沥青混凝土路面预防性养护措施及方法

2013-08-15张兴明赵岩荆

山西建筑 2013年3期

张兴明赵岩荆

(1.江苏京沪高速公路有限公司，江苏淮安 223005;2.江苏华通工程检测有限公司，江苏南京 211106)

0 引言

江苏高速公路路面建设技术在“十五”“十一五”得到全面提高，在江苏气候环境下的路面早期病害基本得到解决。目前，主要的病害形式为轻微反射裂缝、车辙及少量小坑槽和轻微松散等。随着江苏省高速公路的使用寿命大幅延长，传统的针对病害的矫正性养护方式已经难以适应新的需求。如何保证好的路面维持良好的使用性能，成为了路面养护方向新的课题。

在路面养护和维修的关系上，长期以来人们总是习惯于等到路面破坏后(如出现中等到严重车辙或大面积裂缝时)才进行维修，而对于路面还处于良好状态时进行预防性养护的意义认识不足。预防性养护是以延缓路面损坏，延长路面使用寿命为目的，在出现明显病害之前对路面进行的主动性养护。道路养护经验表明，预防性养护能延缓路面破坏，延迟昂贵的路面大、中修和重建，是一种效益费用比非常高的养护措施。在一个全面的路面养护计划中，预防性养护是最有影响的组成部分，应受到足够重视。

1 沥青混凝土路面病害

1.1 裂缝

路面裂缝产生的原因较为复杂，包括温缩裂缝及反射裂缝等。在江苏范围内，反射裂缝病害更为普遍也更为严重。反射裂缝产生的原因是路面在正常使用情况下，由于基层的干缩或温缩裂缝的存在，使得沥青混凝土路面层底在车辆荷载作用下存在应力集中现象，在车辆反复循环作用下，逐渐产生裂缝，并最终扩展至路面表面的现象，这也是现阶段高速公路沥青混凝土路面的主要破损类型。

1.2 车辙

由于沥青混凝土是一种典型的粘弹塑性材料，并且具有较强的温度敏感性，因此在荷载反复作用下将会导致永久变形，从而产生车辙病害。

1.3 坑槽

坑槽产生可以分为设计、施工以及使用过程的多方面原因。首先是设计空隙率偏大容易导致混合料松散，其次施工时出现离析或压实度不足，将会导致空隙率进一步增大。同时在使用过程中，沥青逐渐老化，矿料之间的粘结力降低，在车辆荷载的作用下沥青混凝土路面出现松散病害，从而形成坑槽;另外施工中加热温度过高，致使沥青老化失效，以及基层平整度较差，在车辆和温度荷载的双重作用下，形成应力集中，局部出现损伤，逐渐向四周扩散，进而形成坑槽。

2 路面预防性养护措施

针对沥青混凝土路面常见病害，常用预防性养护措施包括裂缝填封、表面封层和薄层罩面，根据沥青混凝土路面预防性养护的经验，裂缝填封用于封缝封水，防止路面裂缝进一步扩展，适用于裂缝宽度达到一定程度的裂缝。实际应用过程中通常应用于路面的单条纵缝或横向反射裂缝的修补中。

表面封层是将养护材料，通常也是沥青质材料连续摊铺于整幅路面之上，从而对路面形成保护层，恢复路面的使用功能，同时具有保护原有路面，延缓原有病害的扩展，防止雨雪深入路面等功能。表面封层通常采用冷拌技术。

相对于表面封层，车辙填补、薄层罩面等采用的是热板沥青混合料，同时摊铺厚度更大，因此在车辙处理，裂缝填缝，恢复路表功能，预防病害进一步扩展等方面具有更优的性能表现。但造价偏高，同时由于存在一定厚度，对路面标高也存在一定影响。

2.1 裂缝填封

裂缝填封是针对纵向裂缝、横向反射裂缝等区别于龟裂和网状裂缝的较规则的线状裂缝。一般而言，当缝宽较小(＜3 mm)时，裂缝太窄，难以施工，当缝宽较大(＞25 mm)时，裂缝填封已难以达到理想的养护效果，因此裂缝填封适合处理一定宽度范围内的裂缝。

裂缝填封材料通常包括密封类，以及填充类两大类。前者是将密封材料灌入开槽处理过后的裂缝中，起到防水密封作用。修补材料不许具有一定的刚度和强度以及抗疲劳性能，同时与裂缝的粘附面也要有足够的粘结力。填充裂缝是将填充修复材料填入裂缝，在防止水分进入的同时，对裂缝两侧的路面进行一定程度的补强。

2.2 雾封层

雾封层是将沥青类材料均匀撒布于沥青路面表面，提高密级配路面的泌水性能，防止骨料进一步松散剥落;同时能封闭细小裂缝，为老化的路表补充新鲜沥青。雾封层不能够修复车辙、基层失效、过多骨料损失，以及其他严重的路面损坏。但雾封层的使用将会降低路面的抗滑性能。表面致密的路面无法充分吸收乳化沥青，将会在路表形成光滑表面，影响行车安全。因此雾封层只能用在乳化沥青渗透性好的沥青路面上，比如老化松散的热沥青混合料表面，碎石封层表面，开级配沥青混合料表面等。在新路面通车2年～4年或者路面大修后1年～2年时，并且在交通量等级低、路面抗滑性能优良时可考虑使用雾封层。在使用雾封层时，推荐的原路面抗滑性能的指标范围为:SFC≥54，BPN≥55，TD≥0.8。

雾封层主要用于恢复路面防水性能以及集料之间的粘结作用。同时雾封层材料能够一定程度的下渗至路面之中，能够补充原有沥青混凝土中的沥青老化成分，粘结表面松散集料。同时可以对已处理过的病害，如车辙填补、裂缝填充等痕迹进行覆盖，从而改善沥青混凝土路面的外观。但由于雾封层几乎不存在厚度，仅是一层沥青薄膜，因此，雾封层并不能补强路面结构强度，其要求沥青路面具有足够的承载力。

雾封层技术主要应用于早期出现的细微裂缝，表面由于沥青老化等原因造成的松散麻面以及渗水现象，适用于当路面状况基本完好，仅出现了一些早期损坏的沥青混凝土路面。

2.3 微表处

微表处理论上属于稀浆封层的一种，但由于其对原材料的要求更高，设计标准更为严格，因此性能更佳，被广泛应用于车辙修复，平整度恢复，微裂缝填充等病害处理中。但应用微表处时，必须对原路面的裂缝、坑槽等病害进行良好的处治。若原材料性能不合格，级配设计不当，或施工水平较低，将会导致微表处混合料孔隙率过大，失去泌水的功能，同时还可能会导致微表处的行驶噪声过大，降低路面的服务水平，也有可能导致微表处混合料的抗滑性能衰减过快。

改性乳化沥青破乳过快，集料与改性乳化沥青性质不配伍，以及集料洁净程度不足等原因均会导致微表处稀浆混合料稠度过大，造成施工中出现离析、刮痕等现象。油石比和外加水量未得到精确控制，将会造成微表处稀浆混合料出现泛油、松散等现象。气候炎热或寒冷的天气均不利于稀浆混合料的破乳，因此应避免在这样的气候条件下施工，下雨时同样应停止施工。

2.4 薄层罩面

薄层罩面是一种连续摊铺于原有路面的热拌沥青混合料。与普通热拌沥青混合料相比，其级配偏细，因而能够具有更小的摊铺厚度。热再生及铣刨重铺等方法相比，其优点在于不用处理原有路面，只需对原路面病害进行处理后直接在上面层表面之上再摊铺一层混合料即可。施工方法简单，施工快捷方便。适用于原有路面未产生大规模严重病害，且路面承载力足够的情况下。由于薄层罩面通常具有2.5 cm～4 cm的厚度，因此具有一定的分散荷载能力，摊铺于原有路面时能够对原有路面进行更好的保护，对抑制车辙的产生，延缓反射裂缝的发展，具有十分明显的效果。

传统薄层罩面材料通常具有AC类，OGFC类，以及SMA类，由于摊铺厚度的要求，其最大公称粒径通常都不超过10 mm。AC类沥青混合料造价便宜，施工技术与普通AC沥青混合料几乎一致。OGFC类混合料抗滑性能及排水性能更优，但由于其级配设计，养护维修等均与普通沥青混凝土差别较大，因此较少采用。SMA类混合料耐久性能及高温性能较好，但造价偏高，对于交通量大，重载车辆多的路段可以考虑使用。

除了传统的薄层罩面材料之外，研究人员最新研发了ECA-10新型路面病害处治材料，相对常用的热拌沥青混合料而言，其组成设计在材料和级配方面都有明显的不同，但施工工艺与常用的热拌沥青混凝土基本相同。ECA碾压温度低，相对热料拌和温度降低20℃ ～60℃;由于料温与环境温度的差异减小，ECA在储运过程中降温速率下降，允许储存时间和运输时间均延长;显著降低拌和及施工过程中的有害气体和温室气体的排放;现场施工温度可比热拌沥青混合料低40℃左右，温度下降速率减缓，保证了充分的碾压时间和一定的密实度。易密实沥青混凝土处治病害作为一种新型的沥青路面养护维修方案，各项性能指标均能很好满足高速公路的技术要求，具有易压实、表面构造深度大、降噪明显等特点，相对于微表处处治方法具有噪声低的优点，提高高速公路的行驶质量;相对于就地热再生和传统的铣刨重铺方式能够降低高速公路的养护成本，减少能源消耗和降低环境污染，施工工期短，对交通影响小。因此，相对于常用的养护维修方案该方法具有明显的经济效益。此外，在易密实改性沥青混合料ECA-10添加2.5‰的聚酯纤维，可以显著提高沥青混合料的柔韧性，增强混合料的抗裂性能。目前已作为一种重要养护技术方案在高速公路中大量推广应用。

3 预防性养护对策

沥青混凝土路面的预防性养护是在路面各结构层状况基本完好，没有发生严重或大规模损坏，仅产生轻微病害及缺陷等现象时采用的养护措施，用以保护混凝土结构层，防止路面病害进一步扩展。采用预防性养护措施能够减少路面大中修工程量，或推迟路面大中修时间。因此路面预防性养护技术具有很高的效费比，对于提升路面性能，提升高速公路服务水平，节约路面使用维修成本，具有十分重要的意义。