关键词：高速公路改扩建、沈大高速公路、连续式改性沥青生产、同步碎石封层

概  述：随着我国高速公路建设的飞速发展，高速公路等级不断提高，原有高速公路的改扩建及等级提升逐渐被重视。改扩建后的高速公路等级不断提高，对路面的质量和寿命要求越来越高，面层使用的沥青由普通沥青发展为抗磨耗性更高、抗高温性更好、抗车辙更强、低温抗裂性更高的改性沥青；路面的宽度也逐渐由双向四车道增加为双向六车道、八车道，沈大高速公路为全国首例由双向四车道改扩建为双向八车道的高速公路，因此对改性沥青的需求量成倍增加；同时施工速度要求更快，因此需要高效率的新型施工技术来加快建设进度。沈大高速公路是全国首例连续式改性沥青生产技术和同步碎石封层技术两种新技术同时得到成功应用的高速公路改扩建工程。

一、 连续式改性沥青生产技术在沈大高速改扩建中成功应用
    沈大高速公路为全国首例由双向四车道改扩建为双向八车道的高速公路，因此对路面质量要求较高，要求中、上面层均使用SBS改性沥青，改性沥青的需求量成倍增加，同时对改性沥青的质量要求较高。由于辽宁的气候特点施工期为6月—9月施工期短，因此要求改性沥青集中快速供货。
    传统的间歇式的改性沥青生产方式，一般产能在10-12吨/小时，由于沈大高速公路对改性沥青质量要求高，其只能通过调窄胶体磨或剪切机的间隙以满足改性沥青质量的要求，但是调窄胶体磨或剪切机的间隙将导致改性沥青的产能由原来的10-12吨/小时降低至5-6吨/小时，这个产能根本无法满足沈大高速公路对改性沥青的需求，每天的施工进程仅仅是1公里左右。
    新型的连续式改性沥青生产技术，目前国内应用产能可以达到40吨/小时，以沈大高速公路改扩建工程2标段为例，该段有沈阳高等级公路建设有限公司负责施工，使用美国DALWORTH MP-10S 20吨/小时连续式改性沥青生产技术和设备，可以满足一台2000型拌和站和一台3000型拌和站改性沥青用量，每天工程进度为3公里，大大高于未使用该技术的标段工程进度。由于出色的完成了沈大高速公路的施工任务，沈阳高等级公路建设总公司被授予“沈大高速公路工程先进施工单位”称号。
沈大高速公路改扩建工程中使用的美国DALWORTH连续式技术和设备生产的改性沥青在显微分析仪观察下，400倍时呈现1µm左右的微粒均匀分布，100倍时为均匀网状结构，各项指标均达到超理想值。同时沈大高速使用DALWORTH设备生产的改性沥青铺设的路面，得到业主及监理的好评。

1.1 美国DALWORTH连续式改性沥青生产工艺简介
连续式改性沥青生产技术目前国内只有美国DALWORTH改性沥青设备具有该项技术。此种生产技术的特点是使用单预混罐一次性通过胶体磨完成，代替了三罐体的循环过程，大大节省了生产时间，达到连续式生产目的，可满足大规模施工的供料要求。设备体积大大减小(为一般沥青生产设备体积的1/3左右), 连接管线的复杂性也同时降低。以美国DALWORTH CM-9S型改性沥青生产设备为例（如图所示），根据要求调整高剪切胶体磨间隙，

基质沥青、改性剂及添加剂按比例添加入预混罐内充分搅拌，混合液体一次性通过高剪切胶体磨时被同时剪切和研磨至合格的粒径，然后泵入成品罐或移动式成品罐中，在发育罐中发育后即可使用。

2.2 美国DALWORTH连续式改性沥青生产技术的核心技术
①、“内齿型”高剪切胶体磨
    DALWORTH改性沥青设备能够连续式生产并且一次性剪切研磨合格，其关键技术在于核心设备——“内齿型”高剪切胶体磨。此胶体磨不同于其他研磨式胶体磨或单一高速剪切机的是其同时具有高速剪切及高度研磨的双重功能并且一次性剪切研磨合格。大多数改性剂包括各种SBS、SBR、EMA、EVA、PE、轮胎橡胶、废料橡胶等都可被一次性剪切研磨合格，其效果是其它类型胶体磨的几倍。在业内被誉为 “ SUPER MILL ” ——超级磨。
    

②、连续式沥青管路加热工艺
    DALWORTH连续式改性沥青生产技术采用的加热方式及流程控制方式都与间歇式有着本质上的区别。美国DALWORTH连续式改性沥青生产技术中，采用了一种独特的管式导热油加热方式。这种加热方式，仅是在沥青通过其内部的热交换器时，瞬间对沥青进行加热。这样就可以保证在很少的能源消耗下，很短的沥青加热时间内，使沥青温度很快升高到生产所需要的温度（一般为190℃左右）。在确保连续生产的前提下，既保证了沥青质量，又大大节省了生产成本。
③、独特的预混罐设计及控制系统
    预混罐的容积仅为230升，大大降低了能耗并减小了设备体积。预混罐中配备了连续式液位传感器和液位控制器，可动态显示和调节预混罐内的实际液位，同时配备了气动过程控制阀和I/P转换器，可根据预混罐内的实际液位进行调节，保证预混罐内液位的动态平衡。另外还配备了高液位报警器，防止液位过高导致的溢出。整个预混系统配备了高液位报警、低液位报警、极限液位报警、搅拌器故障报警，有效的保证了计量的准确性和生产的连续性。

1.3 美国DALWORTH连续式改性沥青生产技术应用实例
    由于使用了先进的生产工艺和质量精良的部件，DALWORTH改性沥青设备具有高产量、高质量、低成本、体积小、易操作等特点。而具有专利技术的“一次性剪切研磨合格”超强功能的独特内齿型高剪切胶体磨的采用，使得整机的改性沥青生产能力从8吨、10吨、20吨、30吨、40吨至60吨/小时不等，大大高于其它国产和进口设备的产能，从而能够满足不同产量要求。DALWORTH改性沥青设备目前保持着世界最大生产率改性沥青设备的殊荣。现已被美洲、欧洲及亚洲等30多个国家的沥青生产商广泛应用。
    在中国已有几十家公司和工程，采用了DALWORTH改性沥青设备，其中包括炼油企业、沥青制造商、科研院所、养护公司及道路施工单位等。美国DALWORTH连续式改性沥青生产工艺和设备在我国“神州第一路”—沈大高速公路的改扩建工程中和“世界最长跨海大桥—东海大桥”的建设以及其他几十条高速公路、国省干线、桥梁、机场跑道的建设和改扩建等工程中取得了成功应用。

二、 同步碎石封层技术在沈大高速改扩建工程中下封层中成功应用
    沈大高速公路改扩建工程不仅仅对路面质量要求提高，而且对下封层的质量要求较高。与传统的人工碎石撒布及石屑封层相比，同步碎石封层后的下封层粘结性强、平整度好、与路基的结合性更好。同时施工正值雨季，施工期被客观的缩减，为赶工期就需要新型技术加快施工速度，同步碎石封层技术以其优良的防水性、高效性被沈大高速公路成功应用在下封层施工中。以1标段为例，该标段使用同步碎石封层技术进行下封层施工，每天施工面积可达3万平方米，施工速度明显高于未使用同步碎石封层的标段；同时经过检测使用同步碎石封层技术进行的下封层质量要高于未使用同步碎石封层的路面，得到业主和监理的一致认可。
2.1 同步碎石封层技术简介
    同步碎石封层技术和设备是由法国赛格玛SECMAIR公司发明的，该技术首先被法国公路总署采纳，并应用于整个法国、其它欧美国家以及中国。目前同步碎石封层技术已经得到中国公路界的认同，被广泛应用于我国高速公路下封层、粘结层以及各等级公路路面养护施工。
2.2 同步碎石封层应用在高速公路下封层施工的优势
①. 同步碎石封层下封层具有良好的防水特性
    同步碎石封层技术，无沥青与骨料的搅拌过程，可在水稳层表面形成连续的沥青薄膜，流动性很好的沥青会顺利的渗入水稳层表面的细微裂缝深处，同时同步碎石封层技术，沥青与骨料牢牢镶嵌在一起，从而阻止水的渗入。这保证了同步碎石封层技术施工的路面具有良好的防水性。
②. 同步碎石封层下封层具有良好的粘结性能
    由于同步碎石封层技术的核心在于同一设备可以在一秒钟内同时撒布沥青结合料与骨料，沥青结合料与骨料在一秒钟内完成结合。结合时沥青温度下降较少，喷洒热沥青的温度约为140摄氏度，结合时温度也可以保证在120摄氏度以上，沥青结合料的流动性很好，这都有利于骨料埋入沥青的深度和增大接触面积，并且由于毛细作用保证了骨料与沥青的结合强度。（如图1）
③. 同步碎石封层下封层具有分散应力的作用
    同步碎石封层实质是靠一定厚度沥青膜(1～2mm)粘结的超薄沥青碎石表面处治层，其整体力学特征是柔性的，可以将向上传递的应力分散在较大的面积，可延缓罩面层反射裂缝的产生时间，同时经同步碎石封层作的下封层由于其柔韧性，尽管反射裂缝已经反射到罩面层，但下封层本身不会断裂，这样水就无法向下渗透而破坏基层和路基。

④. 同步碎石封层的下封层与路基及旧路面的粘结性更好。

    同步碎石封层技术，无沥青与骨料的搅拌过程，可在水稳层表面形成连续的沥青薄膜，流动性很好的沥青会顺利的渗入水稳层表面的细微裂缝深处，使下封层与水稳层基层的粘结性更好，同时由于同步碎石封层后的下封层表面有一定的粗糙度，更有利于下面层与其的粘结，所以使用同步碎石封层的下封层保证上面层与下封层、下封层与基层三个层次有效粘结。

2.3 法国赛格码（SECMAIR）同步碎石封层技术在高速下封层中的应用

    同步碎石封层技术于2002年由埃盟泰国际有限公司引进中国，在短短的三年时间内已经在全国范围内进行了上千万平方米的下封层施工及路面养护施工，该技术已经得到国内公路方面专家、公路管理部门以及用户的认可，并且给予大力推广和支持。

    在“神州第一路”沈大高速公路的改扩建工程中，同步碎石封层施工的下封层以施工质量好，速度快的优势得到业主和监理的一致好评。在广西南宁至友谊关高速公路建设下封层施工中，同步碎石封层再次验证了其在下封层施工中的强大优势。目前正在建设中的湖南邵阳至怀化高速公路，全线将采用同步碎石封层进行下封层施工。

    与其他技术如稀浆封层技术相比，同步碎石封层技术具有更强的防水性，较低的成本，一定阻止反射裂缝的作用，以上特点决定了同步碎石封层非常符合我国高等级公路下封层建设以及各等级公路的养护施工要求。同时，同步碎石封层无需沥青与骨料施工前的拌和，沥青与骨料在一台设备上的同步撒布，无需昂贵笨重的拌和楼和繁多的配套设备配合，是目前任何一种技术与设备所难比拟的，而且节省能源符合目前环保可持续性发展的要求。

    随着中国高速公路改扩建工程的不断增加，相信连续式改性沥青生产技术和同步碎石封层技术将在我国高速公路建设中发挥更大的作用。