瀝青路面早期破壞類型與養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)研究

何 銘

（廣州市公路勘察設(shè)計有限公司，廣東 廣州 511430）

瀝青路面憑借著其優(yōu)良的力學(xué)性能、穩(wěn)定性和舒適性，已經(jīng)成為我國高等級公路和城市道路的主要路面結(jié)構(gòu)形式。由于瀝青路面的高分子材料特性，在運營一定年限后逐漸進(jìn)入養(yǎng)護(hù)維修階段，經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展，我國公路建設(shè)目前已經(jīng)由“重建設(shè)、輕養(yǎng)護(hù)”進(jìn)入“建養(yǎng)并重”的時期。特別是近些年我國公路建設(shè)速度比較快，再加上自然環(huán)境的惡化、交通量日益增加、渠化設(shè)計以及貨車朝著重載方向發(fā)展，很多瀝青路面往往在通車后3至5年就出現(xiàn)明顯的車轍變形、縱橫裂縫以及水損壞等典型的早期病害，使路面的正常使用壽命得不到發(fā)揮，并進(jìn)一步加大了養(yǎng)護(hù)維修工作量[1]。這些瀝青路面的早期病害往往并不是經(jīng)受車輛的反復(fù)作用而產(chǎn)生的疲勞損傷，這使得我國以耐久性原理進(jìn)行的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法在一定程度上起不到控制路面質(zhì)量的作用。因此，在路面的正常設(shè)計年限內(nèi)，根據(jù)路面使用狀況以及病害類型在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)采取合適的養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)，盡量使用少的養(yǎng)護(hù)資金確保道路的服務(wù)水平，成為當(dāng)前養(yǎng)護(hù)工作的核心。

1 瀝青路面的使用特性

瀝青路面是采用瀝青材料作為膠結(jié)料與礦粉裹附后將粗細(xì)集料拌合、攤鋪和碾壓形成的結(jié)構(gòu)層，與水泥混凝土路面相比，其具有行駛界面連續(xù)無接縫、振動小、安靜舒適、抗滑耐磨等性能優(yōu)點，也具有施工時間短、養(yǎng)護(hù)維修相對簡便、可再生利用等施工和環(huán)保方面的優(yōu)勢，因此獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。

車輛在瀝青路面上行駛，通過車軸和車輪把車身的荷載傳遞給路面，這種荷載可分解為垂直力和水平力，另外，路面若出現(xiàn)不平整或坑槽還受到車輛的振動沖擊力的作用，當(dāng)車輪駛過，在車輪與路面以及車身后還會產(chǎn)生真空吸力作用。瀝青路面結(jié)構(gòu)層不斷的處于各種復(fù)雜的受力環(huán)境下，結(jié)構(gòu)層內(nèi)部會產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力等力學(xué)響應(yīng)。如果這些力學(xué)響應(yīng)或變形超過了瀝青路面材料自身的強(qiáng)度和抗變形能力，并且與自然界的水、溫度綜合作用下，路面就會出現(xiàn)疲勞斷裂、磨損、壓縮沉陷、推擠、松散、坑槽和車轍等病害。因此，瀝青路面必須通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和養(yǎng)護(hù)維修措施保護(hù)在設(shè)計使用年限內(nèi)能承受行車荷載作用下的各種不利受力情況和不良自然因素的作用，不僅要避免產(chǎn)生疲勞破壞和塑性變形的累計，還應(yīng)當(dāng)?shù)謸醺黝愒缙诓『Φ挠绊慬2]。

在養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)積極采取各項有效的措施及時全面的掌握路面的工作狀態(tài)，經(jīng)常對路面進(jìn)行維修保養(yǎng)，防止路面在正常使用期出現(xiàn)明顯的早期病害，保持和提髙路面的功能、承載能力和穩(wěn)定性，使路面能夠排水通暢，降低溫度敏感性，節(jié)省投資、節(jié)約資源，適應(yīng)公路運輸可持續(xù)發(fā)展的需求。

2 典型早期病害成因分析及養(yǎng)護(hù)措施

2.1 松散類病害

瀝青路面是由瀝青混合料攤鋪而成的結(jié)構(gòu)層，雖然能表現(xiàn)出一定的整體性，但本質(zhì)上還是顆粒性材料的聚集，顆粒之間由于缺少粘結(jié)而松散，會使得這種結(jié)構(gòu)形式的承載能力發(fā)生急劇下降。在常年多雨的廣東地區(qū)，雨水在車輪荷載的反復(fù)碾壓和真空泵吸作用，會使水進(jìn)入瀝青與集料的界面而產(chǎn)生剝離，進(jìn)而出現(xiàn)松散、脫粒等現(xiàn)象，最終形成大面積坑槽，這種在車輪荷載的輔助下由水的浸潤所引起的損壞是典型的早期松散類病害。當(dāng)瀝青混合料材料設(shè)計不合理，空隙率偏大，達(dá)到6%～12%時水容易侵入而不容易滲出，最易出現(xiàn)這種病害。瀝青路面出現(xiàn)松散類病害后會大大加深水的持續(xù)破壞作用，也會破壞路面的平整度和均勻受力情況，使得車輛的移動荷載變成振動荷載，降低使用質(zhì)量和服務(wù)水平。當(dāng)出現(xiàn)松散型病害時應(yīng)及時對坑槽周邊松散粒料進(jìn)行清除，并填充性能良好的熱拌或冷補瀝青混合料，注意碾壓密實。

2.2 裂縫類病害

瀝青路面結(jié)構(gòu)層建成后，會由于荷載、環(huán)境等作用產(chǎn)生各種形式的裂縫，以釋放結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的應(yīng)力。根據(jù)路面開裂的不同機(jī)理，由車輛荷載的作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)層至下而上的彎拉破壞稱為荷載裂縫，這種裂縫的產(chǎn)生標(biāo)志著瀝青路面發(fā)生了整體或局部的疲勞斷裂，多發(fā)生在輪跡處，以尺寸約為10cm的龜裂為主，當(dāng)外界溫度驟降而導(dǎo)致瀝青路面內(nèi)部積聚的溫度應(yīng)力超過了材料的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生的裂縫稱為溫度裂縫，以橫縫為主，當(dāng)路基產(chǎn)生了不均勻沉降，而使瀝青路面一部分失去均勻穩(wěn)定的支撐而產(chǎn)生的長條狀縱向裂縫稱為非荷載型沉降裂縫。各種裂縫病害會交織在一起形成縱橫網(wǎng)狀裂縫、塊裂和龜裂，破壞了瀝青路面的整體性，受力狀態(tài)更為不利。在雨季時伴隨著水從裂縫中滲入路面內(nèi)部，會進(jìn)一步軟化基層，造成其他次生病害。當(dāng)裂縫類病害產(chǎn)生時應(yīng)及時根據(jù)不同的成因采取相應(yīng)措施，若是縱橫向裂縫，可進(jìn)行徹底清縫后進(jìn)行封縫處理，網(wǎng)狀裂縫可整體鏟除后重鋪，龜裂產(chǎn)生的源頭通常來自基層，需要從基層開始進(jìn)行整體挖除后重鋪。

2.3 變形類病害

我國瀝青路面由于基層主要采用半剛性材料，基層自身很難產(chǎn)生塑性變形，因此車轍基本上是由于瀝青混合料側(cè)向流動產(chǎn)生的永久變形累計而導(dǎo)致的。車轍的出現(xiàn)使得路面的平整度顯著下降，直接影響了車輛行駛的安全性和舒適性，減薄了瀝青層厚度，轍槽內(nèi)積水會加速路面結(jié)構(gòu)的損壞。根據(jù)車轍的嚴(yán)重程度可采取不同的維修養(yǎng)護(hù)措施，對于深度小于2cm的輕微車轍可采用稀漿封層、微表處、超薄磨耗層等方法進(jìn)行罩面封閉或采用及同步碎石封層來修補，而對于深度大于2cm的嚴(yán)重車撤需要根據(jù)產(chǎn)生的原因?qū)Y(jié)構(gòu)層進(jìn)行銑刨后重新鋪筑。

3 瀝青路面再生利用

瀝青路面再生技術(shù)對于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境等方面具有積極深遠(yuǎn)的影響，是消除早期病害，恢復(fù)和提升路面使用性能的重要手段[3]。瀝青路面再生技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于路面大中修過程中，是將需要再生利用的舊瀝青路面經(jīng)過機(jī)器銑刨回收、加工破碎、舊料篩分，再按照一定比例加入新集料、瀝青和再生劑等進(jìn)行摻配，最后新舊料一起進(jìn)入拌合機(jī)重新拌和形成具有一定路用性能的再生瀝青混合料，根據(jù)再生利用的性能和地點劃分，包括廠拌熱再生、廠拌冷再生、路拌熱再生和路拌冷再生四種，各自具備相應(yīng)的適應(yīng)條件，可解決養(yǎng)護(hù)維修過程中對性能、施工時間、便利性等方面的需求，其中廠拌熱再生技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，新舊料的摻配比例大概為7:3，其再生后的使用性能可達(dá)到或優(yōu)于新拌瀝青混合料，作為瀝青路面大修過程中下面層材料的主要輔助來源。瀝青路面再生技術(shù)符合可持續(xù)發(fā)展的思想，能夠節(jié)約大量的瀝青和砂石材料，有利于節(jié)約能源、合理處治廢料，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會和環(huán)境效益。

4 結(jié)語

瀝青路面在使用過程中保持良好結(jié)構(gòu)性能和功能性是行車安全與舒適的前提，采取合理的養(yǎng)護(hù)維修措施避免松散類、裂縫類以及變形類早期破壞以及利用瀝青再生技術(shù)，不僅可以延長瀝青路面的使用壽命，還可以保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源，取得良好經(jīng)濟(jì)和社會效益。研究為公路養(yǎng)護(hù)維修過程中深入理解瀝青路面的使用性能、早期病害類型、特點以及維修養(yǎng)護(hù)措施提供了依據(jù)。