2020年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)

混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)?科技進(jìn)步類

獲獎(jiǎng)項(xiàng)目展示

我國(guó)是世界上公路水泥混凝土路面鋪裝里程最多國(guó)家，廣西作為全國(guó)水泥路面規(guī)模最大省份，早期建設(shè)水泥路面已進(jìn)入規(guī)模維修改造階段，水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)壓力巨大。

水泥混凝土路面具有承載力高、建設(shè)成本低特點(diǎn)，但路面一旦出現(xiàn)露骨、麻面病害將大幅降低行車舒適性，出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、坑槽、抗滑不足病害將對(duì)行車安全性造成隱患，而基層承載力下降、板底脫空斷板將直接縮減道路使用壽命。

現(xiàn)有水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)存在難度大、效果差、封閉交通時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，已成為束縛水泥路面發(fā)展核心因素。其原因可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：（1）病害發(fā)現(xiàn)及處治時(shí)效滯后：水泥混凝土路面是脆性材料，病害一旦擴(kuò)展將快速貫通。而現(xiàn)有檢測(cè)及病害識(shí)別方法未考慮材料結(jié)構(gòu)損傷，有效性和可靠性不足。特別是板底脫空和基層開裂屬于隱蔽工程，致使多數(shù)道路表面發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重病害才著手修復(fù)，錯(cuò)過(guò)了關(guān)鍵養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。（2）材料性能不可控和耐久性差：路面面層病害類型多、基層開裂和抗沖刷問(wèn)題突出。已有修復(fù)方法中采用提高混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)修復(fù)面層病害，無(wú)法改變需延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)造成封閉交通時(shí)間長(zhǎng)問(wèn)題；采用瀝青砂或環(huán)氧材料耐久性差、成本高問(wèn)題突出；而基層水泥灌漿材料易離析、水泥顆粒粗可灌性差、結(jié)實(shí)率低，普遍暴露基層灌漿處治不到位、二次開裂和多次注漿問(wèn)題，且未考慮廣西巖溶地區(qū)溶蝕環(huán)境，灌漿耐久性差?；炷谅访娌『?yán)重程度不同、存在新舊界面薄弱區(qū)、施工環(huán)境工況復(fù)雜，路面長(zhǎng)期承受車輛動(dòng)載和溫濕度變化疲勞作用。因此，材料性能指標(biāo)控制需滿足可調(diào)控性和高性能。（3）罩面及加鋪改造技術(shù)匱乏：路面功能性病害、結(jié)構(gòu)性病害修復(fù)時(shí)，需進(jìn)行薄層罩面或者打裂、碎石化加鋪，但由于相關(guān)結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計(jì)缺乏依據(jù)，反射性裂縫和層間脫粘問(wèn)題突出。

圖1.廣西水泥路面病害圖片

現(xiàn)有低投入、高產(chǎn)出及快速通行需求形式嚴(yán)峻，如何實(shí)現(xiàn)在役路面病害的識(shí)別和有效評(píng)價(jià)，為養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)和處治決策提供技術(shù)支持已是迫切需求。同時(shí)開發(fā)路面病害快速、低成本、高效率的修復(fù)成套技術(shù)并推廣應(yīng)用，對(duì)提升水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)品質(zhì)、縮短封閉時(shí)間、降低修復(fù)成本、提高道路使用壽命、維護(hù)友好社會(huì)形象勢(shì)在必行。從2007年開始，廣西交科集團(tuán)有限公司聯(lián)合高校、業(yè)主、養(yǎng)護(hù)施工單位組成攻關(guān)項(xiàng)目組，從高效利用原有路面整體結(jié)構(gòu)承載力、延長(zhǎng)使用壽命、發(fā)展暢安交通等客觀需求出發(fā)，持續(xù)開展十余年混凝土路面的快速修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。先后承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、交通運(yùn)輸部科技項(xiàng)目、廣西科技攻關(guān)項(xiàng)目等十余項(xiàng)重大課題，重點(diǎn)解決水泥混凝土路面性能評(píng)價(jià)方法缺乏、傳統(tǒng)修復(fù)材料性能不足、維修資金利用率低等關(guān)鍵性問(wèn)題。在水泥混凝土道路病害精準(zhǔn)識(shí)別及定量評(píng)價(jià)、復(fù)雜環(huán)境快速修復(fù)材料時(shí)間可控和高性能化技術(shù)、新型聚合物灌漿基層穩(wěn)固技術(shù)、面層功能快速恢復(fù)薄層罩面技術(shù)、舊水泥混凝土路面加鋪結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計(jì)技術(shù)以及低成本、高性能、多尺度病害修復(fù)工藝方面取得系列技術(shù)成果。累計(jì)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用483公里水泥混凝土路面面層、基層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及大中修改造工程，培養(yǎng)了大批技術(shù)骨干和高層次人才，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)1680.9萬(wàn)元，節(jié)支1026.24萬(wàn)元。顯著提升了水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平，維護(hù)了社會(huì)友好形象。

圖4 病害提取及自動(dòng)化定量過(guò)程

2.開發(fā)了膠結(jié)料凝結(jié)硬化時(shí)間調(diào)控技術(shù)和新舊界面粘結(jié)改性技術(shù)，提出了基于逆向填充的磷硅體系顆粒材料組成設(shè)計(jì)方法。發(fā)明了時(shí)間可控、低成本高性能的新型聚合物水泥基面層病害快速修復(fù)材料和溫度、濃度敏感性低抗溶蝕基層灌漿新型地質(zhì)聚合物。在低成本（同類產(chǎn)品降低30%）、長(zhǎng)壽命（增加3倍）、快速恢復(fù)交通（3h～24h）、性能指標(biāo)提升（1～2倍強(qiáng)度、2倍粘結(jié)性能、3倍耐久性能）等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，灌漿材料解決了可灌性差、易離析及抗巖溶腐蝕等問(wèn)題。

圖5 新型快速修復(fù)材料體系的粘結(jié)抗拉性能

3.建立了舊水泥混凝土路面功能性快速恢復(fù)處治、加鋪前打裂壓穩(wěn)和碎石化處治不同修復(fù)方式關(guān)鍵控制指標(biāo)，開發(fā)了薄層罩面修復(fù)技術(shù)，建立了舊路面改造局部修復(fù)加鋪和再生加鋪結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計(jì)體系，解決了原有路面結(jié)構(gòu)高效利用、薄層罩面成本高、復(fù)合式路面反射裂縫控制、層間粘結(jié)提升等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

項(xiàng)目成果應(yīng)用于G323鹿寨經(jīng)平山至柳城公路、S204蒙山至金田公路（蒙山至平南大鵬段）、G359靈山沙坪至大塘公路、S210來(lái)賓良江至賓陽(yáng)武陵公路二級(jí)路水泥混凝土路面改造工程。針對(duì)舊路面板破碎病害嚴(yán)重路段，采用碎石化后進(jìn)行白加白加鋪技術(shù)。原有路面小尺度病害，采用了聚合物改性水泥基材料進(jìn)行面層病害修復(fù)，材料成本每方節(jié)支0.45萬(wàn)元；針對(duì)基層開裂和脫空破壞采用地質(zhì)聚合物進(jìn)行灌漿處治，每平方米灌漿料節(jié)支0.0045萬(wàn)元元。近三年四條路段累計(jì)消耗面層修復(fù)材料157噸，節(jié)支70.65萬(wàn)元；地聚合灌漿5400平方米，節(jié)支24.3萬(wàn)元；共計(jì)節(jié)支135.6萬(wàn)元。

宜州至河池高速公路水泥混凝土路面全長(zhǎng)71.57km，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)營(yíng)，路面出現(xiàn)斷板、坑槽、脫空等病害。在維修養(yǎng)護(hù)過(guò)程中采用本項(xiàng)目技術(shù)成果聚合物水泥基材料和地質(zhì)聚合物灌漿材料進(jìn)行病害處治，耐久性能和抗滑耐磨性能得到明顯改善，具有十分良好的應(yīng)用效果。

南寧繞城高速全線64.75公里，水泥路面斷板、坑槽及脫空現(xiàn)象普遍，每年均需要對(duì)板底脫空情況采用新型地質(zhì)聚合物進(jìn)行板底脫空灌漿。于2015年12月采用新型快速聚合物水泥基修復(fù)材料進(jìn)行斷板、坑槽及裂縫病害的修復(fù)，使用效果良好。

沿海公路改擴(kuò)建路面改造工程西起蘭海高速公路原路面破損嚴(yán)重，采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)板底脫空情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并推廣應(yīng)用新型地質(zhì)聚合物灌漿材料進(jìn)行板底脫空加固，不僅有效利用了原路面結(jié)構(gòu)，加固后使用壽命大幅度提升。

廣西百隆高速公路田林隧道群、岑水高速均昌隧道加鋪抗滑磨耗層后，隧道路面TD及BPN值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水泥及瀝青路面規(guī)范值，無(wú)剝落、起皮掉粒等病害，路面抗滑性能顯著提高，行車安全達(dá)到顯著改善。

廣西隆百高速公路混凝土路面坑槽采用聚合物混凝土修補(bǔ)料修補(bǔ)比市面同類產(chǎn)品價(jià)格低50%以上，且具有優(yōu)異的耐久性及耐磨性，能夠滿足快速通車要求，綠色無(wú)污染，拌和工藝簡(jiǎn)單易操作，具有良好社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

廣西交科集團(tuán)有限公司是一家在廣西乃至全國(guó)交通運(yùn)輸系統(tǒng)中具有重要影響力的高新技術(shù)企業(yè)。作為交通基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域綜合解決方案供應(yīng)商，公司始終致力于“為建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)貢獻(xiàn)智慧解決方案”。

廣西交科集團(tuán)于1984年12月由國(guó)家科委批準(zhǔn)成立，位于南寧市國(guó)家級(jí)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，前身為廣西壯族自治區(qū)交通科學(xué)研究所；2020年3月更名為廣西交科集團(tuán)有限公司。當(dāng)前，廣西交科集團(tuán)已成為廣西交通運(yùn)輸系統(tǒng)科技開發(fā)、成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化基地，也是廣西交通行業(yè)中資質(zhì)全、業(yè)務(wù)廣的國(guó)有科技服務(wù)型現(xiàn)代企業(yè)。

廣西交科集團(tuán)下設(shè)16個(gè)職能管理部門，3個(gè)事業(yè)部，事業(yè)部下屬17個(gè)生產(chǎn)研發(fā)部門；5個(gè)全資子公司，2個(gè)控股子公司，5個(gè)非獨(dú)立法人分公司；共有員工1500余人，其中博士40余人、碩士600余人，教授級(jí)高級(jí)工程師近30人、高級(jí)職稱300余人，享受政府特殊津貼專家2人、自治區(qū)優(yōu)秀專家2人、第一批廣西高層次人才2人，交通運(yùn)輸部與廣西“新世紀(jì)十百千人才工程”第二層次人選2人，廣西“十百千”知識(shí)產(chǎn)權(quán)（專利）人才4人。

作為高新技術(shù)領(lǐng)航企業(yè)，集團(tuán)公司先后獲得各類資質(zhì)共計(jì)40余項(xiàng)，業(yè)務(wù)涵蓋交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、建筑、工程地質(zhì)與巖土、水務(wù)環(huán)保和信息化服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域；可提供技術(shù)研發(fā)、勘察設(shè)計(jì)、咨詢檢測(cè)、工程監(jiān)理、項(xiàng)目分析，以及智能交通軟硬件產(chǎn)品開發(fā)、運(yùn)維服務(wù)和交安施工，同時(shí)開展橡膠瀝青等路用綠色新材料研發(fā)生產(chǎn)和技術(shù)咨詢等全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)。

廣西交科集團(tuán)建成了“國(guó)家企業(yè)技術(shù)中心”等26個(gè)科研平臺(tái)及創(chuàng)新載體，擁有價(jià)值超過(guò)億元的科研設(shè)備；榮獲包括國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、廣西科學(xué)技術(shù)特別貢獻(xiàn)獎(jiǎng)等80余項(xiàng)科技成果獎(jiǎng)，其中國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、自治區(qū)科技進(jìn)步特別貢獻(xiàn)獎(jiǎng)1項(xiàng)，自治區(qū)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)；獲得了各類設(shè)計(jì)及咨詢成果獎(jiǎng)80余項(xiàng)。獲國(guó)家發(fā)明專利近100項(xiàng)、實(shí)用新型專利130項(xiàng)、軟件著作權(quán)近100項(xiàng)，解決了多個(gè)工程技術(shù)難題，為提高工程質(zhì)量提供了有力的技術(shù)支撐，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。