沥青路面早期破坏类型与养护维修技术研究

何 铭

（广州市公路勘察设计有限公司，广东 广州 511430）

沥青路面凭借着其优良的力学性能、稳定性和舒适性，已经成为我国高等级公路和城市道路的主要路面结构形式。由于沥青路面的高分子材料特性，在运营一定年限后逐渐进入养护维修阶段，经过几十年的高速发展，我国公路建设目前已经由“重建设、轻养护”进入“建养并重”的时期。特别是近些年我国公路建设速度比较快，再加上自然环境的恶化、交通量日益增加、渠化设计以及货车朝着重载方向发展，很多沥青路面往往在通车后3至5年就出现明显的车辙变形、纵横裂缝以及水损坏等典型的早期病害，使路面的正常使用寿命得不到发挥，并进一步加大了养护维修工作量[1]。这些沥青路面的早期病害往往并不是经受车辆的反复作用而产生的疲劳损伤，这使得我国以耐久性原理进行的路面结构设计方法在一定程度上起不到控制路面质量的作用。因此，在路面的正常设计年限内，根据路面使用状况以及病害类型在适当的时机采取合适的养护维修技术，尽量使用少的养护资金确保道路的服务水平，成为当前养护工作的核心。

1 沥青路面的使用特性

沥青路面是采用沥青材料作为胶结料与矿粉裹附后将粗细集料拌合、摊铺和碾压形成的结构层，与水泥混凝土路面相比，其具有行驶界面连续无接缝、振动小、安静舒适、抗滑耐磨等性能优点，也具有施工时间短、养护维修相对简便、可再生利用等施工和环保方面的优势，因此获得了越来越广泛的应用。

车辆在沥青路面上行驶，通过车轴和车轮把车身的荷载传递给路面，这种荷载可分解为垂直力和水平力，另外，路面若出现不平整或坑槽还受到车辆的振动冲击力的作用，当车轮驶过，在车轮与路面以及车身后还会产生真空吸力作用。沥青路面结构层不断的处于各种复杂的受力环境下，结构层内部会产生压应力、弯拉应力和剪应力等力学响应。如果这些力学响应或变形超过了沥青路面材料自身的强度和抗变形能力，并且与自然界的水、温度综合作用下，路面就会出现疲劳断裂、磨损、压缩沉陷、推挤、松散、坑槽和车辙等病害。因此，沥青路面必须通过合理的结构设计和养护维修措施保护在设计使用年限内能承受行车荷载作用下的各种不利受力情况和不良自然因素的作用，不仅要避免产生疲劳破坏和塑性变形的累计，还应当抵挡各类早期病害的影响[2]。

在养护过程中应积极采取各项有效的措施及时全面的掌握路面的工作状态，经常对路面进行维修保养，防止路面在正常使用期出现明显的早期病害，保持和提髙路面的功能、承载能力和稳定性，使路面能够排水通畅，降低温度敏感性，节省投资、节约资源，适应公路运输可持续发展的需求。

2 典型早期病害成因分析及养护措施

2.1 松散类病害

沥青路面是由沥青混合料摊铺而成的结构层，虽然能表现出一定的整体性，但本质上还是颗粒性材料的聚集，颗粒之间由于缺少粘结而松散，会使得这种结构形式的承载能力发生急剧下降。在常年多雨的广东地区，雨水在车轮荷载的反复碾压和真空泵吸作用，会使水进入沥青与集料的界面而产生剥离，进而出现松散、脱粒等现象，最终形成大面积坑槽，这种在车轮荷载的辅助下由水的浸润所引起的损坏是典型的早期松散类病害。当沥青混合料材料设计不合理，空隙率偏大，达到6%～12%时水容易侵入而不容易渗出，最易出现这种病害。沥青路面出现松散类病害后会大大加深水的持续破坏作用，也会破坏路面的平整度和均匀受力情况，使得车辆的移动荷载变成振动荷载，降低使用质量和服务水平。当出现松散型病害时应及时对坑槽周边松散粒料进行清除，并填充性能良好的热拌或冷补沥青混合料，注意碾压密实。

2.2 裂缝类病害

沥青路面结构层建成后，会由于荷载、环境等作用产生各种形式的裂缝，以释放结构层内部的应力。根据路面开裂的不同机理，由车辆荷载的作用而产生的结构层至下而上的弯拉破坏称为荷载裂缝，这种裂缝的产生标志着沥青路面发生了整体或局部的疲劳断裂，多发生在轮迹处，以尺寸约为10cm的龟裂为主，当外界温度骤降而导致沥青路面内部积聚的温度应力超过了材料的抗拉强度而产生的裂缝称为温度裂缝，以横缝为主，当路基产生了不均匀沉降，而使沥青路面一部分失去均匀稳定的支撑而产生的长条状纵向裂缝称为非荷载型沉降裂缝。各种裂缝病害会交织在一起形成纵横网状裂缝、块裂和龟裂，破坏了沥青路面的整体性，受力状态更为不利。在雨季时伴随着水从裂缝中渗入路面内部，会进一步软化基层，造成其他次生病害。当裂缝类病害产生时应及时根据不同的成因采取相应措施，若是纵横向裂缝，可进行彻底清缝后进行封缝处理，网状裂缝可整体铲除后重铺，龟裂产生的源头通常来自基层，需要从基层开始进行整体挖除后重铺。

2.3 变形类病害

我国沥青路面由于基层主要采用半刚性材料，基层自身很难产生塑性变形，因此车辙基本上是由于沥青混合料侧向流动产生的永久变形累计而导致的。车辙的出现使得路面的平整度显著下降，直接影响了车辆行驶的安全性和舒适性，减薄了沥青层厚度，辙槽内积水会加速路面结构的损坏。根据车辙的严重程度可采取不同的维修养护措施，对于深度小于2cm的轻微车辙可采用稀浆封层、微表处、超薄磨耗层等方法进行罩面封闭或采用及同步碎石封层来修补，而对于深度大于2cm的严重车撤需要根据产生的原因对结构层进行铣刨后重新铺筑。

3 沥青路面再生利用

沥青路面再生技术对于节约资源、保护环境等方面具有积极深远的影响，是消除早期病害，恢复和提升路面使用性能的重要手段[3]。沥青路面再生技术目前广泛应用于路面大中修过程中，是将需要再生利用的旧沥青路面经过机器铣刨回收、加工破碎、旧料筛分，再按照一定比例加入新集料、沥青和再生剂等进行掺配，最后新旧料一起进入拌合机重新拌和形成具有一定路用性能的再生沥青混合料，根据再生利用的性能和地点划分，包括厂拌热再生、厂拌冷再生、路拌热再生和路拌冷再生四种，各自具备相应的适应条件，可解决养护维修过程中对性能、施工时间、便利性等方面的需求，其中厂拌热再生技术应用最为广泛，新旧料的掺配比例大概为7:3，其再生后的使用性能可达到或优于新拌沥青混合料，作为沥青路面大修过程中下面层材料的主要辅助来源。沥青路面再生技术符合可持续发展的思想，能够节约大量的沥青和砂石材料，有利于节约能源、合理处治废料，具有显著的经济效益、社会和环境效益。

4 结语

沥青路面在使用过程中保持良好结构性能和功能性是行车安全与舒适的前提，采取合理的养护维修措施避免松散类、裂缝类以及变形类早期破坏以及利用沥青再生技术，不仅可以延长沥青路面的使用寿命，还可以保护环境、节约资源，取得良好经济和社会效益。研究为公路养护维修过程中深入理解沥青路面的使用性能、早期病害类型、特点以及维修养护措施提供了依据。