公路沥青路面检测中常见病害及处治措施研究

2022-11-17蒋国帅

西部交通科技 2022年9期

蒋国帅

(韶关市路兴工程检测服务有限公司，广东韶关 512000)

0 引言

我国高等级公路建设里程随着经济发展持续增长。沥青路面凭借其强度高、行车平稳、行驶噪音低、易于机械化施工等优点在我国高等级公路建设中应用广泛。然而，沥青路面在繁重的车辆荷载和自然环境因素作用下会产生路用性能下降、路面裂缝、路面车辙等病害。沥青路面病害严重影响了高速公路的行车平稳和行车安全，大大降低了高速公路运营的经济效益。为了降低沥青路面病害带来的不良影响，减缓路面损坏进程，应当针对路面病害采取相应的养护措施，提高路面的使用寿命。因此对沥青路面病害常见形式及其成因进行研究，综合技术、经济方面的影响对不同路面病害提出合适的养护维修方案是路面养护维修的关键，对高速公路沥青路面耐久度以及运营经济效益的提高都具有重要意义[1-2]。

1 沥青路面检测中常见病害

沥青路面摊铺完成后在车辆荷载和自然环境双重作用下会产生破坏，对已经建成的公路路面病害进行统计分析，可以将常见沥青路面病害分为以下几种[3]。

(1)沥青路面裂缝：沥青路面裂缝是指在繁重的车辆荷载以及自然环境作用下沥青路面产生的裂缝。是沥青路面主要病害之一。按照路面裂缝的走向可以分为横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝。横向裂缝是指与行车方向垂直的裂缝，绝大多数是半刚性基层在温湿度变化下产生的裂缝向上扩展而来；纵向裂缝是指与行车方向平行的裂缝，是由于道路路基受到车辆荷载或水的影响产生不均匀沉降引起的；网状裂缝则为横、纵皆有。

(2)沥青路面坑槽：沥青路面的坑槽是指沥青混凝土骨料脱落形成的坑洞。沥青路面坑槽是由于沥青老化导致集料之间的粘附性降低，在水和车辆荷载的作用下集料剥离而导致的路面病害。

(3)沥青路面车辙：沥青路面车辙是指在车辆荷载反复作用下路面塑性变形逐渐积累而形成的路面病害。沥青路面车辙可以分为结构性车辙、失稳性车辙、磨耗性车辙。

(4)沥青路面泛油：沥青路面的泛油是指沥青路面在高温、水的作用下内部沥青向路面移动，在路面形成一层薄油层的路面病害。沥青路面泛油现象也在很大程度上受到沥青混合料配合比的影响。

(5)沥青路面波浪和拥包：当沥青混合料抗剪强度不足时，在车辆荷载的作用下会导致沥青路面产生波浪状起伏和拥包。沥青路面的波浪和拥包会对行车舒适性产生影响，危害行车安全。

2 路面病害处治措施

为保证高速公路行车平顺、安全，增强沥青路面耐久度，应当对沥青路面病害采取相应的处治措施。目前常用的沥青路面养护维修措施有以下几种：

(1)铣刨重铺：铣刨重铺是指将已经损害的沥青路面进行处理，铣刨完成后重新进行面层铺设的一种路面维修养护方法。铣刨重铺常用于路面标高有限制的路面维修养护，主要适用于沥青路面出现大面积裂缝、严重车辙的情况。采用铣刨重铺进行路面维修养护时应该保证道路的基层与中下面层结构未破坏。

(2)微表处：微表处技术是指将改性乳化沥青、集料、添加剂等按照一定比例混合后对病害路面进行摊铺形成保护层的一种路面养护维修措施。微表处技术具有施工机械化程度高、施工速度快的优点。摊铺后的保护层不但能够填补沥青路面裂缝，还能很大程度上改善沥青路面的抗滑性能。微表处施工可以在常温下进行，大大降低了施工过程中有害气体的释放。

(3)雾封层：雾封层是指将养护剂材料通过专用施工设备均匀喷洒在发生病害的路面上，通过养护剂与路面材料进行反应，从而达到修复老化病害路面的一种新型路面养护维修措施。采用雾封层技术进行路面养护维修的成本较低，喷洒后的养护剂材料不仅可以填补路面裂缝，防止沥青路面进一步受到空气和水的侵蚀，养护剂还可以与沥青路面材料发生还原反应，恢复路面性能，大大延长路面的寿命。雾封层的施工对道路交通影响较小，喷洒后短时间内就可以重新恢复交通[4]。

3 工程实例研究

3.1 项目概况

本文依托西部地区某双向四车道高速公路，路面为SMA结构。自该高速公路通车以来其路面出现不同程度的病害。本文对该道路ZK103+000～ZK104+000段进行了沥青路面养护试验，并对试验效果进行了分析。

3.2 路面病害调查统计

本试验主要通过人工按照相关标准对试验段路面的病害情况进行详细调查。针对试验段路面产生的裂缝、坑槽、车辙、泛油等病害的数量、程度以及具体位置进行了记录。

3.2.1PCI统计

试验通过PCI指标对沥青路面的损害进行评价[5-6]，通过上述调查数据对试验路段PCI值进行计算，PCI值沿里程变化结果如图1所示。

图1 PCI沿道路分布示意图

根据图1可知，对于一车道，评定结果为A的比例为47.62%，结果为B的比例为33.33%，评价为C的比例为14.29%，评价为D的比例仅4.76%；对于二车道，评定结果为A的比例为28.57%，结果为B的比例为47.62%，评价为C的比例为19.05%，评价为D的比例仅4.76%。

3.2.2 路面病害类型统计

将上述沥青路面病害类型数量进行统计，如图2、图3所示。一车道与二车道路面病害类型差别不大，路面病害主要以路面裂缝龟裂为主。其中横向裂缝比例分别占42.12%、44.21%；纵向裂缝分别占比30.52%、29.31%；龟裂分别占比20.14%、19.83%；泛油分别占比6.91%、6.23%；路面车辙分别占比0.31%、0.42%。

根据上述PCI统计结果，该试验段沥青路面虽有破损，但路面情况整体较好。路面病害多以横向裂缝为主，根据对该路段裂缝进行裂缝度的计算，其裂缝程度较小。

图2 一车道路面病害统计饼状图

图3 二车道路面病害统计饼状图

3.3 拟采用的处置措施

根据该试验段沥青路面的破损程度以及病害类型统计，针对路面发生的病害提出相应的处置方案。该路段整体情况良好，路面病害以横向裂缝为主，裂缝度较低。为防止沥青路面病害进一步严重，综合考虑养护成本以及对交通影响等因素，该路段采用雾封层技术对沥青路面进行养护处理。

该试验段雾封层施工采用的养护剂是由乳化沥青、溶剂和其他添加剂组成的黑色浓溶液。养护剂由13%乳化沥青、9%的功能添加剂、18%的表面改性剂、40%的溶剂和20%的再生剂组成。

3.4 养护剂养护效果

本文通过室内试验评价了养护剂对老化沥青性能的提升效果。依据沥青旋转薄膜加热试验对试验路段采用的沥青材料进行了老化试验，并对养护剂处理后沥青的针入度、软化点、延度进行测定。该试验共对5组不同样品的相关指标进行了测定，其中1#为路面沥青原始样品；2#为一期老化沥青样品(163 ℃，旋转薄膜加热85 min)；3#为一期老化沥青样品，老化一段时间后加入4%的沥青路面养护剂；4#为二期老化沥青样品(163 ℃，旋转薄膜加热170 min)；5#为二期老化沥青样品，老化后加入4%沥青路面养护剂。试验结果如下页表1所示。

根据表1可知，沥青经过老化处理后，其针入度值和延度值均呈降低趋势，软化点温度有所升高。对不同程度的老化沥青加入4%养护剂后，沥青针入度值得到很大程度的提高，甚至超过未老化的沥青；沥青养护剂还会对老化沥青的延度和软化点有很好的恢复作用。

表1 不同程度老化沥青的性能提升效果表

3.5 沥青路面病害治理效果

本文通过对试验段路面的构造深度、摆式摩擦系数、沥青路面透水性、养护剂渗透深度等指标进行测定从而评价沥青路面养护维修的效果[7]。

3.5.1 沥青路面构造深度

对该试验段路面养护维修前后的路面构造深度数据进行统计分析得到结果如图4所示。由图4可知，试验段路面进行雾封层施工后，沥青路面构造深度值均降低，其平均构造深度下降率约为18.23%。从图4曲线的波动可以看出，雾封层施工后沥青路面构造深度沿道路方向均呈现降低的趋势，这表明雾封层施工后的路面的水平和垂直排水更加均匀，改善了雨后道路的积水状况，提高了行车安全性。

3.5.2 沥青路面摆式摩擦系数

利用摆式摩擦系数测定仪对雾封层施工前后路面摩擦系数进行测定，得到结果如图5所示。由图5可知，试验路段进行雾封层施工后，部分路面摩擦系数降低，其平均下降率为3.91%。在桩号ZK103+200、ZK103+950处摩擦系数有所增加，有利于沥青路面的行车安全。虽然该试验路段整体路面摩擦系数有所降低，但经过雾封层处理后的路面摩擦系数满足相关标准。

图5 治理前后路面摩擦系数分布曲线图

3.5.3 沥青路面透水性

根据路面雾封层施工前后路面透水性数据绘制图6。由图6可知，经过雾封层处理后的沥青路面渗透系数均满足相关标准的要求。雾封层施工前后各断面渗透系数差异性较大；雾封层施工后，由于路面被封闭，其渗透系数大大降低，平均降低率可达92.97%。沥青路面渗透系数的减小可防止路面积水向沥青路面内部渗透，降低了沥青路面水损害可能性，延长了沥青路面的使用寿命。