高速公路瀝青路面典型病害及預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)

摘要 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護養(yǎng)護是近年來新興的路面養(yǎng)護技術(shù)，該技術(shù)能夠降低路面產(chǎn)生病害的概率，減少公路的后期運營投資。文章以某高速公路預(yù)防性養(yǎng)護工程為依托，對瀝青路面的典型病害以及不同預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)進行了分析，通過養(yǎng)護前后瀝青路面性能指標的變化規(guī)律對霧封層技術(shù)的養(yǎng)護效果以及養(yǎng)護機理進行了研究。結(jié)果表明：霧封層能夠改善瀝青路面的排水能力，降低路面的透水性，減緩瀝青路面病害的進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞 瀝青路面;病害;預(yù)防性養(yǎng)護

中圖分類號 U416.217;U418.6文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2022）11-0061-03

引言

高速公路運營過程中，瀝青路面性能不僅受車輛荷載的影響，在溫度、日照等因素的作用下性能也會發(fā)生一定的變化。在上述因素的作用下，瀝青路面會逐漸產(chǎn)生病害，路用性能也大大降低。若不及時對路面的早期病害進行處理，則會導(dǎo)致病害進一步惡化，降低行車安全性，提高道路后期運營成本。瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)是指通過一定的技術(shù)手段，在瀝青路面尚未出現(xiàn)大規(guī)模病害之前對其進行處理的一種主動養(yǎng)護技術(shù)。高速公路瀝青路面病害的類型及其產(chǎn)生機理較為復(fù)雜，且常用的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)類型繁多。因此，對瀝青路面的典型病害及其成因進行分析，并對常用的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的類型及其機理進行研究，根據(jù)不同的病害類型選取預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)是十分重要的[1]。

1 高速公路瀝青路面典型病害及其成因分析

在高速公路的運營過程中，瀝青路面病害的類型及其成因都不盡相同。該文根據(jù)相關(guān)研究[2]，對以下高速公路瀝青路面典型病害及其成因進行了分析。

1.1 路面裂縫

瀝青路面裂縫是指在外界環(huán)境的作用下產(chǎn)生的開裂，受車輛荷載大小、瀝青混合料的性質(zhì)等因素的影響。瀝青路面產(chǎn)生裂縫后，會加速外界水流向路面內(nèi)部甚至道路基層的移動，進而導(dǎo)致瀝青路面的損壞以及路基的軟化破壞，影響道路的行車安全。根據(jù)路面裂縫成因的不同可將其劃分為溫度裂縫、荷載裂縫、基層反射裂縫。

1.2 車轍

車轍是指在車輛荷載作用下，由于瀝青混凝土的蠕變特性而產(chǎn)生的帶狀坑槽。隨著車轍深度的增加，路面積水的概率也逐漸升高，嚴重影響道路的行車安全。根據(jù)車轍的成因可以將其劃分為流動性車轍、結(jié)構(gòu)性車轍、壓實性車轍。

1.3 坑槽

通過上文研究可知，瀝青路面會在外界環(huán)境因素的影響下產(chǎn)生裂縫。路面裂縫產(chǎn)生后，路面積水會沿裂縫向路面內(nèi)部滲透，在上部車輛荷載以及外部環(huán)境因素的作用下，瀝青的黏結(jié)力會逐漸降低，造成骨料的剝離，進而導(dǎo)致路面形成坑槽。

1.4 泛油

瀝青路面的泛油是在溫度以及路面積水的作用下，瀝青混合料中的瀝青逐漸向道路表面移動的一種常見的路面病害。該類病害的產(chǎn)生不僅與外界環(huán)境相關(guān)，還受到瀝青混合料配比的影響。瀝青路面泛油會導(dǎo)致路面的抗滑性能逐漸衰減，進而影響行車安全。實際工程中常通過銑刨或加鋪瀝青層的方法對泛油瀝青路面進行處理。

2 高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)研究

2.1 預(yù)防性養(yǎng)護機理

瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)是指利用科學(xué)手段對瀝青路面路用性能的相關(guān)指標進行分析評價，發(fā)現(xiàn)瀝青路面路用性能的變化，并及時對路面進行修復(fù)處理的一種路面養(yǎng)護方法。與治療性養(yǎng)護相比，預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)能夠延長道路的使用年限，并可以減小高速公路大中修的次數(shù)，圖1為預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)與治療性養(yǎng)護技術(shù)的效果對比圖[3]。

2.2 常用的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)

通過上文可知，高速公路瀝青路面的病害及其成因較為復(fù)雜，預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的選擇也會受瀝青路面病害類型的影響。因此，根據(jù)瀝青路面的病害類型選擇預(yù)防性養(yǎng)護是十分重要的。根據(jù)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)適用性及其作用機理的不同，可將現(xiàn)階段的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)分為裂縫填補類、表面封層類、罩面層類等。該文對以下瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的類型及其適用性進行了研究[4-5]。

2.2.1 裂縫填補類

該類預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)通過對瀝青路面裂縫進行填補，阻斷了路面積水向路面內(nèi)部滲透的通道，減小了瀝青路面發(fā)生水損壞可能性。根據(jù)路面裂縫填補用料的不同可以將其劃分為瀝青灌縫處理、灌縫膠處理、抗裂貼片處等。其中，瀝青灌縫處理是指將瀝青加熱至流動狀態(tài)后對瀝青路面裂縫進行灌注填補的一種預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)，該類養(yǎng)護技術(shù)的施工工藝較為簡單、施工成本較低，但該類預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的施工過程受環(huán)境溫度的影響較大，其作業(yè)還具備一定的危險性。采用常溫型改性瀝青材料以及灌縫膠對路面裂縫進行處理，一定程度上彌補了上述工藝的不足，但施工成本較高。抗裂貼片處理是近幾年來新興的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)，該技術(shù)采用抗裂貼片對路面裂縫進行處理，能夠很好地控制路面裂縫的發(fā)展，且其施工過程簡單、施工成本適中、施工過程對道路交通的影響較小。

2.2.2 表面封層類

瀝青路面的表面封層技術(shù)是指通過對病害路面表面噴灑一層功能性材料，從而達到阻水并增強瀝青路面路用性能的一種預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)。根據(jù)封層材料的不同可以將其劃分為霧封層技術(shù)以及還原劑封層技術(shù)。其中，霧封層技術(shù)采用乳化瀝青、添加劑等作為封層材料，并通過表面噴灑工藝將其均勻噴灑于病害路面，能夠增強瀝青混凝土中骨料與瀝青的黏結(jié)力。且該技術(shù)能夠改善瀝青路面的路用性能，并能夠推遲道路大中修的年限，一般用于對瀝青路面裂縫、坑槽等病害的處理。還原劑封層技術(shù)是指通過對瀝青路面噴灑還原劑的方法來增強老化瀝青的延展性，從而達到提高瀝青路面路用性能的一種預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)。該技術(shù)能夠一定程度上緩解瀝青路面骨料剝離現(xiàn)象，一般用于病害嚴重程度較低的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護。

2.2.3 罩面層類

該技術(shù)是指在病害道路表面加鋪一層或多層瀝青混凝土的一種預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)，能夠修復(fù)瀝青路面中大部分病害，適用于病害程度較為嚴重的路面預(yù)防性養(yǎng)護?？梢愿鶕?jù)加鋪瀝青混合料的種類對其進行劃分。其中，熱薄層罩面選用普通熱拌瀝青混合料作為加鋪層材料，具有施工工藝簡單、施工成本低、承載能力強、耐久性高的優(yōu)點，但熱拌瀝青混合料在生產(chǎn)和施工過程中都會產(chǎn)生有害氣體，且其施工質(zhì)量受環(huán)境溫度的影響較大。采用乳化瀝青混合料作為加鋪層的材料的冷薄層罩面技術(shù)在瀝青混合料生產(chǎn)和施工過程中無須對瀝青混合料進行加熱，克服了熱薄層罩面技術(shù)的缺點，但施工成本較高。溫薄層罩面選用溫拌瀝青混合料作為加鋪層材料，兼具了施工成本低、對環(huán)境污染較小的優(yōu)點，具有較好的經(jīng)濟效益以及社會效益。4868D69B-09A7-4409-ABE9-46B922DF95E6

3 工程實例分析

3.1 工程概況

該文依托某高速公路工程，道路建成通車后，在車輛荷載以及環(huán)境因素的影響下，該路段出現(xiàn)了不同程度的路面病害。為修復(fù)瀝青路面的病害，提高該路段的路用性能，相關(guān)部門決定對該段路面進行預(yù)防性養(yǎng)護。該文針對該ZK97+110～ZK98+110路段進行相關(guān)實驗并對其預(yù)防性養(yǎng)護效果進行了評價。

3.2 預(yù)防性養(yǎng)護措施的選取

該文對試驗段瀝青路面病害類型及占比進行了研究，得到表1。

根據(jù)調(diào)查可知，試驗段瀝青路面的病害類型中路面的裂縫與坑槽等病害的占比較大，說明該路段瀝青路面裂縫問題嚴重，并已經(jīng)導(dǎo)致路面產(chǎn)生坑槽。在車輛荷載的作用下路面的車轍病害也較為嚴重。綜合考慮路面病害情況以及養(yǎng)護成本等因素，該工程采用霧封層技術(shù)對試驗路段進行預(yù)防性養(yǎng)護，并以瀝青路面的構(gòu)造深度、透水系數(shù)以及摩擦系數(shù)為指標對試驗段的養(yǎng)護效果進行了分析。

3.3 試驗路段施工前后路用性能對比

3.3.1 瀝青路面構(gòu)造深度

瀝青路面構(gòu)造深度是指一定面積內(nèi)道路表面開口孔隙的平均深度，常用來評價瀝青路面在宏觀上的粗糙程度以及排水能力。該文對霧封層施工前后瀝青路面的構(gòu)造深度進行了測定，得到圖2。通過圖2可知，霧封層施工前，瀝青路面平均構(gòu)造深度為0.874 mm，說明試驗段瀝青路面已經(jīng)出現(xiàn)了較多的路面坑槽，道路積水的概率大大增加，并增加了路面病害在積水的影響下進一步發(fā)展的可能。霧封層施工后瀝青路面的平均構(gòu)造深度為0.649 mm，與施工前相比降低了25.74%，表明霧封層施工能夠減小瀝青路面的構(gòu)造深度，并使路面更加平整，改善了瀝青路面的排水能力。

3.3.2 瀝青路面的透水系數(shù)

瀝青路面的透水系數(shù)是用來評價瀝青路面滲水能力的指標，透水系數(shù)過大會可能會引起水透過結(jié)構(gòu)層進入路基，進而導(dǎo)致路基的破壞。該文對試驗路段預(yù)防型養(yǎng)護處理前后不同測點處路面透水系數(shù)進行了測定，得到圖3。根據(jù)圖3可知，與原路面相比，霧封層施工后路面的透水系數(shù)均出現(xiàn)了很大程度的降低，平均降低率可達91.34%。說明霧封層技術(shù)能夠一定程度上阻塞瀝青路面內(nèi)部孔隙，阻斷路面積水向道路內(nèi)部移動，降低了瀝青路面產(chǎn)生水損害的可能性，可以控制路面裂縫以及路面坑槽的進一步發(fā)展，延長其運營壽命。

3.3.3 瀝青路面摩擦系數(shù)

瀝青路面的摩擦系數(shù)影響行車的安全性，且道路的霧封層施工會對瀝青路面的摩擦系數(shù)產(chǎn)生影響。因此，對施工前后瀝青路面的摩擦系數(shù)進行了對比，得到圖4。通過圖4可知，霧封層施工前瀝青路面平均摩擦系數(shù)為0.53，霧封層施工后瀝青路面的摩擦系數(shù)有所降低，其平均降低率為9.57%。說明霧封層的施工會導(dǎo)致瀝青路面摩擦系數(shù)的下降，但經(jīng)過霧封層處理后的路面摩擦系數(shù)滿足相關(guān)標準。

4 結(jié)語

該文對高速公路中典型路面的典型病害以及預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)進行了研究，并依托實際工程對霧封層技術(shù)的養(yǎng)護效果進行了分析，主要得出以下結(jié)論：

（1）在車輛荷載以及環(huán)境因素的影響下，高速公路瀝青路面的病害及其成因都較為復(fù)雜。預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的選取不僅會影響?zhàn)B護效果，還會影響道路后期的運營成本，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)瀝青路面的病害類型選取預(yù)防性養(yǎng)護措施。

（2）霧封層施工后，試驗段內(nèi)瀝青路面構(gòu)造深度有很大程度的降低，瀝青路面的平整度也一定程度的提高，改善了瀝青路面的排水能力;瀝青路面滲透系數(shù)大大降低，減少了路面積水向瀝青路面內(nèi)部的滲透，降低了瀝青路面水損害可能性，延長了瀝青路面的使用壽命。

（3）霧封層的施工會一定程度上降低瀝青路面的摩擦系數(shù)，但是總體來說霧封層處理后的摩擦系數(shù)滿足相關(guān)標準。

參考文獻

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收稿日期：2022-04-07

作者簡介：馮超（1991—），男，碩士研究生，工程師，從事公路設(shè)計工作。4868D69B-09A7-4409-ABE9-46B922DF95E6