公路養(yǎng)護(hù)中的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

鄒海洋

（寧鄉(xiāng)市公路養(yǎng)護(hù)中心，湖南 寧鄉(xiāng) 410600）

0 引言

2020 年年初報(bào)告的國內(nèi)公路里程總和為484 萬km，其中高速公路里程約為14 萬km，在全世界排名第一。在完成施工的公路項(xiàng)目中，瀝青路面占有一定比例。部分完工項(xiàng)目的路面狀態(tài)欠佳，表現(xiàn)出多種病害問題，對(duì)于后續(xù)交通運(yùn)輸、養(yǎng)護(hù)工作形成壓力。為此，公路完工后及時(shí)開展養(yǎng)護(hù)工作，以此減少病害形成，維持路面通行質(zhì)量，具有較高的研究價(jià)值。

1 路面病害表現(xiàn)

1.1 水平裂縫

水平裂縫是垂直于路面通行方向的裂縫，具體樣式見圖1。水平裂縫的形成，取決于環(huán)境溫度的不規(guī)律變化，致使路面發(fā)生溫度差距，引起路面物理屬性有所改變，演變成水平裂縫。另一個(gè)裂縫形成的原因：路面使用時(shí)間較長，在行車時(shí)形成反向裂縫。結(jié)合水平裂縫的類型、受損嚴(yán)重性，裂縫共有兩種：①裂縫寬度小于3mm，屬于一般損壞。②裂縫寬度大于3mm，屬于嚴(yán)重?fù)p壞。

圖1 水平裂縫

1.2 豎向裂縫

豎向裂縫一種與道路通行方向平行的裂縫，裂縫樣式見圖2。多數(shù)情況下豎向裂縫的形成條件：車輛接觸過多、車輛運(yùn)輸質(zhì)量較高等，使路面形成承載疲勞，致使路面開裂。此外，工藝操作不當(dāng)會(huì)引起豎向裂縫的形成。如果在工藝設(shè)計(jì)中，工程發(fā)生沉降問題，則會(huì)演變成豎向裂縫。此種裂縫等級(jí)方式與水平裂縫一致[1]。

圖2 豎向裂縫

1.3 網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂縫具有裂縫的不規(guī)律性、裂縫位置的隨機(jī)性，具體見圖3。此種裂縫的形成條件：路面性能、瀝青用料質(zhì)量。此種裂縫的形成原因：結(jié)構(gòu)方案不準(zhǔn)確、用料配置有錯(cuò)漏、攪拌處理不到位等。在發(fā)生水平、豎向兩種裂縫問題，并未給予及時(shí)處理，在雨水滲入情況下，致使基層性能發(fā)生變化，加之車輛運(yùn)輸?shù)妮d荷作用，逐步演變成網(wǎng)狀裂縫。此外，在路面老化、車輛超載較為嚴(yán)重時(shí)，會(huì)引起基層疲勞問題，同樣是形成網(wǎng)狀裂縫的原因。

圖3 網(wǎng)狀裂縫

1.4 車轍

車轍是一種車輛通行在路面形成的痕跡，在路面承載能力不足以支撐車輛重量時(shí)會(huì)形成車轍。車轍位置具有路面下凹性，下凹寬度多數(shù)為10mm。車轍形成過程：基層強(qiáng)度較低，車輛通行時(shí)對(duì)路面形成擠壓作用，引起路面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，在路面擠壓積累、形變積累時(shí)，逐步形成了車轍印；汽車行駛在公路表層，在車輛通行次數(shù)增加時(shí)，相同路段累計(jì)形成的荷載作用，車輪痕跡逐漸明顯，在多次通行中壓實(shí)了車轍痕跡，形成深淺不均的路害問題；瀝青面層整體結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力對(duì)抗能力欠佳，高溫時(shí)瀝青用料的整體抗形變能力欠佳，在通行質(zhì)量較高的車輛時(shí)，會(huì)引起路面形變現(xiàn)象，已經(jīng)型變的路段在后續(xù)通車中會(huì)形成車轍。

1.5 坑槽

坑槽是指在路面形成的多個(gè)小坑。路面形成坑洞的原因：集料分布不集中。引起集料發(fā)生分布問題的原因有3 個(gè)：①水害。在車輛動(dòng)態(tài)通行形成路面荷載作用后，瀝青路面表層積存的水分會(huì)被擠壓至空隙中，轉(zhuǎn)變成動(dòng)水壓力，在此種水壓力多次循環(huán)情況下，引起水分滲入地層、集料各處，降低瀝青用料整體性能，形成坑槽。②工藝。路面施工活動(dòng)中，用料溫度把控不到位，增加了坑槽形成的可能性。用料溫度不規(guī)范時(shí)，無法保障用料的壓實(shí)效果。如果層間存在污染問題，會(huì)引起受力結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成坑槽。③交通。交通車輛數(shù)量增加速度較快，形成了較高的公路路面的通行承載壓力，車輛有超載情況會(huì)引起路面形成坑槽現(xiàn)象。此外，當(dāng)車輛發(fā)生漏油問題，會(huì)高速溶解路面表層的成分，使瀝青性能發(fā)生改變，逐步形成坑洼。在公路發(fā)生事故后，運(yùn)行千斤頂運(yùn)輸事故車輛，對(duì)于路面形成不均衡的荷載作用，增加了路面受損可能性，繼而形成小坑槽[2]。

2 預(yù)養(yǎng)護(hù)工藝

2.1 封縫工藝

預(yù)養(yǎng)護(hù)工藝的使用，可有效防止公路發(fā)生路害，增強(qiáng)瀝青路面的可用性。封縫工藝具有引入的常用性，包括填補(bǔ)縫隙、密封處理縫隙兩種方法。填補(bǔ)縫隙工藝的操作：挖出坑槽清除受損材料，待裂縫干燥時(shí)選用適宜填縫用料回填裂縫。填補(bǔ)縫隙工藝可用于活動(dòng)類裂縫的修補(bǔ)流程。密封處理裂縫無須進(jìn)行開槽操作，融合熱壓空氣法，有效清除裂縫雜物，繼而使用密封劑，有效進(jìn)行封縫處理。封縫工藝的使用，可有效防控路面滲入水分，減少路面形成更嚴(yán)重的病害問題。此種工藝會(huì)引起路面平整性不足問題，降低公路可用時(shí)間，工藝處理完工時(shí)美觀性不足。

2.2 霧封層

霧封層工藝是一種使用專業(yè)機(jī)械在瀝青路面均勻添加用料的工藝，添加的用料包括路面保護(hù)劑、稀釋處理的瀝青用料。此種養(yǎng)護(hù)工藝具有路面保護(hù)的高效性，無須較長處理時(shí)間。在機(jī)械添加用料后3h 即可恢復(fù)路面的車輛通行，不會(huì)降低公路的交通性。霧封層工藝具有較強(qiáng)的預(yù)養(yǎng)護(hù)功能，可顯著增強(qiáng)公路防滲能力，減少路面滲水受損問題。封層用料的添加，可高效填補(bǔ)路面細(xì)小裂縫，改善瀝青路面的整體性能。此工藝可延長瀝青路面用時(shí)。

2.3 微表處理

微表處工藝在城區(qū)主干道、機(jī)場路線中使用較多，此工藝使用的瀝青材料為聚合物改性類型，將其與其他材料進(jìn)行混合，運(yùn)行專用機(jī)械進(jìn)行路面攤鋪。此種預(yù)養(yǎng)護(hù)方法，能夠有效去除初期形成的車轍問題，降低瀝青路面繼續(xù)老化的可能性，維持路面材料的集中性，間接強(qiáng)化路面防滲能力，增加瀝青路面的可用時(shí)間。

2.4 薄層罩面

薄層罩面工藝主要使用礦粉、瀝青等用料，形成施工結(jié)合料，開展攤鋪施工。此種預(yù)養(yǎng)護(hù)工藝可顯著強(qiáng)化路面性能，強(qiáng)化路面防滲性、通行安全性。薄層罩面有3種用法：①冷薄層。罩面用料無須熱處理，可在常溫環(huán)境下進(jìn)行施工。此種工藝具有一定環(huán)保性、操作便捷性。②溫薄層。此工藝須進(jìn)行熱處理，合理控制加熱溫度。③熱薄層。此工藝溫度需大于溫薄層。薄層工藝的規(guī)范使用，可顯著改善路面病害，增強(qiáng)路面通行能力。然而，加熱形成薄層具有一定污染性，慎重使用[3]。

3 養(yǎng)護(hù)實(shí)例分析

3.1 工程情況

某工程全長2km，采取雙向通車設(shè)計(jì)方式，通車時(shí)速設(shè)計(jì)為40km/h。公路寬度為7.5m，路面用料以瀝青為主。由于通行路段存在較多數(shù)量的超載車輛，形成了多樣性的路面病害問題，提高路面養(yǎng)護(hù)難度，增加了路面養(yǎng)護(hù)成本。在實(shí)踐養(yǎng)護(hù)公路時(shí)，融合預(yù)養(yǎng)護(hù)工藝方法，使用稀釋用料進(jìn)行裂縫封合處理。填充所用的稀釋用料，是在常溫環(huán)境中按照配比需求，以乳化瀝青為主，進(jìn)行多種用料的混合生產(chǎn)，順應(yīng)裂縫處理的各項(xiàng)要求。在瀝青路面中高效攤鋪成型，形成較薄模層，對(duì)路面給予有效防護(hù)。

3.2 瀝青用料選擇

3.2.1 骨料

骨料粒徑應(yīng)保障選用規(guī)范性，級(jí)配等級(jí)設(shè)定為Ⅱ級(jí)，采取批量式用料生產(chǎn)方式，有效控制用料含水量。Ⅱ級(jí)骨料的性能參數(shù)如表1 所示。

表1 Ⅱ級(jí)骨料的性能參數(shù)

（1）粗骨料性能要求：①石料壓碎值不可大于26%。②材料磨損形成的材耗量需小于28%。③材料密度大于2.6t/m3。④材料吸水能力小于2%。⑤材料穩(wěn)固性較強(qiáng)，硫酸鈉占比小于12%。⑥骨料粒徑大于0.075mm 的用料占比需占總量99%以上。⑦軟石占比小于3%。⑧針片用料占比小于15%。

（2）細(xì)骨料性能要求：①用料密度大于2.5t/m3。②硫酸鈉占比＞12%。③水泥含量小于3%。④含沙量＞60%。⑤亞甲藍(lán)質(zhì)量小于25g/kg。⑥流動(dòng)度大于30s。

3.2.2 乳化瀝青

在稀釋漿液密封處理使用瀝青用料選擇BRC 類型，合理控制用料中的石油比，使此比值介于55%與60%之間。瀝青用料的質(zhì)量要求：①用料的破乳速度測定結(jié)果為“慢裂型”。②用料電荷為“+”。③使用1.18mm篩網(wǎng)過濾用料，材料不通過數(shù)量需小于0.1%。④用料恩格拉粘性處于3～30。⑤有效蒸出殘留成分，用料軟化點(diǎn)＞53℃，在5℃溫度時(shí)材料延展度＞20cm、用料溶解能力不小于97.5%。⑥用料存儲(chǔ)1d 的性能偏差小于1%，存儲(chǔ)5d 用料性能偏差小于5%。

多數(shù)情況下，路面病害處理時(shí)間為5d，待乳液制備完成、在次日即將用盡時(shí)，使用1d 存儲(chǔ)天數(shù)。在特殊工況下，如果瀝青存儲(chǔ)時(shí)間較長，經(jīng)用料攪拌處理性能達(dá)標(biāo)，可投入工程。此時(shí)，在存儲(chǔ)罐中添加用料，進(jìn)行持續(xù)性攪拌處理，確保攪拌的充分性，攪拌后進(jìn)行性能檢測。

3.3 工藝流程

（1）稀釋漿液封縫工藝的具體流程：暫停養(yǎng)護(hù)路段的通行，發(fā)布相關(guān)路段養(yǎng)護(hù)通知；在路段內(nèi)無行人、通行車輛時(shí)，進(jìn)行路面全面清掃處理；劃定施工標(biāo)線，明確施工方位；測定封縫設(shè)備的性能；在設(shè)備中添加稀釋用料；進(jìn)行用料攤鋪、人工輔助；養(yǎng)護(hù)路段，待用料充分融合路面；檢查路面可用性，檢測合格方可開放路段，恢復(fù)路段通車。

（2）封縫設(shè)備需提前達(dá)到施工起點(diǎn)，調(diào)整工程所需的攤鋪參數(shù)。比如案例工程中的路面寬度為7.5m，則攤鋪寬度不可超出此參數(shù)。

（3）依據(jù)用料規(guī)范進(jìn)行配比檢測，保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。在實(shí)際攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，動(dòng)態(tài)查看攤鋪用料的規(guī)范性，重點(diǎn)檢查攤鋪平整性、鋪料高度一致性。

（4）在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)完成時(shí)，采取人工找平處理，保證攤鋪質(zhì)量。用料找平處理時(shí)，處理重點(diǎn)包括：攤鋪起點(diǎn)、終末位置、豎向縫的填充情況、攤鋪厚度的均衡性。針對(duì)攤鋪形成的刮痕，給予填平處理。

（5）預(yù)養(yǎng)護(hù)工藝進(jìn)行期間，不可有行人、車輛通行，保持路面整體的養(yǎng)護(hù)效果。養(yǎng)護(hù)完成測定封層面的真實(shí)粘結(jié)力為230N·cm，此參數(shù)大于200N·cm，符合養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，可開放路段恢復(fù)通行。

（6）工藝注意事項(xiàng)。封層機(jī)中添加用料后，整體設(shè)備應(yīng)具有平穩(wěn)的運(yùn)行能力。在設(shè)備攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中，結(jié)合實(shí)際工況合理調(diào)整用料的含水比例，保證用料黏稠性。

4 結(jié)語

綜上所述，公路通車的時(shí)速較快，路害會(huì)威脅公路通行的順暢性。為此，結(jié)合病害形成的原因，有效進(jìn)行病害處理，把握瀝青用料的使用規(guī)范，給予合理預(yù)養(yǎng)護(hù)處理，以此保證路面質(zhì)量，有效減少路面病害問題。