浅析公路沥青路面的病害成因及防治养护措施

2022-10-14王林王毅

新型工业化 2022年8期

王林，王毅

烟台市公路材料保障中心，山东烟台，265800

0 引言

沥青路面是公路常见的路面形式，其主要由黏结矿料和沥青混合料组合而成，在经过科学配置、均匀搅拌后可使沥青路面的耐久性强、平整度高。但公路沥青路面的施工质量同路基结构的强度密切相关，在施工过程中由于多项不良因素的影响使得路基抗弯性差、强度低，时常发生不同程度、类型的路面病害问题。为了保证公路整体的稳定性和安全性，应充分了解各类病害问题的形成原因，针对不同病害采取相应的防治养护措施，消除不良因素，提升公路沥青路面的性能指标，降低公路病害的发生率，为交通运输业稳定发展奠定良好基础[1]。

1 公路沥青路面的病害成因分析

1.1 沥青路面的裂缝病害

裂缝病害是公路沥青路面的常见病害类型，其不仅影响了公路的美观性，还严重降低了公路的稳定性和平整度，威胁着过往车辆及行人的通行安全。常见的裂缝病害主要包括网状裂缝、纵向裂缝及横向裂缝等，下述进行了具体分析。

1.1.1 网状裂缝

网状裂缝主要是因为沥青路面的构造设计不合理，加之没有对沥青混合料的配比和路基路面的压实度等指标进行严格管控，导致公路在投入运营后出现初期病害，在此情况下如若没有及时进行处理则会引发网状裂缝[2]。另外，当沥青路面出现横向裂缝或纵向裂缝问题后，如果没有及时进行修复，在长期重力碾压作用下便会延伸为网状裂缝，如图1所示。

图1 公路沥青路面网状裂缝病害示意图

1.1.2 纵向裂缝

据相关调查表明，导致纵向裂缝病害的因素较多。第一，部分公路处于低洼地段，其地基土壤的含水量较高，在施工过程中由于缺乏相应的加固措施，所以路基的承载指标低，路面的承重能力差，最终引发纵向裂缝。第二，在施工过程中质量管控工作不到位，施工操作不规范、施工工艺不达标，导致路基边缘的压实度不高、路基压实不均匀或纵向施工搭接质量差等问题，致使路面出现纵向裂缝病害[3]。

1.1.3 反射裂缝

在基底层凝固成型过程中，由于基层材料水分流失过快使其迅速收缩，进而形成了相对规律的横向裂缝；在温差较大的自然环境中，基层材料会因低温收缩形成裂缝。而上述两种裂缝均可称之为反射裂缝，其主要因收缩变形增加了沥青面层的承受拉力，当其拉力高于沥青路面结构的抗拉强度后沥青面层底部便会出现拉裂，致使下层位移，加之温度、空气湿度的不规则变化和过往车辆反复碾压的双重作用下，沥青面层的裂缝病害便会沿着竖向路表扩散，进而形成了反射裂缝（即横向裂缝）[4]。

1.2 沥青路面的泛油病害

在炎热夏季，公路沥青路面时常出现泛油病害，这是因为沥青材料在高温环境下会出现表面迁移、大面积聚集等现象，并且会在公路路面形成沥青膜，致使公路路面的抗滑性能降低，对过往车辆造成影响。另一方面是由于在施工过程中使用了质量不达标的沥青原材料如细料、水泥等，在摊铺沥青混合料时材料便容易出现离析问题，最终导致沥青路面出现泛油病害。并且，由于材料不合格，其密实度不达标，在降水、降雪等恶劣天气中，水分会渗透至路表下层，造成沥青膜脱落、引发泛油问题。此外，施工人员没有依照标准要求正确使用粘层油，在喷洒过程中喷洒不均匀或喷洒超标都会引起路面泛油病害。除此之外，在配置沥青混合料时，施工人员没有严格按照设计指标进行合理配比，配置出的混合料沥青量过多或其空隙率太小，当公路投入使用后，在长期荷载压力作用下，路面的沥青会因挤压聚集在公路表面，进而发生泛油现象。

1.3 沥青路面的坑槽病害

由于公路长期处于暴露环境中，经常受到恶劣天气的影响，在雨水冲刷和逐渐渗透的作用下会导致路基结构松散，承载力下降，如若公路路面已经出现破损区域，那么空气中的水分会沿着缝隙渗透至沥青面层的空隙处或路基结构内部，在过往车辆重力碾压的作用下则极易出现路面网裂现象。当车辆反复行驶时，网裂区域的碎块材料会被冲散，进而容易出现坑槽或坑洞病害。部分车辆在行驶过程中还会发生修理油泄漏问题，当修理油逐渐渗透至路面沥青材料后，该范围在重复碾压后便会形成坑槽，影响公路的平稳性[5]。

2 公路沥青路面病害问题的防治养护措施

2.1 针对裂缝病害的防治养护措施

在公路工程施工过程中，相关人员要综合考量各项因素，充分掌握公路所处区域的实际情况，明确地质、水文、气候变化等重要指标，结合实际情况和公路等级要求选择合适的沥青、碎石等材料，从根源控制裂缝病害的发生。

就网状裂缝而言，如若裂缝不严重，施工人员可将玻璃纤维布罩铺设至网状裂缝部位，以此修补浅表裂缝；如若裂缝范围较大、有一定深度，那么施工人员可采用乳化沥青封层对基层进行修补处理，并及时进行罩面，同时对路面开展有效修复工作，提高沥青路面的修复质量。需要注意的是，当公路投入运营后应按照公路等级对过往车辆实行载重控制，禁止超负荷车辆通行，确保公路沥青路面的安全性[6]。

对于宽度在3mm以内的纵向裂缝可不予处理，当其宽度达到5mm左右时，施工人员要先清理路面缝隙，确保缝隙内干净、无杂物，避免后期影响裂缝修复效果；清理完毕后，可采取热沥青灌缝撒料法或乳化沥青开展修补工作；如若裂缝宽度已经超过5mm且出现了错台、啃边等问题，那么应先将上面层和中面层进行铣刨，再将热拌沥青混合料填充至裂缝区域内并将其捣实，以此完成修补工作。

为了预防反射裂缝，可在沥青基层和面层之间增设橡胶沥青的中间层、土工织物或预制织物膜带条等中间层，以此作为均匀吸收的应力层，减少反射裂缝、避免裂缝扩散问题。同时，中间吸收层还可将裂缝位移所产生的应力传输至面层上，在传输过程中消除裂缝应力，降低应力强度因子的影响。

2.2 泛油病害的防治养护措施

对于沥青路面泛油病害而言，可加大施工材料的有效控制，保证混合料配比的精确性及合理性，严格控制沥青用量，规避泛油病害。在施工过程中，施工人员要严格依照规范流程开展施工作业，确保施工操作的标准性，加强沥青摊铺、碾压等质量控制力度，全面提升沥青路面的压实度，避免雨水渗透至路面、路基中。如若沥青路面出现轻微泛油的问题，可选用合适的砂石将其铺设至泛油部位，如图2所示，由此增加公路抗滑性能。由于泛油病害会降低沥青路面的摩擦系数，所以当沥青路面出现大面积泛油情况时，施工人员可重新摊铺沥青混合料或者采取碎石压入法处理泛油问题，进一步提升公路沥青路面的安全性[7]。

图2 公路沥青路面泛油养护示意图

2.3 坑槽病害的防治养护措施

常见的公路沥青路面坑槽病害的养护方式有热补法和冷补法两种，施工人员可参考坑槽面积选择合适的养护方法。应用热补法时，要先安装相应的热辐射加热板，将其放置合适位置后，对坑槽部位进行加热，一般将加热时间控制在5min以内，当坑槽路面软化后将提前搅拌好的热料均匀摊铺至修补区域内，然后依照规范流程实施碾压作业。

采取冷补法开展修补养护工作时，施工人员要先测量公路沥青路面的坑槽深度，明确坑槽的修补范围，全面清理坑槽中的杂物，对于坑槽底部及槽壁等位置要进行详细处理，避免杂物隐藏其中。完成清理工作后，施工人员可借助喷灯开展烘干处理工作，再将粘层油均匀涂抹至坑槽中，然后填补热料，由此完成坑槽病害的修补养护工作，增强公路沥青路面的承载力。

3 提高公路沥青路面防治养护质量的有效策略

3.1 积极引入养护新技术

3.1.1 雾层封层技术

雾层封层技术常应用于低速且交通流量小的公路工程中。其主要将雾状的乳化沥青或专业的再生剂喷洒至沥青路面上，以此修复、还原已经氧化的沥青路面，恢复其正常状态。在应用雾层封层或还原剂封层开展施工操作后，需要等待一定时间才能重新通车，所以施工人员要严格控制喷洒量，避免材料喷洒过多延长公路开放时间。同时，也要防止因材料使用过多导致沥青路面形成薄膜的问题，以免降低路面摩擦阻力，如若其摩擦阻力达不到规定标准，施工人员也可通过铺砂的方式提高其抗滑性能。

3.1.2 稀浆封层技术

稀浆封层技术的操作流程简单、施工效率高，适用于交通流量大或时速高的公路中。稀浆封层是由乳化沥青、矿粉、水和破碎集料、添加剂等材料配制而成的混合物，其呈稀浆状，施工人员将其充分拌和后要均匀摊铺至原有的沥青路面上，通过凝结固化在沥青路面形成牢固且具备抗磨性能的养护层，以此完成沥青路面的养护目的。相较于其他养护技术而言，稀浆封层的微表封层具有一定的抗滑性能，其凝固速度快，能尽早恢复公路交通，同时还能有效简化喷洒、碾压等工序，提升了沥青路面养护技术的经济性，有利于建设企业控制施工成本。

3.2 加强公路沥青路面施工质量的控制力度

为了切实保证公路沥青路面的质量，提升公路整体的安全性，在施工过程中应加强沥青路面施工质量的控制力度，增强质量管控意识，严格规范施工操作。施工现场的质量监管人员要明确公路等级，结合实际环境掌握沥青路面的施工要点，掌握了解质量监管重点，加大施工材料的质量检测工作，按照相关规定全面检查沥青、碎石等原材料的性能指标，必要时可进行质量检测试验，保证各类原材料的质量、性能指标符合公路的使用要求。

3.3 强化施工环节的规范管理

施工环节的规范管理工作是确保公路工程整体质量的关键。就摊铺环节而言，在摊铺沥青混合料时，施工人员要保证施工操作的连续性，禁止随意中断摊铺作业，确保沥青路面的整体性，避免出现冷接缝等问题。如若在摊铺过程中因不可抗因素不得不中断作业，也需及时切割已经完成的碾压部位，并清理表面浮料，同时利用新料对接缝位置进行预热和软化，使用0.3～0.61g/m2的黏层沥青进行均匀涂刷，然后将新材料重新摊铺至病害修补区，再将接缝位置压实。

对沥青路面进行碾压施工时，施工人员要依照公路宽度和实际情况选择合适的压路机，且压路机的碾压深度应达到路面的15cm，单次碾压应沿着修补路面移动20cm左右，直至修补路面完全压实。只有加强施工环节的规范管理才能全面提高公路的平稳及安全性，促进交通运输业的经济发展。

3.4 优化路面结构

想要保证公路沥青路面的质量，可从路面结构的设计入手，通过有效优化路面结构的设计方案减少病害问题。工程设计师可根据实际情况调整公路沥青路面的结构层次和摊铺厚度，据了解，单一地增加混凝土的铺设厚度并不能有效提高沥青路面的承载性，并且许多病害问题是因沥青层抗温能力低所引起的。因此，在合理控制混凝土摊铺厚度的同时应选用性能高、质量好的沥青材料，以此提高沥青结构的强度指标[8]。在优化沥青路面结构时，还可将基层结构的半刚性基层划分为基础层和半刚性层，然后依照质量标准依次优化沥青层次结构，保证各层结构受力的均匀性，全面提升结构层的承载能力，降低病害的发生率。