公路工程沥青路面病害预防性养护技术分析

2024-01-31王雪辉

运输经理世界 2023年33期

王雪辉

（烟台市海阳公路建设养护中心，山东烟台 265100）

0 引言

沥青路面在高等级公路和高速公路中非常常见，为保障公路工程沥青路面的使用性能并延长其使用寿命，公路投入使用后，采取有效的养护策略至关重要。并且，在养护工作中应始终遵循预防为主的原则。在病害出现之前，采取针对性的养护措施，有效降低病害发生的概率；对于已出现病害的沥青路面，应结合病害的表现、产生原因及影响程度进行针对性的处理，以有效提升沥青路面的使用性能，减少后续维护成本投入，推动交通建设事业的良性发展。

1 预防性养护的重要性

传统养护方式通常在沥青路面出现明显病害或丧失服务功能后采取相应的恢复措施。而预防性养护与之不同，其强调在不增加路面结构承载力的前提下，对结构完好的路面采取合理的养护措施，达到保持或改进路面功能的目的，维持其良好的运行状态，有效降低或避免沥青路面病害，从而延长公路工程的使用寿命、提高养护效率，实现公路工程建设经济效益和社会效益的最大化。国外相关研究表明，质量符合要求的公路项目在一个设计周期内进行3～4 次预防性养护，可延长10～15 年使用寿命，可有效节约后续维护成本，这说明合理开展预防性养护对提升公路工程的使用性能、延长使用寿命有十分重要的意义。

2 常见的沥青路面病害

2.1 裂缝病害

2.1.1 横向裂缝

横向裂缝是沥青路面裂缝病害中最为常见的类型，其长度和宽度各异，方向与公路工程的中线垂直。横向裂缝的产生原因包括以下几点。

第一，选择的沥青材料类型与当地的温度不适应，在低温环境下沥青路面容易出现裂缝。

第二，沥青路面基层设置为半刚性基层容易在使用过程中出现反射性裂缝或者收缩性裂缝。

第三，涵洞两侧的土体固结或路基不均匀沉降可能会出现裂缝。

2.1.2 纵向裂缝

纵向裂缝与公路路线平行，一般在主裂缝上会有多个分支。纵向裂缝产生的主要原因是受到车辆荷载的影响，路面出现疲劳损伤，或者地基的稳定性较差[1]。

2.1.3 网状裂缝

网状裂缝是指在沥青路面上多条裂缝纵横交错形成的网格状裂缝，通常不会对公路路面结构和变形量产生较大的影响。这种类型裂缝的产生与车辆荷载作用有关。此外，如果施工环节选择的沥青材料不符合要求或者出现老化现象，路面强度会随之下降，最终产生网状裂缝。

2.1.4 块状裂缝

沥青路面在使用过程中，横向裂缝和纵向裂缝不断延伸、相互连通，会形成矩阵型裂缝，即块状裂缝。路面上的块状裂缝一般是不规则的，其主要产生原因包括低温收缩、沥青老化、反射裂缝等。

2.2 车辙病害

沥青路面投入使用后，会受到车辆的反复碾压，车辆运行过程中会在路面的垂直方向形成凹陷，即车辙。车辙的垂直深度一般可达到15mm，是沥青路面特有的病害类型。根据沥青路面车辙病害的实际状况，可以将其分为压力型、流动型、结构型及磨损型等几种不同的类型。车辙病害出现的原因包括以下几点：

第一，在沥青混合料配制过程中，配合比出现误差或者材料密度较小，导致其整体抗塑性变形能力下降。

第二，路基夹层结构不够稳定，受到外界环境因素的影响。

第三，车流量和荷载作用力不断增加，加之湿度较高，进而产生车辙病害[2]。

2.3 松散和泛油病害

2.3.1 松散

面层中的集料颗粒脱落、面层剥落的现象称为松散。这种病害的主要表现形式为从内向外延伸，主要是沥青胶结料和集料颗粒之间的黏结性下降甚至丧失导致的。

2.3.2 泛油

泛油也是沥青路面常见的病害类型之一，大部分发生在夏季或者高温地区。泛油也是沥青和集料之间的黏结性逐步下降、沥青路面稳定性降低导致的。

3 沥青路面病害预防性养护技术的应用

3.1 裂缝封缝

针对沥青路面裂缝病害进行预防性养护时，最常用的是裂缝封缝技术，该技术一般可分为裂缝填缝和裂缝密封两种类型。

3.1.1 裂缝填缝

裂缝填缝是指对已经出现裂缝的位置进行彻底清理，干燥后选择合适的填缝材料灌注到裂缝中。该养护技术多应用于一些活动性裂缝填补。

3.1.2 裂缝密封

裂缝密封不需要对裂缝位置进行开槽处理，使用热压空气对裂缝内部进行清理，选择合适的密封剂进行封堵处理即可，对非活动性裂缝进行处理时多使用这种方式。对裂缝区域进行密封处理，能够避免水分渗入路面结构内部，可有效避免路面出现结构性破坏。

需要注意的是，这种处理方式可能降低沥青路面整体的平整度，会影响美观性。

3.2 薄层罩面

对沥青路面进行预防性养护时，常采用薄层罩面技术，其主要原材料为沥青玛蹄脂结合料。这种结合料是将沥青胶结料、纤维稳定剂以及矿粉进行充分混合而成的。施工时使用专门的设备对混合料进行摊铺碾压，从而改善沥青路面的平整性和抗滑性能，确保其安全性和舒适性。

根据工艺的不同，薄层罩面技术可以分为冷薄层罩面、热薄层罩面及温薄层罩面三种类型。

3.2.1 冷薄层罩面

冷薄层罩面技术不需要提前对罩面材料进行加热处理，其应用范围更加广泛，具备环保便捷的特点。

3.2.2 热薄层罩面

热薄层罩面种技术需要提前对罩面材料进行预热，以提升沥青路面的抗滑性能，但使用过程中会产生一定的污染，且整体成本投入相对较高。

3.2.3 温薄层罩面

温薄层罩面技术应用过程中，罩面材料的温度介于冷罩面和热罩面之间，同时具备冷罩面和热罩面的优点[3]。

3.3 稀浆封层

稀浆封层技术主要利用路面填料、乳化沥青骨料以及添加剂等，按照特定比例混合成稀浆混合料。在应用过程中，需要使用专业设备将混合料均匀地摊铺在待处理的路面表层，形成密封层，有效提升沥青路面的耐磨性。同时，可以处理部分轻微车辙病害，提升沥青路面的使用性能。需要注意的是，这种技术不能处理明显的疲劳裂缝、温度裂缝或深层次的车辙病害。

稀浆封层可分为细封层、中封层和粗封层三种不同类型。

沥青路面出现轻微裂缝时，可以采用细封层技术进行处理；若沥青路面的裂缝现象相对比较严重，可以选择中封层技术；粗封层技术则主要应用于沥青路面养护施工中。

3.4 表面封层技术

表面封层技术是一种常见的预防性养护技术，主要是在出现病害的沥青路面表层喷洒一层功能性材料，以有效提升沥青路面的使用性能，达到阻水的目的[4]。根据封层材料的不同，表面封层技术主要分为还原剂封层技术和雾封层技术两种。

3.4.1 还原剂封层技术

还原剂封层技术是指在沥青路面的表层喷洒还原剂，提升老化沥青的延展性，进而改善沥青路面的使用性能，该技术大多应用于一些病害比较严重的沥青路面。

3.4.2 雾封层技术

雾封层技术则是以乳化沥青和添加剂作为封层材料，将之均匀地喷洒在出现病害的沥青路面表层，以提升沥青和骨料的黏结性，该技术多用于处理沥青路面坑槽、裂缝等病害。

3.5 微表处理技术

微表处理技术是在传统稀浆封层技术的基础上逐步发展而来的，主要以高分子改良乳化沥青为黏结剂。对沥青路面进行预防性养护时，应用该技术能够显著提升沥青路面的防水效果。应用该技术时，需要选择专用的薄层施工设备，将聚合物改性乳化沥青、细集料、粗集料、添加剂和水等严格按照比例进行充分的搅拌，配制成混合料，然后摊铺在原沥青路面上层，该混合料能快速形成薄层，且具备良好的耐久性和抗滑性。该技术的主要应用优势是施工时间短，对道路通行的影响相对较小。

3.6 就地热再生技术

对沥青路面进行养护时，就地热再生技术是一种有效的手段，多用于车辙坑槽等病害处理。施工时需要使用专业设备对沥青路面进行加热软化，将路面表层耙松至一定深度，并添加新沥青和再生剂等混合料，使材料就地再生，该技术能够减少材料成本、降低对道路通行的影响，且对沥青路面的破坏程度相对较小，可有效提高其承载能力和强度。

应用该技术针对沥青路面进行养护，能够充分利用旧沥青材料，在实际使用中旧材料的含量可在95%以上，能够有效减少运输费用的支出。与传统修复方式相比，该技术可降低约50%～60%的投资，且环保效益显著，能达到更加理想的施工效果。

然而需要注意，如果沥青路面的破损程度在60mm 以上，不能应用此技术。若沥青路面的层间和纵向接缝连接效果良好，则可以有利用旧沥青混合料，减少养护成本。

在具体施工过程中，主要选用液化石油气为燃料，此方式对周围环境影响较小，且再生路面使用一定年限后还可再次再生，能够有效降低维护成本。在现场作业时，预加热机能够对原有路面材料进行软化，确保作业温度达到理想要求，发挥热能辐射作用。进入磨耗层一定深度时，要保证材料的完整性，避免沥青燃烧现象。该技术应用需在全密封装置中进行，以保证不会出现明火，确保整个施工过程的安全性。此外，应综合考虑公路工程养护的具体需求、经济和技术等方面因素的影响，选择合适的预加热机是关键。

4 沥青路面病害处理措施

4.1 裂缝病害处理措施

在沥青路面的裂缝病害处理方面，在裂缝宽度不超过3mm 的情况下，可以使用专业的修补胶进行封闭处理，以防止水分渗透至沥青路面结构内部，导致裂缝进一步扩大。对于宽度在3～5mm 之间的裂缝，应先用压缩空气机将裂缝内的杂质彻底清除，再将改性沥青或热沥青等灌入裂缝内，再封住表层，最后涂抹防水材料，以恢复沥青路面的使用性能。若裂缝宽度超过5mm，则需要在裂缝两侧各开一个约6cm 深、10cm 宽的槽，进行彻底清理后再灌入沥青材料，并确保新材料与原沥青路面有机结合，保持平整度。