畅想 | 装配式沥青路面技术演进路线

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引言

装配式路面技术是指在工厂中完成路面结构层的预制,运送到施工现场进行装配、接缝处理等后续工艺,以完成路面结构快速建造的一类技术。

装配式铺面技术目前是国内外研究的热点问题,学者们均在积极探索并尝试工程化应用。装配式水泥混凝土路面技术相对较为成熟,现处于市场应用阶段,而装配式沥青路面技术的研究尚处于摸索阶段,与实现工业化装配还有一定距离。

关于装配式沥青路面的应用场景与技术演进路线是本文讨论的内容。 

应用场景

标准化

《中国路面工程学术研究综述·2020》提及:装配式路面技术在克服传统路面现场浇筑、摊铺所引起的生产粗放、效率低下、施工质量难以控制等缺点的同时,实现了路面结构的标准化施工与精细化管理。此外,面向数字化基础设施建设的装配式路面技术使得布置在路面内的智能感知设备得以精准投放,感知设备存活率大幅度提高。

装配式沥青路面工厂化的预制,理论上可以解决现场施工质量的诸多问题。但理想丰满,现实骨感。现阶段,全世界99.9%以上的沥青路面均为现场施工,存在绝对规模效应,体系迁移成本巨大。

装配式沥青路面也可能存在新的施工质量问题,主要包括:接缝处理与调平。 

快速化

很多文献提出:装配式沥青路面适用于大交通量公路,尤其是城市道路路面快速修复、道路结构物上的路面铺装、路面损坏后的紧急修复。这种技术可以使路面罩面修复简单、快捷。路面可以在工厂制作和维修,在现场可以快速安装和移除回收。

需要罩面维修的沥青路面病害处治,绝大多数包含铣刨工艺;装配式沥青路面工艺无法省略此环节。

目前,基于现场工艺的沥青路面的紧急铣刨重铺或加铺,其施工效率可以满足绝大部分场景需求。

演进路线

《中国路面工程学术研究综述·2020》提及:目前,国内外对于装配式路面的研究主要集中在以水泥基材料为主的预制化拼装技术和以沥青基等柔性材料为主的地毯式铺装技术。

地毯式柔性铺面是将柔性可卷曲的预制道路面层,吊装、运输至施工现场,然后直接在现有的路面结构上完成铺设。目前,地毯式铺装路面公开的研究成果较少,最新的研究均与荷兰和德国的相关研究单位和学者有关。2001年,荷兰交通部所开展的“Roads to the Future”项目中就首次提出了地毯式铺装,并研发了基于多孔沥青混凝土的“RollPave”预制路面结构。德国亚琛工业大学道路工程研究所亦是较早开展柔性地毯式铺装结构研究的科研单位之一,其在柔性地毯式铺装沥青路面结构设计、性能增强及新型柔性路面材料方面取得了较多成果。

董元帅著《可卷曲预制沥青路面材料特性与施工技术》研发了可卷曲预制沥青路面专用改性沥青材料、改进了混合料的配比,并研究了沥青胶结料和混合料的力学性能及路用性能。通过有限元模拟,分析了该混合料在卷曲过程中的力学响应,为可卷曲预制沥青路面的工程实践提供理论基础。侧重对卷曲设备研制和关键施工工艺的研讨,并通过可卷曲预制沥青路面工程应用实例对关键技术、施工流程及性能检测等方面进行详细介绍,为该技术的应用实践提供理论依据及技术支持。 

辨析

基于现场的沥青路面工艺,必须沥青拌合站配套出料。在某些情况下,区域内无沥青拌合站,或者运输距离遥远,或者价格昂贵,无法采用基于现场的传统沥青路面施工工艺。其中比较典型的案例是中国农村路的建设。通过工厂化预制,现场装配,降低综合造价,突破沥青拌合站的限制,扩大沥青路面的使用场景。

基于这样的细分市场需求,装配式沥青路面的技术演进路线可能如下:第一,预制的尺寸是平面、规则的几何形状,主要考虑其运输完整性与方便性,可以参考瓷砖;第二,通用的沥青混合料,其性能仅考虑装配完成后沥青路面的使用条件;在很多情况场景下,可以大规模使用RAP料;第三,预制沥青模块边部预埋微波敏感材料,或者沥青混合料中添加吸波材料;第四,现场拼装时密缝装配,使用微波设备复热模块接缝位置达至一定温度;第五,使用碾压设备碾压,确保接缝位置产生热连接,达到路面的使用条件。为了增强模板之间的连接,模块边部加工为凸凹交替;拼装时可以对位装配。如预制模块整体使用吸波材料,复热后碾压,可提高沥青路面的平整度效果。 

小结

通过工厂化预制,现场装配,降低综合造价,突破沥青拌合站的限制,扩大沥青路面的使用场景。预制的尺寸是平面、规则的几何形状,主要考虑其运输完整性与方便性。预制沥青模块边部预埋微波敏感材料,装配完成后复热,碾压后模块间形成热连接。

全文完。徐科,江苏宜兴人,工学博士,“沥青路面”微信公众号创始人,专注沥青路面施工技术与管理。联系微信:drxuke1978

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