瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工藝探討

白璇

（貴州省沿河公路管理段，貴州 銅江 565300）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，道路建設(shè)作為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要項目取得了長足的發(fā)展，此外，我國城市道路建設(shè)也有了很大的發(fā)展。瀝青路面具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、良好的彈性和塑性變形能力、良好的減震性、行駛平穩(wěn)舒適、噪音低、無塵等特點，因此大部分優(yōu)質(zhì)路面采用瀝青路面。但是，隨著國內(nèi)瀝青路面的快速發(fā)展，我們必須看到，近年來，由于各種原因，很多瀝青路面被過早地破壞，雖然規(guī)劃周期一般為12~15 年，但也有部分路面是在國內(nèi)建成的，使用的第一年、第二年就出現(xiàn)損壞，瀝青表面的過早劣化已成為我們的一大難題。所謂預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，是指道路在其壽命的前75%期間，生產(chǎn)力下降40%，這個時期稱為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)期，生產(chǎn)率再次下降40%，導(dǎo)致維護(hù)成本顯著增加，這段時間被稱為救援維護(hù)期。

1 路面病害分類

根據(jù)疾病的嚴(yán)重程度可分為兩種。其中之一是功能受到損壞，即瀝青路面的小裂縫、裂縫、剝落、油污、瀝青的磨損和道路水的滲漏，導(dǎo)致瀝青路面的不平整和防滑性降低。所以它不能按預(yù)期工作。另一種是結(jié)構(gòu)受到破壞，即瀝青路面，面層出現(xiàn)復(fù)雜的裂縫、凹陷、沉降，這是整個結(jié)構(gòu)或路面的一個或多個組成部分的破壞，嚴(yán)重時可達(dá)到荷載。這兩種類型的損害不一定同時發(fā)生。結(jié)構(gòu)損壞通常需要全部更換，但在功能失效的情況下，可以通過切割和修復(fù)，即修復(fù)來恢復(fù)路面的完整性和防滑性。通過預(yù)防性維護(hù)措施來提高瀝青路面的性能并延長其使用壽命。根據(jù)發(fā)病時間的不同，可分為三個階段。第一階段（變形和劣化的早期階段）是路面建成通車后的1~3 年，在此期間，瀝青混凝土和路面變形。病害主要表現(xiàn)為路面縱橫裂縫、路面沉降和局部坑洼沉降。第二階段（變形、劣化和穩(wěn)定期）是瀝青路面的早期變形，隨著路基的穩(wěn)定，變形也越來越穩(wěn)定，并通過病害處理和瀝青路面的不斷更新來處理。它主要是在反復(fù)暴露于卡車負(fù)載下進(jìn)行壓實以實現(xiàn)穩(wěn)定性。這一時期路面的變形和病害主要是由于輪胎在路面上的持續(xù)磨損以及雨季小障礙物的增加。第三階段（破壞路面功能期）路面使用10 年后，該階段瀝青路面的變形和病害主要表現(xiàn)為路面的線狀開裂，最高可達(dá)大面積。涂層的功能逐漸喪失。有效的維護(hù)，尤其是預(yù)防性維護(hù)，可以保持路面的良好功能，延長路面的使用壽命[1]。

2 道路瀝青路面常見病害原因及機(jī)理分析

各種瀝青路面病害產(chǎn)生的原因各不相同，但可以追溯到以下5 個方面。

2.1 車輛載荷

車輛載荷是影響路面耐久性的主要因素之一，通常以車輛總重、各軸型的軸向重量、各輪對的輪重為特征。然而，超載在我國和其他發(fā)展中國家很普遍。

2.2 環(huán)境

在眾多環(huán)境因素中，溫度和濕度對路面性能的影響最大，路面系統(tǒng)的溫濕度條件隨著環(huán)境溫度和濕度的變化而變化，從而改變了路面材料的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。路面材料物理狀態(tài)的溫度和濕度變化會很快損壞路面結(jié)構(gòu)，即使在不受交通負(fù)荷影響的情況下也是如此。

2.3 排水不良

我國瀝青路面的水害已成為瀝青路面的主要病害之一。瀝青路面水害是荷載的反復(fù)作用和瀝青路面在水存在下的熱脹冷縮，從骨料的表面，導(dǎo)致骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度損失和路面損壞。

2.4 材料缺陷

瀝青、礫石和骨料質(zhì)量不均直接導(dǎo)致路面質(zhì)量不穩(wěn)定，瀝青在給定溫度和加載速率下的粘度越高，混合料的粘度穩(wěn)定性越高，抗剪切變形能力越強(qiáng)，瀝青混合料的撕裂強(qiáng)度也越高。近年來，我國公路發(fā)展迅速，但砂石市場比較混亂，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，沒有相關(guān)部門的指導(dǎo)和監(jiān)督，大多是由小廠組織，難以保證質(zhì)量[2]。

2.5 施工不充分

目前瀝青鋪裝都是機(jī)械化施工，機(jī)械化施工過程是一個連續(xù)的過程，如果一個過程出現(xiàn)問題，就會影響整個過程，對質(zhì)量造成很大的隱患。

瀝青路面施工過程包括：瀝青混凝土混合料制備、基層檢測、基層處理、混合料運(yùn)輸鋪設(shè)、壓實等。運(yùn)輸混合料時，應(yīng)注意運(yùn)輸過程中保溫，即瀝青混合料的溫度不得低于技術(shù)要求，并避免運(yùn)輸過程中突然減速。鋪設(shè)路面時，首先根據(jù)需要調(diào)整路面的工作參數(shù)。相鄰的條縫應(yīng)進(jìn)行處理，聯(lián)合處理的好壞直接影響鍍層表面的平整度，攤鋪過程的實時檢測是良好攤鋪效果的保證。密封是瀝青路面施工中最重要的工序，目前，瀝青面層一般要求壓實度至少為98%，以減少壓實變形，提高抗撕裂性。結(jié)構(gòu)壓實不足，路面在交通荷載的影響下會進(jìn)一步壓實變形，容易引發(fā)各種病害，如瀝青路面過早開裂。

3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的一般技術(shù)

預(yù)防性維護(hù)通常在沒有損壞或顯示出輕微缺陷和疾病跡象的路面進(jìn)行，目前使用的最常見的預(yù)防性維護(hù)方法是表面密封、填充裂縫和薄層罩面等。

3.1 表面密封

加固層連續(xù)鋪設(shè)在整個路面上，密封材料可以是瀝青或其他密封劑，也可以是瀝青和填料的混合物。表面密封的目的是密封接縫和防水，防止打滑，提高光滑度和恢復(fù)表面功能。目前應(yīng)用最廣泛的面封技術(shù)有霧層封層、還原劑封層、石屑封層、泥漿封層（微生物封層）等。

稀漿封層是應(yīng)用最廣泛的預(yù)處理技術(shù)之一，稀漿封層技術(shù)可以預(yù)防和保持新舊涂層的老化、裂紋、光滑、松散、孔洞等病害，迅速提高涂層的防水、防滑、光滑、耐磨等性能。泥漿壓實層硬化快，開動早，省注、滾壓工序，一機(jī)可連續(xù)工作，簡便易行，造價低廉，保證工程質(zhì)量。近年來，隨著新材料、新技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用，改性乳化瀝青漿密封膠出現(xiàn)。改性乳化瀝青懸浮液是由改性乳化瀝青和碎骨料、礦物骨料、水和水級聚合物添加劑組成的表面處理層。特性是它可以薄層鋪設(shè)，快速硬化，并在施工后1h 內(nèi)通車。由于改性乳化瀝青懸浮液比傳統(tǒng)懸浮液具有更快的硬化時間，因此改性乳化瀝青懸浮液的密封劑可以比傳統(tǒng)懸浮液更厚。主要用于修復(fù)路面結(jié)構(gòu)，治療裂縫、凹痕等病害，也可用于改善和密封路面的防滑面[3]。表面密封如圖1 所示。

圖1 表面密封

3.2 填充裂縫

這是高粘度和高粘彈性裂縫的填縫和密封的維護(hù)方法，處理方法根據(jù)裂縫的大小而有所不同。通常情況下，寬度小于2mm 的裂縫未經(jīng)處理，2~6mm 可以表面密封，6~12.7mm 應(yīng)擴(kuò)口，然后噴涂密封劑，大于12.7mm的裂縫需要修復(fù)，缺點是操作復(fù)雜，建設(shè)周期長。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的主要目的是防止雨水、冰雪從裂縫中進(jìn)入，導(dǎo)致路面裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致出現(xiàn)抽水、點蝕等嚴(yán)重病害。裂縫填充的質(zhì)量主要取決于所用的密封膠、施工工藝等。目前普通瀝青路面、改性乳化瀝青混凝土、裂縫密封膠、裂縫修補(bǔ)砂漿、防刮裂縫處理膏等都是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，用于裂縫填充和開裂等裂縫和裂隙的處理。

3.3 薄層罩面

薄層預(yù)防技術(shù)措施是在原瀝青路面上施加一層厚度不超過25mm 的熱瀝青混合料，其作用主要包括兩個方面。一方面恢復(fù)路面的粗糙度，提高防滑性和行車安全性；另一方面是處理前對原有涂層表面的損傷，可以延長涂層的使用壽命。目前，住宅薄壁地板的預(yù)防性工程措施可分為冷減薄、分層、熱減薄和溫減各種施工工藝。

薄層有效防止磨損路面進(jìn)一步惡化，提高其平整度，恢復(fù)路面的防滑性，修正路面輪廓，對路面有一定的加固作用。但維護(hù)成本高。構(gòu)建薄膜涂層的主要困難是不容易達(dá)到高密度，因為薄膜很薄，容易冷卻，不適合與振動輥一起使用。因此，混合料的正確設(shè)計、溫度控制、軋制工藝和軋輥的選擇尤為重要。

4 預(yù)防性維護(hù)技術(shù)措施的選擇

在有利的道路條件下，對于許多預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，選擇合適的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施和技術(shù)措施是瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵，而預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是道路結(jié)構(gòu)損壞前最重要的技術(shù)措施，通常起著關(guān)鍵作用。在延遲大修和小修、降低維護(hù)成本和增加道路可用性方面的作用。因此，預(yù)防性維修技術(shù)措施的選擇需要相應(yīng)的決策模型。目前，決策樹和決策矩陣法是國內(nèi)外最常用的預(yù)防性維護(hù)技術(shù)措施選擇方法。

無論采用哪種方法，都應(yīng)基于一定的決策原則和技術(shù)指標(biāo)體系。使用決策樹和決策矩陣法：關(guān)于涂層表面類型和施工歷史、功能參數(shù)和運(yùn)動等級分類指標(biāo)的信息，至少一種涂層條件參數(shù)，包括損傷條件和光滑度、各種缺陷；道路幾何參數(shù)；環(huán)境條件等。

維護(hù)決策樹的決策方法是基于一組技術(shù)參數(shù)逐層選擇特殊處理措施，每個“點”代表一組特殊條件，如路面類型、損壞類型和程度，交通。體積和功能劃分等等。解決方案矩陣類似于解決方案樹，都依賴于一組規(guī)則或指標(biāo)來選擇維護(hù)或改進(jìn)措施，不同之處在于決策樹是系統(tǒng)的和圖形的，決策矩陣是存儲更多信息的表格，決策樹和決策矩陣的優(yōu)缺點如下。

優(yōu)點：可以有效利用已有經(jīng)驗，選擇適合地區(qū)條件的方法，通常用于項目級決策。

缺點：不適合不同區(qū)域的運(yùn)動和應(yīng)用，不適合新療法的開發(fā)和應(yīng)用，難以考慮和適應(yīng)不同的因素，難以針對不同類型的病變制定解決矩陣，一般不適合評估不同的措施，不適合網(wǎng)級評估[4]。

5 最佳的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時間的研究

確定瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳時間與預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的作用密切相關(guān)。預(yù)防性維護(hù)是在疾病爆發(fā)前或發(fā)生期間進(jìn)行的一項措施，對改善路面結(jié)構(gòu)性能影響不大，因此應(yīng)在路面結(jié)構(gòu)良好的情況下進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。預(yù)防性維護(hù)包括密封涂層、減少水分滲透到涂層結(jié)構(gòu)中并減慢涂層的損壞速度、解決涂層強(qiáng)度問題，例如：平滑度（在一定范圍內(nèi)）和載荷，免費(fèi)損壞；延緩路面的磨損，恢復(fù)路面，從而延緩路面的損壞和檢修改造的時間，延長路面的使用壽命。因此，瀝青路面使用壽命的調(diào)查應(yīng)考慮以下4 個方面。

（1）路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。保證良好的路面結(jié)構(gòu)是路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的前提。

（2）路面瀝青老化。保證路面不至于太舊，避免預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后出現(xiàn)路面老化造成的裂縫等問題；交通狀況下路面漏水及其對地表和主層的破壞作用，消除主層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后潛伏病害的風(fēng)險。

（3）道路安全。路面的防滑和抗撕裂性來決定應(yīng)該采取哪些維護(hù)措施。

（4）路面的平整度和其他損壞，以便在預(yù)防性維護(hù)之前進(jìn)行必要的修理。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)采用科學(xué)的方法和技術(shù)，對道路狀況進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測和評估，根據(jù)道路狀況的優(yōu)劣對道路狀況進(jìn)行排名，形成科學(xué)技術(shù)養(yǎng)護(hù)方案的制定依據(jù)。資金分配時，最初的目的是對有病征的路段進(jìn)行治理，使各種道路病害能夠得到治理，使路況始終保持狀況良好，有限的資源才能得到很好的利用。此外，預(yù)防服務(wù)基于道路狀況信息和現(xiàn)代檢測評估方法，以更好地了解道路交通問題的發(fā)展規(guī)律。在高速公路上引入科學(xué)治療各種疾病的方法，它可以作為專業(yè)人士的倡議，為現(xiàn)代科技的利益道路的維護(hù)服務(wù)。隨著預(yù)防性維修的引入，道路狀況始終保持在較高水平，代表著對社會的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，預(yù)防性維修成為道路養(yǎng)護(hù)的主要發(fā)展方向。

6 結(jié)語

與一般路面養(yǎng)護(hù)和維修相比，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)主要側(cè)重于結(jié)構(gòu)良好的涂層，以防止路面病害進(jìn)一步惡化，減少各種路面病害對路面性能的影響，或防止路面病害的發(fā)生。目前，現(xiàn)有涂層的維護(hù)和修復(fù)技術(shù)和方法多種多樣，加工范圍廣泛，涵蓋了從局部加工到全涂層加工的不同層次。預(yù)防性維護(hù)主要有以下特點：性價比高；保護(hù)路頂系統(tǒng)并延緩嚴(yán)重道路病害的發(fā)生；維持或提高涂裝系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。然而，預(yù)防性維護(hù)通常不會增加路頂結(jié)構(gòu)的承載能力。