瀝青混凝土路面預防性養(yǎng)護措施及方法

張興明 趙巖荊

(1.江蘇京滬高速公路有限公司，江蘇淮安 223005;2.江蘇華通工程檢測有限公司，江蘇南京 211106)

0 引言

江蘇高速公路路面建設(shè)技術(shù)在“十五”“十一五”得到全面提高，在江蘇氣候環(huán)境下的路面早期病害基本得到解決。目前，主要的病害形式為輕微反射裂縫、車轍及少量小坑槽和輕微松散等。隨著江蘇省高速公路的使用壽命大幅延長，傳統(tǒng)的針對病害的矯正性養(yǎng)護方式已經(jīng)難以適應新的需求。如何保證好的路面維持良好的使用性能，成為了路面養(yǎng)護方向新的課題。

在路面養(yǎng)護和維修的關(guān)系上，長期以來人們總是習慣于等到路面破壞后(如出現(xiàn)中等到嚴重車轍或大面積裂縫時)才進行維修，而對于路面還處于良好狀態(tài)時進行預防性養(yǎng)護的意義認識不足。預防性養(yǎng)護是以延緩路面損壞，延長路面使用壽命為目的，在出現(xiàn)明顯病害之前對路面進行的主動性養(yǎng)護。道路養(yǎng)護經(jīng)驗表明，預防性養(yǎng)護能延緩路面破壞，延遲昂貴的路面大、中修和重建，是一種效益費用比非常高的養(yǎng)護措施。在一個全面的路面養(yǎng)護計劃中，預防性養(yǎng)護是最有影響的組成部分，應受到足夠重視。

1 瀝青混凝土路面病害

1.1 裂縫

路面裂縫產(chǎn)生的原因較為復雜，包括溫縮裂縫及反射裂縫等。在江蘇范圍內(nèi)，反射裂縫病害更為普遍也更為嚴重。反射裂縫產(chǎn)生的原因是路面在正常使用情況下，由于基層的干縮或溫縮裂縫的存在，使得瀝青混凝土路面層底在車輛荷載作用下存在應力集中現(xiàn)象，在車輛反復循環(huán)作用下，逐漸產(chǎn)生裂縫，并最終擴展至路面表面的現(xiàn)象，這也是現(xiàn)階段高速公路瀝青混凝土路面的主要破損類型。

1.2 車轍

由于瀝青混凝土是一種典型的粘彈塑性材料，并且具有較強的溫度敏感性，因此在荷載反復作用下將會導致永久變形，從而產(chǎn)生車轍病害。

1.3 坑槽

坑槽產(chǎn)生可以分為設(shè)計、施工以及使用過程的多方面原因。首先是設(shè)計空隙率偏大容易導致混合料松散，其次施工時出現(xiàn)離析或壓實度不足，將會導致空隙率進一步增大。同時在使用過程中，瀝青逐漸老化，礦料之間的粘結(jié)力降低，在車輛荷載的作用下瀝青混凝土路面出現(xiàn)松散病害，從而形成坑槽;另外施工中加熱溫度過高，致使瀝青老化失效，以及基層平整度較差，在車輛和溫度荷載的雙重作用下，形成應力集中，局部出現(xiàn)損傷，逐漸向四周擴散，進而形成坑槽。

2 路面預防性養(yǎng)護措施

針對瀝青混凝土路面常見病害，常用預防性養(yǎng)護措施包括裂縫填封、表面封層和薄層罩面，根據(jù)瀝青混凝土路面預防性養(yǎng)護的經(jīng)驗，裂縫填封用于封縫封水，防止路面裂縫進一步擴展，適用于裂縫寬度達到一定程度的裂縫。實際應用過程中通常應用于路面的單條縱縫或橫向反射裂縫的修補中。

表面封層是將養(yǎng)護材料，通常也是瀝青質(zhì)材料連續(xù)攤鋪于整幅路面之上，從而對路面形成保護層，恢復路面的使用功能，同時具有保護原有路面，延緩原有病害的擴展，防止雨雪深入路面等功能。表面封層通常采用冷拌技術(shù)。

相對于表面封層，車轍填補、薄層罩面等采用的是熱板瀝青混合料，同時攤鋪厚度更大，因此在車轍處理，裂縫填縫，恢復路表功能，預防病害進一步擴展等方面具有更優(yōu)的性能表現(xiàn)。但造價偏高，同時由于存在一定厚度，對路面標高也存在一定影響。

2.1 裂縫填封

裂縫填封是針對縱向裂縫、橫向反射裂縫等區(qū)別于龜裂和網(wǎng)狀裂縫的較規(guī)則的線狀裂縫。一般而言，當縫寬較小(＜3 mm)時，裂縫太窄，難以施工，當縫寬較大(＞25 mm)時，裂縫填封已難以達到理想的養(yǎng)護效果，因此裂縫填封適合處理一定寬度范圍內(nèi)的裂縫。

裂縫填封材料通常包括密封類，以及填充類兩大類。前者是將密封材料灌入開槽處理過后的裂縫中，起到防水密封作用。修補材料不許具有一定的剛度和強度以及抗疲勞性能，同時與裂縫的粘附面也要有足夠的粘結(jié)力。填充裂縫是將填充修復材料填入裂縫，在防止水分進入的同時，對裂縫兩側(cè)的路面進行一定程度的補強。

2.2 霧封層

霧封層是將瀝青類材料均勻撒布于瀝青路面表面，提高密級配路面的泌水性能，防止骨料進一步松散剝落;同時能封閉細小裂縫，為老化的路表補充新鮮瀝青。霧封層不能夠修復車轍、基層失效、過多骨料損失，以及其他嚴重的路面損壞。但霧封層的使用將會降低路面的抗滑性能。表面致密的路面無法充分吸收乳化瀝青，將會在路表形成光滑表面，影響行車安全。因此霧封層只能用在乳化瀝青滲透性好的瀝青路面上，比如老化松散的熱瀝青混合料表面，碎石封層表面，開級配瀝青混合料表面等。在新路面通車2年～4年或者路面大修后1年～2年時，并且在交通量等級低、路面抗滑性能優(yōu)良時可考慮使用霧封層。在使用霧封層時，推薦的原路面抗滑性能的指標范圍為:SFC≥54，BPN≥55，TD≥0.8。

霧封層主要用于恢復路面防水性能以及集料之間的粘結(jié)作用。同時霧封層材料能夠一定程度的下滲至路面之中，能夠補充原有瀝青混凝土中的瀝青老化成分，粘結(jié)表面松散集料。同時可以對已處理過的病害，如車轍填補、裂縫填充等痕跡進行覆蓋，從而改善瀝青混凝土路面的外觀。但由于霧封層幾乎不存在厚度，僅是一層瀝青薄膜，因此，霧封層并不能補強路面結(jié)構(gòu)強度，其要求瀝青路面具有足夠的承載力。

霧封層技術(shù)主要應用于早期出現(xiàn)的細微裂縫，表面由于瀝青老化等原因造成的松散麻面以及滲水現(xiàn)象，適用于當路面狀況基本完好，僅出現(xiàn)了一些早期損壞的瀝青混凝土路面。

2.3 微表處

微表處理論上屬于稀漿封層的一種，但由于其對原材料的要求更高，設(shè)計標準更為嚴格，因此性能更佳，被廣泛應用于車轍修復，平整度恢復，微裂縫填充等病害處理中。但應用微表處時，必須對原路面的裂縫、坑槽等病害進行良好的處治。若原材料性能不合格，級配設(shè)計不當，或施工水平較低，將會導致微表處混合料孔隙率過大，失去泌水的功能，同時還可能會導致微表處的行駛噪聲過大，降低路面的服務(wù)水平，也有可能導致微表處混合料的抗滑性能衰減過快。

改性乳化瀝青破乳過快，集料與改性乳化瀝青性質(zhì)不配伍，以及集料潔凈程度不足等原因均會導致微表處稀漿混合料稠度過大，造成施工中出現(xiàn)離析、刮痕等現(xiàn)象。油石比和外加水量未得到精確控制，將會造成微表處稀漿混合料出現(xiàn)泛油、松散等現(xiàn)象。氣候炎熱或寒冷的天氣均不利于稀漿混合料的破乳，因此應避免在這樣的氣候條件下施工，下雨時同樣應停止施工。

2.4 薄層罩面

薄層罩面是一種連續(xù)攤鋪于原有路面的熱拌瀝青混合料。與普通熱拌瀝青混合料相比，其級配偏細，因而能夠具有更小的攤鋪厚度。熱再生及銑刨重鋪等方法相比，其優(yōu)點在于不用處理原有路面，只需對原路面病害進行處理后直接在上面層表面之上再攤鋪一層混合料即可。施工方法簡單，施工快捷方便。適用于原有路面未產(chǎn)生大規(guī)模嚴重病害，且路面承載力足夠的情況下。由于薄層罩面通常具有2.5 cm～4 cm的厚度，因此具有一定的分散荷載能力，攤鋪于原有路面時能夠?qū)υ新访孢M行更好的保護，對抑制車轍的產(chǎn)生，延緩反射裂縫的發(fā)展，具有十分明顯的效果。

傳統(tǒng)薄層罩面材料通常具有AC類，OGFC類，以及SMA類，由于攤鋪厚度的要求，其最大公稱粒徑通常都不超過10 mm。AC類瀝青混合料造價便宜，施工技術(shù)與普通AC瀝青混合料幾乎一致。OGFC類混合料抗滑性能及排水性能更優(yōu)，但由于其級配設(shè)計，養(yǎng)護維修等均與普通瀝青混凝土差別較大，因此較少采用。SMA類混合料耐久性能及高溫性能較好，但造價偏高，對于交通量大，重載車輛多的路段可以考慮使用。

除了傳統(tǒng)的薄層罩面材料之外，研究人員最新研發(fā)了ECA-10新型路面病害處治材料，相對常用的熱拌瀝青混合料而言，其組成設(shè)計在材料和級配方面都有明顯的不同，但施工工藝與常用的熱拌瀝青混凝土基本相同。ECA碾壓溫度低，相對熱料拌和溫度降低20℃ ～60℃;由于料溫與環(huán)境溫度的差異減小，ECA在儲運過程中降溫速率下降，允許儲存時間和運輸時間均延長;顯著降低拌和及施工過程中的有害氣體和溫室氣體的排放;現(xiàn)場施工溫度可比熱拌瀝青混合料低40℃左右，溫度下降速率減緩，保證了充分的碾壓時間和一定的密實度。易密實瀝青混凝土處治病害作為一種新型的瀝青路面養(yǎng)護維修方案，各項性能指標均能很好滿足高速公路的技術(shù)要求，具有易壓實、表面構(gòu)造深度大、降噪明顯等特點，相對于微表處處治方法具有噪聲低的優(yōu)點，提高高速公路的行駛質(zhì)量;相對于就地熱再生和傳統(tǒng)的銑刨重鋪方式能夠降低高速公路的養(yǎng)護成本，減少能源消耗和降低環(huán)境污染，施工工期短，對交通影響小。因此，相對于常用的養(yǎng)護維修方案該方法具有明顯的經(jīng)濟效益。此外，在易密實改性瀝青混合料ECA-10添加2.5‰的聚酯纖維，可以顯著提高瀝青混合料的柔韌性，增強混合料的抗裂性能。目前已作為一種重要養(yǎng)護技術(shù)方案在高速公路中大量推廣應用。

3 預防性養(yǎng)護對策

瀝青混凝土路面的預防性養(yǎng)護是在路面各結(jié)構(gòu)層狀況基本完好，沒有發(fā)生嚴重或大規(guī)模損壞，僅產(chǎn)生輕微病害及缺陷等現(xiàn)象時采用的養(yǎng)護措施，用以保護混凝土結(jié)構(gòu)層，防止路面病害進一步擴展。采用預防性養(yǎng)護措施能夠減少路面大中修工程量，或推遲路面大中修時間。因此路面預防性養(yǎng)護技術(shù)具有很高的效費比，對于提升路面性能，提升高速公路服務(wù)水平，節(jié)約路面使用維修成本，具有十分重要的意義。

4 結(jié)語

本文首先介紹了瀝青混凝土路面常見的病害，同時對有效預防性養(yǎng)護措施進行了歸納總結(jié):

1)瀝青混凝土路面最為常見的病害類型分別為:裂縫、車轍以及坑槽;2)分析了裂縫填封、霧封層、微表處以及薄層罩面等預防性養(yǎng)護措施的特點及使用范圍;3)闡述了預防性養(yǎng)護的作用和意義，表明預防性養(yǎng)護在對于提升路面性能，提升高速公路服務(wù)水平，節(jié)約路面使用維修成本等方面，具有十分重要的意義。

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