瀝青混凝土路面常見(jiàn)病害及養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)研究

［摘 要］瀝青混凝土路面是目前廣泛使用的一種路面結(jié)構(gòu)。在交通荷載、自然條件等多種因素的共同作用下，瀝青混凝土路面出現(xiàn)了各種病害。由于使用年限較長(zhǎng)，其病害也越來(lái)越嚴(yán)重，如果不對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，將會(huì)對(duì)其運(yùn)行效益產(chǎn)生很大的影響。因此，本文就瀝青混凝土路面的各類病害進(jìn)行了論述。

［關(guān)鍵詞］公路；瀝青路面；典型病害；養(yǎng)護(hù)施工

［中圖分類號(hào)］TU99 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近幾年，隨著我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，病害防治作為一項(xiàng)重要的工程項(xiàng)目得到了廣泛的關(guān)注。目前，我國(guó)在瀝青混凝土路面的養(yǎng)護(hù)方面，還沒(méi)有專門針對(duì)其中一種或幾種病害進(jìn)行系統(tǒng)的研究。但是，病害通常是同時(shí)發(fā)生的，特別是一些常見(jiàn)的病害，其聯(lián)系非常緊密。因此，如何判別病害類型，并對(duì)其養(yǎng)護(hù)技術(shù)展開全面分析已成為當(dāng)務(wù)之急。

1 瀝青混凝土路面病害分析

1.1 車轍及其成因分析

車轍是一種常見(jiàn)的病害。在這些因素中，壓實(shí)度是一個(gè)重要的內(nèi)部因子，直接影響著瀝青路面的抗車轍能力。當(dāng)密實(shí)度沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的時(shí)候，雨水或其他渠道帶來(lái)的水分可以迅速地滲入瀝青混凝土，而且大部分的水分滯留其中，很難下滲。在車輛荷載下，水分通過(guò)路表空隙滲入，對(duì)路表材料產(chǎn)生沖刷效應(yīng)，導(dǎo)致路面穩(wěn)定性變差，礦料將沿輪跡兩側(cè)發(fā)生隆起，從而產(chǎn)生車轍。

在外部因素上，溫度、車輛荷載變化都會(huì)對(duì)瀝青路面產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的剛度系數(shù)偏小，流變特性不佳；大坡度路段是易產(chǎn)生車轍的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，重載汽車在高速行駛過(guò)程中，路面長(zhǎng)期工作在高應(yīng)力狀態(tài)下，超出瀝青路面的承載能力，車轍由此形成。圖1反映了瀝青混凝土車轍病害形成機(jī)理［1］。

1.2 裂縫及其成因分析

裂縫是瀝青路面常見(jiàn)的破壞形式之一，其形貌可以分為三種：橫向裂縫、縱向裂縫和網(wǎng)狀裂縫。

按其形成機(jī)理，可將橫向裂縫分為低溫收縮裂縫、溫度疲勞裂縫和反射式裂縫三種類型。一是低溫收縮裂縫。溫度較低時(shí)，瀝青混凝土?xí)霈F(xiàn)較大的收縮拉應(yīng)力，一旦超過(guò)瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度，瀝青面層就會(huì)開裂。二是溫度疲勞裂縫。環(huán)境中的溫度對(duì)瀝青進(jìn)行周期性的、重復(fù)的作用，使其受到非均勻的受力而產(chǎn)生疲勞裂縫。三是反射式裂縫。反射式裂縫僅發(fā)生在半剛性基層上，由于半剛性材料的破壞作用于瀝青層，造成裂縫的貫通。

縱向裂紋是由以下幾種因素引起的：路面充填材料差、施工未壓實(shí)及基礎(chǔ)不穩(wěn)定等。路基的縱向開裂主要是由路基填料的不均勻引起的，特別是在雨季時(shí)，兩邊的路塹溝中的水分下滲，會(huì)對(duì)黏性土的基礎(chǔ)產(chǎn)生影響。在土體處于飽和的情況下，隨著土體含水率的持續(xù)上升，整個(gè)地基的承載強(qiáng)度將明顯下降，在車輪荷載的作用下，易產(chǎn)生縱裂現(xiàn)象。該類病害多發(fā)生在道路外部，隨季節(jié)變化而發(fā)生，春季和冬季是其最易發(fā)生的時(shí)期，同時(shí)由于溫度應(yīng)力的持續(xù)變化，在長(zhǎng)期的環(huán)境影響下，裂縫會(huì)逐漸擴(kuò)大。

網(wǎng)裂是一種局部的溝下塌陷，其成因大致如下：由于半剛性基層中含有大量的素土，當(dāng)濕度達(dá)到一定程度或超出路面的承載力時(shí)，就會(huì)引起局部易損部位的開裂；基礎(chǔ)壓實(shí)不足或承載力較差；在施工中，由于基層拌和料的不均勻或含水量達(dá)不到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)造成整個(gè)路面的不一致，從而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)狀裂紋［2］。

1.3 坑槽及其成因分析

坑槽是由于集料在瀝青路面上脫落形成的點(diǎn)狀凹坑，其成因有多種，如水損傷、凍融損傷、施工及交通荷載等。

一是水損傷。路面表層水分如得不到有效排除，將沿裂隙、空隙等向下滲透，滲透到路面結(jié)構(gòu)層中。水對(duì)瀝青和集料的粘結(jié)強(qiáng)度有較大影響。在反復(fù)行駛過(guò)程中，水不斷地沖刷著集料表面的瀝青，造成集料-瀝青界面的剝離，形成坑槽；并在此過(guò)程中形成大量的水，加快路面的損傷。

二是凍融損傷。由于降雨入滲，地面長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)狀態(tài)，濕度極易滲入瀝青混凝土的孔隙。冬天，氣溫持續(xù)降低，當(dāng)氣溫低于零度時(shí)，水會(huì)以固體狀態(tài)凝結(jié)，并持續(xù)膨脹，影響瀝青路面結(jié)構(gòu)中的瀝青和骨料的結(jié)合。隨著溫度的上升，固態(tài)冰逐漸融化，在車輛荷載作用下，水分會(huì)對(duì)瀝青集料界面造成一定的沖刷，造成瀝青路面結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重?fù)p傷。在長(zhǎng)期的凍融作用下，瀝青路面出現(xiàn)坑槽，多發(fā)生在脫空或壓實(shí)度不足的地方。

三是施工因素。在工程實(shí)踐中，若不均勻攪拌、瀝青與骨料間的黏結(jié)性能將下降、細(xì)小骨料在行車荷載下易析出，都可能造成路面局部坑槽；隨著混合料的攪拌溫度升高，瀝青的黏附性降低，自身的脆性增大，導(dǎo)致路面開裂。若拌和溫度偏低，攤鋪不均勻，壓實(shí)效果不好，壓實(shí)效果不好，還易出現(xiàn)坑槽［3］。

四是交通荷載。車輛荷載對(duì)水損害與凍融損傷的影響較大，對(duì)于坑槽擴(kuò)展，車輛荷載是主要原因。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)了坑洞的瀝青路面，在車輪的滾動(dòng)下，會(huì)產(chǎn)生額外的沖擊載荷，并將其傳遞到坑邊和坑底，大量的碎石在坑中堆積，因而加快了坑槽的擴(kuò)展。在一定的坑槽尺寸下，車輛最不利速度和最大附著力都存在一個(gè)區(qū)間；但在車速恒定的情況下，存在一個(gè)最大附著力，使得坑寬擴(kuò)大。

1.4 其他病害及成因

一是波浪與擁包。路基填料劣質(zhì)、汽車頻繁啟動(dòng)與剎車以及剛性及半剛性基層與瀝青混合料接觸面應(yīng)力大，面層厚度較薄是誘發(fā)此類病害的主要原因。

二是沉陷。路基沉降產(chǎn)生的原因是路基的穩(wěn)定性被破壞并發(fā)生變形。超載是導(dǎo)致路基變形的主要原因，而水的滲入又會(huì)導(dǎo)致路基的變形。

三是松散。瀝青混凝土表層骨料從表層剝落，并由表層向下層逐漸擴(kuò)展，骨料與表層瀝青間的黏附失去作用，這是導(dǎo)致混凝土剝落的根本原因。

四是泛油。瀝青混合料從內(nèi)到外流動(dòng)，導(dǎo)致路面的瀝青過(guò)剩。由于夏季氣溫高、降雨多，瀝青混凝土路面易發(fā)生非穩(wěn)態(tài)，高溫使其流變性很強(qiáng)，易造成瀝青表面滲流，進(jìn)而造成泛油。

2 瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)分析

2.1 車轍類病害養(yǎng)護(hù)技術(shù)

一是微表處技術(shù)。通過(guò)對(duì)不同級(jí)配的碎石、砂子等材料，以高分子改性乳化瀝青為主要原料，在動(dòng)力條件下，通過(guò)添加水及外加劑，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)拌和。瀝青封層是將瀝青混合料在道路表面均勻鋪設(shè)而成。微乳化瀝青混合料具有既能充分利用老路又能對(duì)原有路面進(jìn)行保護(hù)，還具有對(duì)交通擾動(dòng)小、施工速度快的優(yōu)點(diǎn)。微表處技術(shù)的施工是將乳狀瀝青拌和物，用配備有攤鋪槽的微乳化瀝青攤鋪車輛，進(jìn)行均勻攤鋪。

二是地?zé)嵩偕夹g(shù)。地?zé)嵩偕且环N將舊道路加熱，回收廢棄材料，加入再生劑拌和，再將新拌好的熱拌瀝青就地鋪裝、碾壓，以恢復(fù)路面功能的方法。在道路密度高、交通流量大的情況下，地?zé)嵩偕蚱鋸U舊物料利用率高、環(huán)境友好、可一次性覆蓋等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。地?zé)嵩偕夹g(shù)的施工工藝是機(jī)械準(zhǔn)備、再生劑的噴射、鋪料、壓實(shí)。在技術(shù)方面，采用現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化施工，舊物料利用率比一次成形方式高。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，如果對(duì)同一面積的舊瀝青混凝土進(jìn)行分層，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)熱再生、銑刨、鋪筑，與采用常規(guī)方法處理相同面積的新材料相比，在成本上有明顯優(yōu)勢(shì)。

三是超薄耐磨層修補(bǔ)工藝。超薄磨耗層是一種新型的路面養(yǎng)護(hù)方法，通過(guò)特殊的機(jī)械作用實(shí)現(xiàn)薄層的熱拌和瀝青混合料的鋪設(shè)，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)解決鋪面損壞。

四是其他技術(shù)。比如，可以采用銑刨加鋪工藝、乳化瀝青稀漿法等工藝來(lái)解決道路問(wèn)題。目前，銑刨機(jī)的研究與使用范圍很廣，從市政公路養(yǎng)護(hù)管理部門到公路養(yǎng)護(hù)管理部門，銑刨機(jī)已經(jīng)成為一種普遍使用的設(shè)備。傳統(tǒng)的銑刨加鋪法造價(jià)高、耗時(shí)長(zhǎng)，但是其對(duì)瀝青路面的各種病害都能起到較強(qiáng)治理效果。采用乳化瀝青稀漿法對(duì)車轍路面進(jìn)行維修，要依據(jù)經(jīng)濟(jì)狀況來(lái)確定，隨著路面投入使用一段時(shí)期后，在一些路段上會(huì)產(chǎn)生大量的車轍，這些車轍深淺不一，因此采用傳統(tǒng)的銑刨和重鋪工藝所需的材料更多，成本也比較高。SBR改性乳化瀝青作為一種新的道路修復(fù)材料，能有效地解決道路維修存在的問(wèn)題，節(jié)約了道路的造價(jià)。其工藝流程：對(duì)有隆起處進(jìn)行碾磨—用稀泥漿修補(bǔ)車轍—用輪碾機(jī)壓實(shí)。

2.2 裂縫類病害養(yǎng)護(hù)技術(shù)

一是灌縫膠修補(bǔ)裂縫。新工藝、新材料應(yīng)用于公路路面填縫，可提高其強(qiáng)度、承載力，延長(zhǎng)其使用壽命。采用密封膠填縫工藝進(jìn)行裂縫修復(fù)，該工藝與車輛的多次荷載交互作用，填縫效果顯著。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行切割，并采用高壓氣流對(duì)縫隙進(jìn)行吹掃，清理縫隙內(nèi)的雜物，在進(jìn)行填縫前加熱，以提高其與瀝青的結(jié)合能力。將密封劑加熱至所需溫度，停止工作并進(jìn)行保溫，再用灌縫機(jī)將其填滿。最后，將細(xì)砂填入密封的膠面，室溫晾涼15分鐘后，再撒上材料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

二是稀泥漿封層料填塞。隨著通車年限的延長(zhǎng)，未注漿修補(bǔ)瀝青路面在荷載與荷載共同作用下產(chǎn)生開裂，且填料脫落、裂寬增大。對(duì)此，可采用稀漿修復(fù)。

三是霧封處理輕微裂紋。砂霧封層是一種用于路面預(yù)養(yǎng)護(hù)的新技術(shù)，它采用專用的施工車輛在瀝青路面上噴射高滲透率的霧封層材料和砂子，以填補(bǔ)路面微裂縫、孔隙，增強(qiáng)瀝青路面的耐滑性和耐久性。該技術(shù)可用于瀝青路面中有輕、中細(xì)粒物質(zhì)流失的道路，主要是對(duì)老瀝青路面進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)小裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。采用霧封后，需要測(cè)試其抗滑能力［4］。

2.3 坑槽類病害養(yǎng)護(hù)技術(shù)

一是填塞型坑槽修復(fù)工藝。填塞型坑槽修復(fù)技術(shù)適用于路面的臨時(shí)性坑槽修復(fù)，維修周期短，施工簡(jiǎn)便。對(duì)坑槽進(jìn)行修復(fù)的方法是先對(duì)坑槽進(jìn)行清理，然后填充新的材料，進(jìn)行碾壓。填塞型坑槽修補(bǔ)是在特殊情況下采取的修復(fù)方式，其優(yōu)點(diǎn)是工序簡(jiǎn)單、施工效率高，尤其是采用高品質(zhì)的修補(bǔ)材料時(shí)，修復(fù)效果更佳。盡管氣候和溫度是決定填充法施工方法的依據(jù)，然而，填充材料的質(zhì)量直接關(guān)系路面坑槽的使用年限。瀝青混凝土路面主要采用密級(jí)配熱拌、冷拌兩種類型。

二是挖補(bǔ)式坑槽修補(bǔ)技術(shù)。在公路坑槽修補(bǔ)的過(guò)程中，挖補(bǔ)式陷坑是一種常用的處理方式，其作業(yè)程序如下：對(duì)不規(guī)則的瀝青混凝土路面進(jìn)行剖切，使其呈矩形；全面處理坑槽底部的病害；在坑穴底部及坑壁上灑一層粘層油（如熱柏油、乳化柏油或泡沫柏油）；對(duì)破損的路面進(jìn)行回填和碾壓，對(duì)破損的路面進(jìn)行修補(bǔ)，以達(dá)到提高養(yǎng)護(hù)年限的目的；在新舊瀝青混凝土接縫處，均勻涂抹瀝青類黏結(jié)劑（瀝青再生劑、速凝乳化瀝青等），構(gòu)成面層。這種方法能更全面修復(fù)坑槽，能將路面表層的路用年限延長(zhǎng)2～5年，所以，挖補(bǔ)式坑槽修復(fù)又稱“坑槽永久修復(fù)”。

三是熱烘法修復(fù)坑槽工藝。熱烘法修補(bǔ)坑槽技術(shù)是利用瀝青混凝土路面養(yǎng)護(hù)器內(nèi)建有加熱設(shè)備——紅外線電加熱設(shè)備，對(duì)坑槽部位進(jìn)行加熱，按需添加再生劑、新料，再碾壓。它與瀝青混凝土路面的工作原理相似，是一項(xiàng)小規(guī)模的熱再生工藝。熱烘式坑槽修復(fù)工藝具有原料回收、污染少、環(huán)保、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。另外，在修復(fù)表面的接縫問(wèn)題上，采用熱縫技術(shù)，可以很好地彌補(bǔ)修補(bǔ)面縫的不足。

這種方法需要對(duì)坑槽內(nèi)的瀝青進(jìn)行加熱，但是高溫會(huì)導(dǎo)致瀝青老化，影響其服務(wù)年限。因此，在加熱設(shè)備中選擇紅外線加熱。遠(yuǎn)紅外加熱是采用紅外線照射物體，代替了直接粘貼于瀝青路面的方法，這樣可以使瀝青的加熱更加均勻，防止因受熱太久而造成的深層瀝青因高溫而老化，也不會(huì)出現(xiàn)因著火、剝落等引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象。但是，紅外輻射也有缺點(diǎn)，其加熱深度非常有限，當(dāng)瀝青混凝土厚度比較大時(shí)，需要通過(guò)分層加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此不適用于深坑的道路修復(fù)。

四是噴漿補(bǔ)坑工藝。這是一種高度自動(dòng)化和機(jī)械化的技術(shù)，技術(shù)要求高、修復(fù)能力強(qiáng)，大致流程為：坑槽修補(bǔ)車噴射高壓氣流，清除坑槽中的雜物，使之干燥；修復(fù)車輛采用噴管噴射填充物。噴灌法的最大特色就是采用自動(dòng)機(jī)械來(lái)修補(bǔ)坑槽，在操作上，現(xiàn)場(chǎng)工作人員少［5］。

由于在攪拌過(guò)程中摻入了高強(qiáng)度空氣，因此在充填過(guò)程中，可以對(duì)路面進(jìn)行壓實(shí)。另外，維修車瀝青隔熱采用循環(huán)冷卻水，利用汽車尾氣余熱供暖。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)能在極端低溫條件下自動(dòng)運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，公路養(yǎng)護(hù)管理從重建設(shè)輕養(yǎng)護(hù)向重養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)變，這表明，公路養(yǎng)護(hù)工作的重要性日益凸顯。公路養(yǎng)護(hù)研究就是不斷地學(xué)習(xí)和運(yùn)用新的養(yǎng)護(hù)理念，探討國(guó)內(nèi)外先進(jìn)養(yǎng)護(hù)方法與技術(shù)。這樣才能突破傳統(tǒng)的落后養(yǎng)護(hù)模式，更加凸顯公路養(yǎng)護(hù)工作的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［1］朱成元. 瀝青混凝土路面常見(jiàn)病害及養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)研究［J］. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2023（19）：101-104.

［2］申昆. 水泥混凝土路面常見(jiàn)病害及養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)研究［J］. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2023（19）：105-108.

［3］李志華. 高速公路瀝青混凝土路面常見(jiàn)病害及養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究［J］. 城市建筑，2019，16（27）：152-153.

［4］李世杰. 高速公路瀝青混凝土路面常見(jiàn)病害及養(yǎng)護(hù)技術(shù)［J］. 工程技術(shù)研究，2019，4（17）：45-46.

［5］周歡，王長(zhǎng)久. 高速公路瀝青混凝土路面常見(jiàn)病害及養(yǎng)護(hù)技術(shù)［J］. 交通世界，2019（17）：77-78.

［作者簡(jiǎn)介］侯文軍，男，山東威海人，威海潤(rùn)通公路工程有限公司，中級(jí)工程師，本科，研究方向：交通工程。