高速公路沥青路面养护技术研究与应用

吕小兵

摘 要：本文围绕甘肃兰州地区高速公路沥青路面的损坏类型及其原因进行分析，并针对该地区特有的气候条件和交通特点，研究了适合的沥青路面养护技术。文章首先识别了兰州地区沥青路面常见的损坏类型，分析了气候和车流量对路面的影响，进而探讨了抗裂、防水及耐磨等养护技术的适用性和优化方案。最后，通过实地应用案例，评估了养护技术的效果，并提出了改进建议，旨在为兰州及类似地区的高速公路沥青路面养护提供参考。

关键词：甘肃兰州 高速公路 沥青路面损坏

1 引言

甘肃兰州地区的高速公路承载着重要的交通运输任务，沥青路面的养护对于保证道路安全和提高交通效率具有至关重要的意义。由于兰州地区独特的地理和气候条件，如冬季低温、夏季高温和雨水侵蚀，加之不断增长的车流量，给路面维护带来了严峻挑战。因此，本研究旨在通过分析兰州地区高速公路沥青路面损坏的原因，探索适合该地区的养护技术，以期延长路面使用寿命，减少维护成本。

2 甘肃兰州地区高速公路沥青路面损坏类型及原因分析

2.1 沥青路面常见损坏类型

甘肃兰州地区高速公路沥青路面破坏呈现类型较多，有裂缝，车辙，坑槽，脱层及泛油。其中以裂缝破坏最为普遍，这些裂缝按其成因及表现形态可以划分为反射裂缝，疲劳裂缝及温度裂缝。反射裂缝一般是由旧路面开裂或接缝转移至新铺路面上产生；疲劳裂缝是由于交通荷载的反复作用而产生的，呈网状分布；而温度裂缝是由温度变化引起收缩与膨胀所致。车辙产生于车轮反复滚压的道路上，其主要原因是沥青混合料发生变形或者基底材料未充分压实而产生凹陷。坑槽损伤表现为局部范围内材料的损失，往往由水损与交通荷载共同作用引起。脱层现象即沥青表层和下层失去粘结力而引起层间剥离。泛油指沥青表面高温时产生油膜降低路面抗滑性。这些破坏类型在降低公路行车安全与舒适性的同时，还会加大养护成本，给兰州地区高速公路的治理带来挑战。

2.2 兰州地区气候对沥青路面的影响

兰州地区属温带干旱到半干旱的气候，夏暖冬凉，降雪量大。这一明显的季节温差使沥青路面经常发生热胀冷缩现象，加快路面老化并促使裂缝产生与扩展。尤其在冬天，温度较低使得沥青变脆、变硬、更易开裂。夏季气温较高又会导致沥青变软，加大路面产生车辙的可能性。另外，兰州地区虽然降水不多，但是雨水及融雪水可透过路面裂缝向基底渗透，对路基材料稳定性造成损害，诱发坑槽及路面结构损伤。同时冬季降雪及融雪周期会引起冻融循环现象，对沥青路面结构完整性及功能性造成不利影响，并进一步加重路面损坏。

2.3 车流量及车辆类型对路面损坏的影响

甘肃兰州地区高速公路沥青路面破损受车流量，车辆类型等因素影响显着。随着经济的发展，交通需求越来越大，车流量也越来越多，尤其是重载车辆越来越多给路面造成的损害尤其大。重载车辆作用在沥青路面上的重复荷载比轻型车辆要大得多，使路面材料塑性变形而加速车辙。另外重载车辆会造成路面结构过度压实、深层疲劳裂缝等病害。轴重，轮胎压力及构型等车辆类型也会显着影响路面破坏程度。如带双轮或多轴重型车辆较单轴单轮轻型车辆路面损坏严重。另外，高速公路急加速、急减速行为会加大路面破坏风险，特别是起步、停车区域。这些影响随车流量增大而不断积累，造成路面破坏程度加重，交通流量较大路段尤为严重。所以，车流量管理与控制及重载车辆监管在延缓路面损坏，延长路面寿命方面有着十分重要的作用。

3 甘肃兰州地区高速公路沥青路面养护技术研究

3.1 现有养护技术的适用性分析

就甘肃兰州地区高速公路沥青路面养护而言，对现有养护技术进行适用性分析，对提高道路维护效率、降低成本有着十分重要的作用。传统的沥青路面养护技术包括裂缝填充、表面处理（如雾封层或封层）、热再生和冷再生等。裂缝填充作为最为直接的维护手段，对阻止水入侵路基和延缓路面破坏过程有较好的效果，但是对已形成破坏并不能从根本上恢复路面性能。表面处理技術可在增强抗滑性的前提下提供附加防水层以防护路面不受水害、氧化老化等危害，适合轻、中度破损路面的养护。热再生技术是对旧沥青路面材料进行加热并添加新沥青及集料进行铺筑，具有环保、经济等特点，但是对专门设备及操作技能要求很高。冷再生技术涉及在常温条件下，将旧的路面材料与新的材料进行混合铺设，这种方法的应用范围非常广泛，尤其在寒冷季节的施工中表现尤为出色。但兰州地区气候条件复杂多样，高载荷交通特性决定了养护技术需要更有效更长效。因此，对于该地区而言，需要结合传统与现代养护技术，如采用高性能材料（如改性沥青）、高效裂缝控制技术和先进的路面结构设计理念，为了适应它独特的地理、气候条件，使它获得更长久、更节约的养护效果。

3.2 针对兰州地区特点的养护技术研究

3.2.1 抗裂技术

本文以甘肃兰州地区高速公路沥青路面抗裂技术为研究对象，充分考虑了该区冬季低温、夏季高温等极端气候条件及其导致沥青路面收缩、膨胀等病害，致使裂缝产生并延伸，抗裂技术研究就显得格外重要。目前抗裂技术有采用改性沥青，纤维增强材料，地网加固及应力吸收层。改性沥青是通过添加聚合物及其他改性剂改善沥青温度敏感性及弹性，以提高沥青低温抗裂性及高温抗变形能力。纤维增强材料，例如玻璃纤维或合成纤维，能够提升沥青混合物的整体结构强度，有效地抵抗裂缝的产生和扩展。地网加固技术是将金属网或者合成网敷设于沥青层之下，以提高路面层间抗拉强度并抑制裂缝反射与蔓延。应力吸收层（SAMI）是一种位于旧路面和新铺层之间的高弹性中间层，它可以有效地吸收和分散由温度变化、车辆荷载等因素引起的应力，从而减少裂缝的产生。应用这些抗裂技术并结合兰州地区实际气候特点及路面状况可以显著增强路面抗裂性能、延长服务寿命、对改善地区交通安全、降低养护成本等方面都有着十分重要的意义。

3.2.2 防水技术

甘肃兰州地区特殊的气候条件使得对高速公路沥青路面防水技术的研究变得格外关键。采取有效的防水措施可防止水入侵路基及路面结构中，降低水害造成的路面损害，尤其适用于雨季及融雪时期。目前，防水技术包括防水材料应用，沥青混合料优化设计，排水系统改进和表面防水处理。防水材料如高分子聚合物防水层、改性沥青等可以有效地加强路面防水性能、降低水分渗透。通过对沥青混合料配方进行改良，选择更为合适的骨料及改性沥青可增加混合料密实度及防水性并避免水分损害。同时，完善的路面排水系统，包括纵向和横向排水渠，能够及时排除路面水，避免水分积聚和渗透。另外，采用如雾封层和薄层覆盖这样的表面防水处理方法，不仅有助于增强路面的防水功能，还能为其提供额外的保护层，从而延长其使用寿命。结合兰州地区特定气候特点及路面状况，采取合适的防水技术对改善路面耐久性及服务性能、降低养护成本等方面都有着十分重要的意义。

3.2.3 耐磨技术

针对甘肃兰州地区高速公路沥青路面，耐磨技术的研究同样不可或缺。由于地区内部分路段承受较高的交通流量，特别是重载车辆的频繁通行，路面的耐磨性成为保证其长期服务性能的关键因素。耐磨技术主要涉及到沥青混合料的选材和配比优化、表面处理技术的应用以及高性能沥青的开发等方面。通过使用高质量的骨料，如硬质玄武岩或花岗岩，并采用高粘度的改性沥青，可以显著提高混合料的耐磨性和承载能力。此外，采用表面处理技术，如高耐磨性表层料的铺设，不仅能增强路面的耐磨性，还能提高其抗滑性能。近年来，随着新材料和新技术的发展，高性能沥青混合料的研究和应用成为提高路面耐磨性的新方向。这些高性能混合料通过在传统沥青中加入多种功能性添加剂或采用特殊的制备工艺，能够在保证良好工作性的同时，显著提高路面的耐磨和抗老化性能。为了适应兰州地区复杂的交通和气候条件，综合运用这些耐磨技术，对于提高高速公路沥青路面的使用寿命和行车安全具有重要意义。

4 兰州地区高速公路沥青路面养护技术的应用

4.1 养护技术的实地应用案例

以兰州地区某高速公路沥青路面维修为例，现场应用实例表明各种维修技术效果良好。以某段高速公路为例，根据常见裂缝、车辙等病害，将改性瀝青与纤维增强材料进行复合。改性沥青使路面弹性提高，温度波动导致裂缝减小；并且纤维材料增强了道路的承载能力和抗车辙形成能力。另一则则是施工队针对冬季低温及雨水侵蚀，将含抗氧化剂及抗紫外线组分的封层材料应用于某段道路，以有效预防道路老化及水损。另外，鉴于重载车辆作用，又有一段高速路段采用地网加固技术并通过沥青层下铺钢丝网使路面抗剪强度及耐久性显着改善。这些实例既展现了有针对性的养护技术在兰州地区的运用情况，又反映出结合地理、气候特点定制化养护具有十分重要的意义。

4.2 养护效果评估

4.2.1 路面性能改善情况

对于在兰州地区高速公路上应用的沥青路面养护技术，养护效果评估显示出明显的路面性能改善。在实施改性沥青和纤维增强技术的路段，路面的抗裂性能显著提升，裂缝发展速度减缓，延长了路面的使用寿命。采用封层材料的路段表现出更好的防水和防老化性能，减少了因水损和氧化老化导致的损伤。地网加固技术应用后的路段，其路面的承载能力得到加强，重载交通引起的车辙和路面变形大幅减少。此外，经过养护后的路面在平整度和抗滑性方面也有所改善，提高了行车安全性和舒适性。这些改进不仅提升了道路使用者的满意度，也减少了日常维护和紧急修复的需要，从而在长期内降低了道路养护的总成本。这些评估结果表明，针对兰州地区特点选择和优化养护技术是提高路面性能、延长使用寿命的关键。

4.2.2 维护成本分析

在兰州地区高速公路沥青路面的养护项目中，维护成本分析揭示了采用先进养护技术可以在长期内实现成本效益。尽管初期投入相对较高，如采用改性沥青、纤维增强材料和地网加固技术等，初始成本比传统养护技术高出20%至30%。然而，这些先进技术显著提高了路面的耐用性和性能，从而减少了频繁维修的需求和长期维护成本。例如，改性沥青和纤维增强技术的应用有效延长了路面寿命5至10年，减少了周期性重铺的次数。地网加固技术虽然提高了初始施工成本，但通过提升路面的承载能力，减少了由于重载交通引起的损害，降低了长期的修复和养护费用。综合考虑，这些技术的应用结果在成本-效益分析中显示出积极的趋势，投资回报率高，尤其是在交通量大、气候条件恶劣的路段更为明显。因此，尽管先进养护技术需要较高的初始投入，但从长期视角来看，能够有效降低路面的总体维护成本，实现经济与性能的双重优化。

4.3 存在问题及改进建议

尽管兰州地区高速公路沥青路面采用的养护技术取得了一定的成效，但在实践中仍存在一些问题。高性能养护材料和技术的高初始成本限制了其在更广泛路段的应用。部分养护技术需要特殊设备和高技能操作人员，这在一定程度上增加了养护工程的施工难度和成本。此外，兰州地区复杂多变的气候条件对养护材料和技术的稳定性和适用性提出了更高要求。改进建议包括：首先，加大对新养护技术和材料研发的投入，特别是那些适应当地气候变化和交通负荷的材料和技术，以降低成本并提高适用性。其次，加强养护技术人员的培训和技术交流，提高施工效率和质量。再次，推广养护技术试点项目，通过实地应用收集数据，评估技术效果，优化养护方案。最后，建立和完善养护技术的长期效果监测和评价体系，及时调整养护策略，确保养护工作的科学性和有效性。通过这些措施，可以进一步提升兰州地区高速公路沥青路面的养护质量和效率，实现道路养护工作的持续优化和改进。

5 结语

通过对甘肃兰州地区高速公路沥青路面损坏类型及原因的深入分析，本文成功研究并应用了一系列针对性的养护技术，包括抗裂技术、防水技术和耐磨技术等，有效提高了路面的整体性能和使用寿命。实地应用案例的评估结果显示，这些养护技术在控制维护成本的同时，显著提升了路面质量。尽管取得了一定成果，但仍需进一步优化养护技术，并根据实际情况调整养护策略，以应对未来路面养护中可能遇到的新挑战。未来研究应关注新材料、新技术的开发，以及养护技术的长期效果评估，为兰州乃至全国的高速公路沥青路面养护提供更加科学、有效的指导。

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