2020年度

混凝土科学技术奖•科技进步类

获奖项目展示

我国是世界上公路水泥混凝土路面铺装里程最多国家，广西作为全国水泥路面规模最大省份，早期建设水泥路面已进入规模维修改造阶段，水泥混凝土路面养护压力巨大。

水泥混凝土路面具有承载力高、建设成本低特点，但路面一旦出现露骨、麻面病害将大幅降低行车舒适性，出现错台、坑槽、抗滑不足病害将对行车安全性造成隐患，而基层承载力下降、板底脱空断板将直接缩减道路使用寿命。

现有水泥混凝土路面养护技术存在难度大、效果差、封闭交通时间长等问题，已成为束缚水泥路面发展核心因素。其原因可以归结为以下几个方面：（1）病害发现及处治时效滞后：水泥混凝土路面是脆性材料，病害一旦扩展将快速贯通。而现有检测及病害识别方法未考虑材料结构损伤，有效性和可靠性不足。特别是板底脱空和基层开裂属于隐蔽工程，致使多数道路表面发现严重病害才着手修复，错过了关键养护时机。（2）材料性能不可控和耐久性差：路面面层病害类型多、基层开裂和抗冲刷问题突出。已有修复方法中采用提高混凝土强度标号修复面层病害，无法改变需延长养护造成封闭交通时间长问题；采用沥青砂或环氧材料耐久性差、成本高问题突出；而基层水泥灌浆材料易离析、水泥颗粒粗可灌性差、结实率低，普遍暴露基层灌浆处治不到位、二次开裂和多次注浆问题，且未考虑广西岩溶地区溶蚀环境，灌浆耐久性差。混凝土路面病害严重程度不同、存在新旧界面薄弱区、施工环境工况复杂，路面长期承受车辆动载和温湿度变化疲劳作用。因此，材料性能指标控制需满足可调控性和高性能。（3）罩面及加铺改造技术匮乏：路面功能性病害、结构性病害修复时，需进行薄层罩面或者打裂、碎石化加铺，但由于相关结构和材料设计缺乏依据，反射性裂缝和层间脱粘问题突出。

图1.广西水泥路面病害图片

现有低投入、高产出及快速通行需求形式严峻，如何实现在役路面病害的识别和有效评价，为养护时机和处治决策提供技术支持已是迫切需求。同时开发路面病害快速、低成本、高效率的修复成套技术并推广应用，对提升水泥混凝土路面养护品质、缩短封闭时间、降低修复成本、提高道路使用寿命、维护友好社会形象势在必行。从2007年开始，广西交科集团有限公司联合高校、业主、养护施工单位组成攻关项目组，从高效利用原有路面整体结构承载力、延长使用寿命、发展畅安交通等客观需求出发，持续开展十余年混凝土路面的快速修复关键技术攻关。先后承担了国家自然科学基金面上项目、交通运输部科技项目、广西科技攻关项目等十余项重大课题，重点解决水泥混凝土路面性能评价方法缺乏、传统修复材料性能不足、维修资金利用率低等关键性问题。在水泥混凝土道路病害精准识别及定量评价、复杂环境快速修复材料时间可控和高性能化技术、新型聚合物灌浆基层稳固技术、面层功能快速恢复薄层罩面技术、旧水泥混凝土路面加铺结构和材料设计技术以及低成本、高性能、多尺度病害修复工艺方面取得系列技术成果。累计实现应用483公里水泥混凝土路面面层、基层预防性养护及大中修改造工程，培养了大批技术骨干和高层次人才，创造经济效益超过1680.9万元，节支1026.24万元。显著提升了水泥混凝土路面养护技术水平，维护了社会友好形象。

图4 病害提取及自动化定量过程

2.开发了胶结料凝结硬化时间调控技术和新旧界面粘结改性技术，提出了基于逆向填充的磷硅体系颗粒材料组成设计方法。发明了时间可控、低成本高性能的新型聚合物水泥基面层病害快速修复材料和温度、浓度敏感性低抗溶蚀基层灌浆新型地质聚合物。在低成本（同类产品降低30%）、长寿命（增加3倍）、快速恢复交通（3h～24h）、性能指标提升（1～2倍强度、2倍粘结性能、3倍耐久性能）等方面具有显著优势，灌浆材料解决了可灌性差、易离析及抗岩溶腐蚀等问题。

图5 新型快速修复材料体系的粘结抗拉性能

3.建立了旧水泥混凝土路面功能性快速恢复处治、加铺前打裂压稳和碎石化处治不同修复方式关键控制指标，开发了薄层罩面修复技术，建立了旧路面改造局部修复加铺和再生加铺结构、材料设计体系，解决了原有路面结构高效利用、薄层罩面成本高、复合式路面反射裂缝控制、层间粘结提升等关键技术问题。

项目成果应用于G323鹿寨经平山至柳城公路、S204蒙山至金田公路（蒙山至平南大鹏段）、G359灵山沙坪至大塘公路、S210来宾良江至宾阳武陵公路二级路水泥混凝土路面改造工程。针对旧路面板破碎病害严重路段，采用碎石化后进行白加白加铺技术。原有路面小尺度病害，采用了聚合物改性水泥基材料进行面层病害修复，材料成本每方节支0.45万元；针对基层开裂和脱空破坏采用地质聚合物进行灌浆处治，每平方米灌浆料节支0.0045万元元。近三年四条路段累计消耗面层修复材料157吨，节支70.65万元；地聚合灌浆5400平方米，节支24.3万元；共计节支135.6万元。

宜州至河池高速公路水泥混凝土路面全长71.57km，经过几年的运营，路面出现断板、坑槽、脱空等病害。在维修养护过程中采用本项目技术成果聚合物水泥基材料和地质聚合物灌浆材料进行病害处治，耐久性能和抗滑耐磨性能得到明显改善，具有十分良好的应用效果。

南宁绕城高速全线64.75公里，水泥路面断板、坑槽及脱空现象普遍，每年均需要对板底脱空情况采用新型地质聚合物进行板底脱空灌浆。于2015年12月采用新型快速聚合物水泥基修复材料进行断板、坑槽及裂缝病害的修复，使用效果良好。

沿海公路改扩建路面改造工程西起兰海高速公路原路面破损严重，采用无损检测技术对板底脱空情况进行了评价，并推广应用新型地质聚合物灌浆材料进行板底脱空加固，不仅有效利用了原路面结构，加固后使用寿命大幅度提升。

广西百隆高速公路田林隧道群、岑水高速均昌隧道加铺抗滑磨耗层后，隧道路面TD及BPN值远远高于水泥及沥青路面规范值，无剥落、起皮掉粒等病害，路面抗滑性能显著提高，行车安全达到显著改善。

广西隆百高速公路混凝土路面坑槽采用聚合物混凝土修补料修补比市面同类产品价格低50%以上，且具有优异的耐久性及耐磨性，能够满足快速通车要求，绿色无污染，拌和工艺简单易操作，具有良好社会经济效益。

广西交科集团有限公司是一家在广西乃至全国交通运输系统中具有重要影响力的高新技术企业。作为交通基础设施领域综合解决方案供应商，公司始终致力于“为建设交通强国贡献智慧解决方案”。

广西交科集团于1984年12月由国家科委批准成立，位于南宁市国家级高新技术产业开发区，前身为广西壮族自治区交通科学研究所；2020年3月更名为广西交科集团有限公司。当前，广西交科集团已成为广西交通运输系统科技开发、成果转化和产业化基地，也是广西交通行业中资质全、业务广的国有科技服务型现代企业。

广西交科集团下设16个职能管理部门，3个事业部，事业部下属17个生产研发部门；5个全资子公司，2个控股子公司，5个非独立法人分公司；共有员工1500余人，其中博士40余人、硕士600余人，教授级高级工程师近30人、高级职称300余人，享受政府特殊津贴专家2人、自治区优秀专家2人、第一批广西高层次人才2人，交通运输部与广西“新世纪十百千人才工程”第二层次人选2人，广西“十百千”知识产权（专利）人才4人。

作为高新技术领航企业，集团公司先后获得各类资质共计40余项，业务涵盖交通基础设施建设、建筑、工程地质与岩土、水务环保和信息化服务等多个领域；可提供技术研发、勘察设计、咨询检测、工程监理、项目分析，以及智能交通软硬件产品开发、运维服务和交安施工，同时开展橡胶沥青等路用绿色新材料研发生产和技术咨询等全产业链服务。

广西交科集团建成了“国家企业技术中心”等26个科研平台及创新载体，拥有价值超过亿元的科研设备；荣获包括国家科技进步二等奖、广西科学技术特别贡献奖等80余项科技成果奖，其中国家科技进步二等奖3项、自治区科技进步特别贡献奖1项，自治区科技进步一等奖3项；获得了各类设计及咨询成果奖80余项。获国家发明专利近100项、实用新型专利130项、软件著作权近100项，解决了多个工程技术难题，为提高工程质量提供了有力的技术支撑，产生了巨大的经济效益和社会效益。