼路面與砂石路面相比,其強度穩定性大大提高;與水泥混凝土路面相比,其表面平整無接縫,行車振動小,噪音低,揚塵少,開放交通快,養護簡便,適宜于路面分期修建,更加符合目前中國道路交通需求和環保要求,正是因為其具備這樣的優勢和特點,決定了它在目前的路面工程中取代其他路面結構,成為設計首選,已成為目前上海鋪筑面積最多的一種路面形式。


                                    1 瀝青砼在上海的發展沿革


                                    據考古資料,大約在公元600年前,世界上最早的瀝青路面是15世紀印加帝國采用天然瀝青修筑的瀝青碎石路,我國瀝青混凝土路面發展的歷史還比較短,而上海在1920年開始鋪設瀝青路面。20世紀初,上海英商煤氣公司利用煉焦產生的殘渣再經蒸餾脫水生產瀝青,這種柏油大部分用于建筑防潮防滲用的“油氈”(上海人叫作“油毛氈”),只有小部分用于筑路工程。1932年間,在上海曾試用冷拌瀝青碎石路,獲得成功,并在1933年7月在上海設立了冷柏油路面拌制廠及柏油化驗室。1949年以后隨著中國自產路用瀝青材料工業的發展,瀝青路面開始在城市道路和公路干線應用,但是發展相對緩慢,上海進入80年代后,開始進入道路的全面建設,由起初的澆柏油路面、灌柏油路面、冷柏油路面,到90年代后瀝青路面以瀝青表面處治、貫入式路面及瀝青碎石路面為主要形式,直至目前彩色瀝青混合料、溫拌阻燃瀝青混合料、排水降噪瀝青混合料、再生瀝青混合料、重載瀝青混合料、高性能瀝青混合料等。上海的瀝青砼路面發展時間是比較早的,成就也是輝煌的,創造了較多的中國第一。截至2020年,上海高速公路里程達844.7公里。


                                    表1.上海瀝青砼路面創造的中國第一

                                    淺談上海瀝青砼的發展沿革與使用現狀 瀝青網,sinoasphalt.com

                                    2 上海區域瀝青砼的使用現狀


                                    上海的道路工程建設離不開瀝青砼,離不開瀝青砼生產企業,2017年為響應黨的號召,上海關停了大部分產能落后、污染嚴重的企業,搬移重污染企業,治理河道,還藍天白云于人民。上海瀝青砼生產企業也在治理整改范圍內,按照中央環保的要求,對生產工藝和生產環境進行了相關的改造和整改,對相關的工藝技術也進行了創新改造升級,提高了生產能力和環保水平,使瀝青砼生產更加環保、節能、性能穩定、產品多樣化。目前在上海區域路面結構中使用的主流產品是傳統新料熱拌熱鋪瀝青砼、再生瀝青砼及溫拌瀝青砼這三種方式的瀝青砼產品。


                                    2.1新材料的使用情況


                                    (1)瀝青:瀝青是由一些極為復雜的高分子碳氫化合物及其非金屬衍生物所組成的,在常溫下呈固態、半固態或粘稠液體的混合物,屬于憎水材料,有良好的防水性,具有較強的抗腐蝕性,能抵抗一般的酸、堿、鹽類等侵蝕性液體和氣體的侵蝕,有很強的粘結力,良好的塑性,能適應基材的變形,是混合料中唯一的連續相材料,起著膠結的關鍵作用。


                                    我國改革開放初期,上海大部分道路瀝青路面采用的瀝青都是普通的70#號石油瀝青,存在高溫易乳化、低溫易脆裂、耐久性差等不足之處。隨著科技進步,為滿足城鎮交通和高性能防水、防腐要求,通過摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、天然瀝青等外摻劑,改善和提高瀝青材料的性能,用于特殊條件下的瀝青路面,來滿足現代交通的需求,如改性瀝青(SBS)、高彈、高粘瀝青、巖瀝青等,崇明至啟東長江公路通道工程采用排水降噪瀝青砼OGFC-13,瀝青采用復合橡膠改性瀝青,中下面層采用巖瀝青;2017年上海嘉閔高架二期部分采用瀝青砼規格巖瀝青,隨著技術的發展,現在上海重點道路使用的瀝青普遍為改性高彈高粘的特種瀝青,普通道路也是使用改性瀝青,以提高道路的耐久性。


                                    (2)粗骨料:瀝青混合料中所用的粗骨料是指粒徑大于2.36mm的碎石、破碎礫石和礦渣等,表面潔凈、干燥、粗糙,應符合工程設計要求。


                                    目前上海的城市快速路、主干路中下面層都采用石灰巖、輝綠巖,對于上面層SMA要求采用玄武巖,以提高路面的整體性能。對于高等級的特殊道路,可能對粗集料的要求會更加高,以滿足交通需求,相對于早期對原材料的要求,目前普遍都提高了標準,比如粒徑和強度方面,以滿足公路交通的需求。


                                    (3)細骨料:瀝青混合料中所用的細骨料是指粒徑小于2.36mm的天然砂、人工砂及石屑等,通常宜采用粗砂和中砂,表面應潔凈、干燥、無風化、無雜質,在熱拌密集配混合料中,不宜超過集料總量的20%,用于填充粗骨料之間形成的較大空隙。


                                    (4)礦粉:礦粉是粒徑小于0.075mm的無機質細粒材料,在瀝青混合料中起填充與改善瀝青性能的作用,原石料中泥土質量小于3%,干燥、潔凈,符合有關規范要求。


                                    (5)添加劑:瀝青混合料的技術指標要求,主要有高溫穩定性、低溫抗裂性、耐久性、表面抗滑性、水穩定性、施工和易性等。為了滿足日益增長的交通需求,延長道路的使用年限,減少路面的修補,緩解主干道的交通壓力,逐步使用了一些新技術,在瀝青混合料里使用添加劑,以提高瀝青混合料的綜合使用性能。目前常用的有抗車轍劑、抗剝落劑、木質素纖維、聚酯纖維等,都是為了提高瀝青混合料的各種性能,具體添加還需要按照設計要求。


                                    2.2再生瀝青砼的使用情況


                                    上海已建成的公路、市政道路大部分都進入了維修期,維修產生大量廢棄舊路面材料,而瀝青、石料等原材料都是不可再生資源,意味著將來沒有那么多新生石料用于工程建設,勢必將建筑廢料,充分發揮廢棄路面材料的循環利用,保護生態環境,減少資源浪費,利用先進再生技術,達到瀝青砼生產材料的要求。


                                    瀝青路面再生技術在歐美發展較早,美國于70年代便開始使用再生瀝青混合料,使用率高達90%,歐洲和日本目前也達到90%,而我國大規模應用再生技術是在2003年的廣佛高速公路。同年上海市政局在上海的道路施工領域開始大力推進瀝青砼舊料的回收再生利用工作,依據當時國內外對瀝青砼舊料的使用現狀,建立了回收、處理、應用等管理措施,確定了以“工廠化再生”為主的技術方案。目前主要的再生技術分為廠拌熱再生、廠拌冷再生、就地熱再生、就地冷再生技術和全深式冷再生5種,各自的適用范圍、特點不同(見表2),以上5中技術中,目前上海應用最普遍的是廠拌熱再生技術。廠拌熱再生技術是將舊瀝青砼路面銑刨后運到瀝青混凝土拌合廠,通過破碎、篩分,并根據舊料中瀝青含量、瀝青老化程度、集料級配等情況,摻入一定數量的新集料、新瀝青、再生劑等進行熱拌,使混合料達到規定的各項指標,并按熱拌瀝青砼的施工工藝重新鋪筑路面,與其他再生技術相比較,具有重復使用舊瀝青路面材料,經濟性好,可以修復大部分破壞,應用范圍廣,對現有拌合設備的改造需求小,具有更好的路用性能。其他幾種技術的使用范圍都有局限性,針對具體的施工情況可以選擇使用。運用創新再生技術,完全符合環保節能的要求,即節約了石料資源,又減少了開采石料的環境污染,經濟上也節約了舊料儲存、堆放、處理的成本,形成了一個環保重復利用的閉合循環。


                                    上海地區作為率先全面推廣再生瀝青混凝土技術的城市之一,在中環線道路維修工程中,基層瀝青混凝土全部采用熱再生瀝青混凝土,整個中環線工程可使用瀝青再生料28萬噸左右,在2018年G15高速公路大修工程中,在AC-25中摻量25%的再生舊料,性能指標達到了設計要求,滬寧高速公路黑色路面處理工程,對20萬平方米的病害路面施行瀝青路面現場熱再生修復,對11座橋梁進行了沉降處理。再生瀝青砼的推廣使用離不開建設單位的支持,在上海的市場應用中占比較低,再生瀝青砼僅廣泛應用于低等級公路市政道路的維修,而高摻量普遍用于路面結構的中下面層,在當前生產設備和技術條件成熟的條件下,將瀝青混合料加以再生利用符合當前發展循環經濟,建設節約型社會的需要,期待獲得良好的社會效益和經濟效益。


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                                    圖1.瀝青砼拌合再生設備


                                    表2.再生技術分類特點表

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                                    2.3傳統新料熱拌瀝青砼的使用情況


                                    目前上海市場普遍使用的是技術成熟的熱拌熱鋪瀝青混合料,占比約70%。熱拌瀝青混合料:是經人工組配的礦料與瀝青在專門設備中加熱拌和而成,用保溫運輸工具運至施工現場,在熱態下進行攤鋪和壓實的混合料。常用的規格為AC型瀝青混合料,隨著時代發展,路面各結構層的使用規格逐步上了一個臺階,由早期的改性AC-13C作為上面層替代為性能更好的SMA13,它是一種以瀝青膠結料與少量纖維穩定劑、細集料以及較多的礦粉填料組成的瀝青瑪蹄脂,填充于間斷級配的粗集料骨架間隙中,組成一體所形成的瀝青混合料,具有耐磨抗滑、密實耐久、抗高溫車轍、減少低溫開裂等優點,核心優點是構造深度深、抗滑性好,特別適用于高等級路面的上面層。


                                    由于技術成熟,產品質量保證,依據道路的不同需求,近幾年在上海的一些路面工程中,嘗試使用澆筑式瀝青砼和排水降噪瀝青砼,2018年上海G40長江隧橋橋面鋪裝維修工程中采用GA-10,崇明至啟東長江公路通道工程采用排水降噪瀝青砼OGFC-13,均達到了預期目的,但是也存在著一些熱拌混合料的缺點,環境污染大、能源消耗大,對機械設備的損壞率高,隨著國家對環境保護、資源管理的重視,與現實發展目標格格不入。


                                    2.4溫拌瀝青砼的使用情況


                                    2005年我國的溫拌技術才開始起步,當時主要是學習和引進國外的先進技術進行應用。所謂溫拌瀝青混合料,就是通過技術措施,使瀝青能在相對較低的溫度下進行拌和及施工,同時保持其不低于HMA的使用性能的瀝青混合料。與傳統熱拌瀝青混合料相比,使瀝青混合料的拌合溫度降低30—40℃以上,這樣在混合料的生產過程中對拌合設備的損耗相對較低,有效地延長了拌合設備的使用壽命,從而降低了生產成本。溫拌瀝青混合料的拌合溫度較低,采用溫拌瀝青混合料,可以降低瀝青的老化程度,瀝青在普通熱拌瀝青混合料中是要加熱到150℃的,采用溫拌技術就可以大大降低這個溫度,這樣瀝青在低溫下進行儲存和拌合可以保持較好的路用性能,最大程度上減少有害氣體排放,從而有效的保護施工人員的身體健康及降低環境污染,更符合目前的藍天白云水清的環保要求。


                                    2006-2008年,上海先后對新市路、逸仙路高架、A4高速、中山西路、長江隧橋、浦東港五期規六路、南北高架、滬青平公路8個項目采用了溫拌瀝青砼,經檢測路用性能達到預期。崇明區作為上海的一張名片—國際旅游島,公路建設也推廣使用溫拌生產工藝,2019年崇明區的北沿公路改建工程、建設公路改建工程等項目的瀝青路面設計采用溫拌瀝青砼,瀝青采用橡膠改性瀝青,目前溫拌瀝青技術完全可以使溫拌瀝青混合料達到熱拌瀝青混合料的性能。雖然溫拌瀝青砼在上海的推廣使用是較早的,但是在整個上海市場的占比可能在10%左右,主要是因為建設單位對溫拌瀝青砼技術存在疑慮,其次更多的考慮投資成本,但是通過近幾年的實踐證明,性能上不遜于熱拌瀝青砼,優點多于熱拌瀝青砼。出于節能和環保,溫拌工藝是未來發展的趨勢,將逐步取代熱拌工藝。


                                    表3.熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料溫度對比表

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                                    3總結

                                    本文主要介紹了上海區域瀝青砼的發展沿革與使用現狀,瀝青砼產品已從早期的單一規格發展到多品種,來滿足不同道路環境的需求;瀝青砼原材料的性能不斷提升,功能多樣化,提高了瀝青砼產品的質量。上海的公路建設離不開瀝青砼制品,也離不開生產企業的努力,十九大的召開,讓我們醒悟,企業的可持續性發展,應更多的考慮環保因素,急需改變目前這種高耗能、高污染的生產狀況,淘汰高耗能設備,優化生產工藝,節約資源,減少環境污染,提高企業產能,保證瀝青砼的質量,各項性能均滿足現實需求的。時代在進步,技術在創新,上海的瀝青砼發展日新月異,不斷滿足上海人民對道路的出行需求。


                                    參考文獻

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                                    標簽:道路建設,綜合論文,技術中心,再生瀝青,瀝青混凝土
                                    免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國瀝青網無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。郵箱:23341570@qq.com
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