高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

彭 小 慶

(1.山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原　030006；　2.黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原　030006)

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高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

彭 小 慶1，2

(1.山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原030006；2.黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原030006)

闡述了高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)的概念，從熱瀝青灌縫、瀝再生、稀漿封層、薄層罩面等方面，介紹了高速公路中常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，并結(jié)合山西某高速公路的實(shí)際情況，選用瀝再生技術(shù)對(duì)該路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，取得了良好的養(yǎng)護(hù)效果，延長(zhǎng)了路面的使用壽命。

高速公路，瀝青路面，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

自二十世紀(jì)八九十年代以來，我國高速公路建設(shè)發(fā)展迅速，截至2015年，我國高速公路通車總里程已超過11.2萬km，位居世界第一位，其中90%以上的高速公路采用瀝青路面[1]。隨著我國高速公路網(wǎng)的不斷完善，許多高速公路已有不同程度病害，尤其是20世紀(jì)建設(shè)的高速公路損害比較嚴(yán)重，亟需進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[2]。在未來一段時(shí)期內(nèi)，我國高速公路發(fā)展將由“以建為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖B(yǎng)并舉”，最終成為“以養(yǎng)為主”的發(fā)展模式。過去的高速公路養(yǎng)護(hù)方法多為被動(dòng)性的矯正性養(yǎng)護(hù)，投資大、影響交通時(shí)間長(zhǎng)，而且效果也不好[3]。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)由于養(yǎng)護(hù)成本低、效果好等優(yōu)點(diǎn)成為未來高速公路養(yǎng)護(hù)的必然選擇。采取高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，不僅能有效提升高速公路的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也有利于我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，本文全面分析高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念及主要應(yīng)用技術(shù)，并依托山西某高速公路進(jìn)行工程實(shí)際應(yīng)用，為我國高速公路養(yǎng)護(hù)的發(fā)展提供參考。

1　高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念

根據(jù)瀝青路面路用性能的變化規(guī)律可將瀝青路面的養(yǎng)護(hù)分為兩個(gè)階段：預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和矯正性養(yǎng)護(hù)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念最早由美國在20世紀(jì)90年代提出，其主要指的是高速公路在其使用壽命達(dá)到3/4時(shí)間時(shí)，路面的使用性能及耐久性將降低到40%左右，如果在此階段實(shí)施路面養(yǎng)護(hù)措施，不僅投資低而且能夠收到很好的養(yǎng)護(hù)效果。高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的核心理念是通過提前采取措施，在路面出現(xiàn)病害初期有效遏制高速公路路面結(jié)構(gòu)的內(nèi)部及外部病害的進(jìn)一步惡化，從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)道路使用壽命的目的，同時(shí)有效節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本。所謂的矯正性養(yǎng)護(hù)就是在路面出現(xiàn)局部損壞時(shí)，對(duì)局部路面或者指定的路面進(jìn)行的修復(fù)措施。養(yǎng)護(hù)成本也要比預(yù)防性階段高3倍～10倍，養(yǎng)護(hù)難度也大大增加。因此，我國未來高速公路養(yǎng)護(hù)的發(fā)展應(yīng)將預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作為重點(diǎn)[4]。

2　高速公路瀝青路面常用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

2.1熱瀝青灌縫

熱瀝青灌縫技術(shù)，即指將普通瀝青或改性瀝青進(jìn)行加熱，直接注入裂縫中，對(duì)裂縫進(jìn)行封堵，從而起到防水的作用，保護(hù)路面不受水破壞。通常采用AH-90號(hào)瀝青或者SBS改性瀝青。該方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，施工方便，不需要大型機(jī)械設(shè)備，成本低，速度快。但是該方法也具有一系列的缺點(diǎn)，比如耐久性不高，一年后可能需要進(jìn)行重新灌縫；夏季溫度較高時(shí)，易被行車帶走灌封瀝青，影響?zhàn)B護(hù)效果；冬季溫度較低時(shí)，瀝青也易發(fā)生脆斷，失去效果；另外，瀝青灌入深度有限，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)效果具有局限性。該工藝主要適用于輕微程度的裂縫。

2.2霧封層

霧封層主要指通過專用的霧封層灑布車將普通或改性乳化瀝青噴灑到瀝青路面表層，從而生成一層防水層，對(duì)路面起到防水的作用，可以有效減少水對(duì)路面的破壞，且提升路面的磨耗性能以及路面材料之間的粘結(jié)力。霧封層施工過程中要求乳化瀝青噴灑均勻、緊密，并一次性完成，主要適用于對(duì)出現(xiàn)輕度到中度瀝青混合料松散的路面養(yǎng)護(hù)，可改善路面的功能特性，推遲路面大修年限2年～3年，明顯降低路面設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

2.3瀝再生

瀝再生技術(shù)是一種路面瀝青功能性恢復(fù)工藝，在瀝青路面沒有發(fā)生大的病害時(shí)，將瀝再生材料涂刷到瀝青層表面，用于提高瀝青的高低溫性能，補(bǔ)償由于瀝青老化降低的延展性與柔韌性。據(jù)相關(guān)資料顯示，瀝再生技術(shù)可有效緩解瀝青路面剝落、開裂病害，增加道路運(yùn)營周期3年～5年。瀝再生技術(shù)使用最為廣泛的材料為瀝青生Rejuva SealTM，其屬于一種具有高性能防滲功能的瀝再生密封材料，主要特點(diǎn)包括：不影響瀝青原有表面結(jié)構(gòu)；可以有效滲入到瀝青表層與瀝青結(jié)合在一起，改善瀝青活性；且耐久性強(qiáng)。

2.4稀漿封層

稀漿封層是指由一定級(jí)配的集料輔以一定量的填料(石灰、礦粉等)與乳化瀝青粘結(jié)而成的瀝青混合料，采用封層車將其撒布在路表的表面功能層，在乳化瀝青破乳后形成一定強(qiáng)度。稀漿封層中水分消失殆盡后，其宏觀表現(xiàn)為細(xì)粒徑的瀝青混凝土，與AC-5相似。稀漿封層中的乳化瀝青部分將滲入到路面裂縫中，部分對(duì)松散的集料進(jìn)行粘結(jié)，使路面的松散集料、光滑表面、磨損等病害迅速得到修復(fù)。同時(shí)，其施工簡(jiǎn)單、成本低廉、耗能較少，在路面養(yǎng)護(hù)工程中容易推廣應(yīng)用。

2.5微表處

微表處是一種非常普及的瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，可以有效的改善路面的耐磨耗性能和抗滑性能，同時(shí)可恢復(fù)車轍病害，提高路面的抗?jié)B性能，同時(shí)能夠緩解松散、泛油等多種病害。所謂的微表處封層是由早期的乳化瀝青稀漿封層發(fā)展而來，其材料構(gòu)成包括：乳化改性瀝青、集料、填料、水以及外加劑。微表處封層的厚度一般控制在10 mm～15 mm，在施工后1 h～2 h即可通車。其施工工藝簡(jiǎn)單，成本較低，開放交通快，可有效改善原有瀝青路面的平整度、抗滑性能、防水性能等。

2.6薄層罩面

薄層罩面養(yǎng)護(hù)技術(shù)主要指采用瀝青混合料攤鋪機(jī)在原瀝青路表面攤鋪一層瀝青混合料，一般厚度選取15 mm～30 mm，以20 mm左右最宜，能夠有效恢復(fù)原有路面平整度，提升路面抗滑能力，處治如坑洞、裂縫、轍槽等病害，有效延長(zhǎng)道路使用壽命。根據(jù)施工工藝與材料不同可分為冷薄層罩面和熱薄層罩面兩種。冷薄層罩面主要采用材料為乳化瀝青或改性乳化瀝青與集料的混合物，在常溫下進(jìn)行施工，具有延長(zhǎng)施工季節(jié)、節(jié)省瀝青用料、減少污染能耗等優(yōu)點(diǎn)。熱薄層罩面指采用熱瀝青混合料進(jìn)行攤鋪，具有養(yǎng)護(hù)效果好、攤鋪厚度易于調(diào)節(jié)、可承載重交通、服務(wù)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，通常采用AC密級(jí)配瀝青混合料或SMA瀝青混合料。

3　高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程應(yīng)用

依托山西某高速公路實(shí)際，對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的工程應(yīng)用展開研究。該山西高速公路通車十余年來，受到環(huán)境、交通因素的影響，路面出現(xiàn)一系列病害，通過檢測(cè)，許多路段已不能滿足設(shè)計(jì)要求。路面病害主要為橫向裂縫、縱向裂縫、車轍、沉陷和坑槽等。經(jīng)過研究，選擇瀝再生技術(shù)進(jìn)行路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

3.1工程應(yīng)用情況

選擇樁號(hào)K5+100～K6+100作為試驗(yàn)段實(shí)施瀝再生技術(shù)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。瀝再生材料選取Rejuva SealTM。根據(jù)病害情況、原路面配合比、路面的使用年限來確定Rejuva SealTM用量為0.3 kg/m2左右。

3.2試驗(yàn)路檢測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

在路面實(shí)施瀝再生養(yǎng)護(hù)并開放通行12個(gè)月后，采用路面滲水儀、擺值儀對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)路面養(yǎng)護(hù)后的滲水性能與抗滑性能，并與施工前路面檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以評(píng)價(jià)分析實(shí)施瀝再生養(yǎng)護(hù)后的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果。路面養(yǎng)護(hù)前后試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如表1所示。

表1　瀝再生預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)施工前后路面檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

從表1中可以得出：1)對(duì)比路面實(shí)施瀝再生養(yǎng)護(hù)前后數(shù)據(jù)，路面的滲水性能顯著提高，多處位置的滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果為0。在施工后通車12個(gè)月左右，且經(jīng)歷了一個(gè)寒冬，表明實(shí)施瀝再生養(yǎng)護(hù)后有效改善了路面的防滲水性能，且經(jīng)受住了時(shí)間與溫度的考驗(yàn)。2)在實(shí)施瀝再生養(yǎng)護(hù)后，路面的抗滑性能有小幅度減小，但仍符合《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中BPN>37為良好的技術(shù)要求[5]，這可能是由于在路面新涂刷一層材料保護(hù)膜所造成的，隨著通車運(yùn)行及時(shí)間的增長(zhǎng)，這個(gè)影響因素將會(huì)逐漸減輕。在通車12個(gè)月后發(fā)現(xiàn)路表面的瀝再生材料已滲入瀝青中，與原路面有效結(jié)合在一起，有效改善了瀝青的抗老化性能，增強(qiáng)瀝青的活性，而且增強(qiáng)了車輛輪胎與路面之間的摩擦力，進(jìn)一步改善了路面的使用質(zhì)量。綜上分析，對(duì)高速公路實(shí)施瀝再生預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)后，起到了很好的養(yǎng)護(hù)效果，延長(zhǎng)了路面的使用壽命。

4　結(jié)語

本文首先闡述了高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)的概念，并對(duì)目前高速公路常用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)包括熱瀝青灌縫、霧封層、瀝再生、稀漿封層、微表處、薄層罩面等技術(shù)進(jìn)行了全面分析，在此基礎(chǔ)上，依托山西某高速公路進(jìn)行了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用，為我國高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)發(fā)展提供參考。

[1]楊志國.公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施與技術(shù)淺析[J].江西建材,2015(19)：43-44.

[2]王朝輝,王麗君,白軍華,等.基于時(shí)段的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)與對(duì)策一體優(yōu)化研究[J].中國公路學(xué)報(bào)，2010(5)：71-72.

[3]王凱.高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理決策優(yōu)化研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué),2014.

[4]賈毅,王恩營.瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)規(guī)劃實(shí)例分析[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2011(9)：331-332.

[5]JTJ H20—2007，公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[6]姚毓璋.微表處在高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].山西交通科技,2007(3)：29-30.

Study on preventive maintenance technology of highway asphalt pavement

Peng Xiaoqing1,2

(1.ShanxiAcademyofTrafficScience,Taiyuan030006,China; 2.MajorLaboratoryofTrafficIndustryofHighway&MaintenanceTechnologyinLooseRegion,Taiyuan030006,China)

The paper describes the concepts of highway asphalt pavement maintenance, introduces common preventive highway maintenance technologies from aspects of hot asphalt joint, asphalt recycling, slurry sealing, and thin overlay, carries out preventive maintenance by selecting asphalt recycling technology according to actual highway conditions in Shanxi province. As a result, it achieves great maintenance effect and prolongs pavement servicing life.

highway, asphalt pavement, preventive maintenance

1009-6825(2016)08-0160-02

2016-01-05

彭小慶(1984- )，男，工程師

U416.217

A