沥青路面预防性养护效果研究

沥青路面预防性养护效果研究

范鹏

湖南恒利建筑工程有限公司 湖南 长沙 410000

摘要：公路是重要的交通基础设施之一，沥青路面是常见的公路路面行驶，其使用寿命和质量直接影响交通安全和效率。然而，随着使用时间的延长和交通负荷的增加，沥青路面难免会出现各种老化与损伤问题。如何有效延长沥青路面的使用寿命，确保其高性能运行，一直是交通领域研究的重要方向。预防性养护技术作为一项重要的维护策略，近年来受到广泛关注。基于此，对公路沥青路面预防性养护技术进行研究，以期为实际应用提供指导。

关键词：沥青路面；预防性养护；效果

国内从20世纪90年代开始路面预防性养护的试点和研究，伴随全国建成公路保有量的大幅增加、养护维修高潮的到来和行业内全寿命养护理念的增强，路面预防性养护作为一项主动防护措施，在工程造价低、施工快捷干扰少、延长使用寿命效果明显等优势加持下突飞猛进发展。尤其近年来预防性养护在路面抗滑、渗水、磨耗、老化方面出现了靶向明确的预防和治理方案，牵住了延缓路面使用功能衰减的“牛鼻子”。许多地方通过大规模区域性实施预防性养护，在投入小、工期短的情况下，路面技术状况得到了大幅改善，服务功能进一步提升，社会满意度高、公众反响好，取得了养护规划投资决策较好的效果。

1工程概况

本项目全线采用双向四车道公路标准，设计速度为60km/h；路基宽度为25.5m；路面结构为沥青路面；汽车荷载为公路为I级；设计洪水频率特大桥为1/300，其他桥涵和路基均为1/100；通航等级为Ⅶ级通航；地震动峰值加速度为0.05g；沿线设置安全、监控、通讯、供电照明服务交通工程及沿线设施。主线特大桥1266m,1座，大桥9044.8m,29座，中桥760.8m,8座，涵洞79道，通道144处，天桥11座。

2路面预防性养护技术发展现状

事实上路面预防性养护技术和其他养护技术没有本质的区别，主要特征在于结构层的厚度较薄。目前业内统一规范为40mm以下，优势在于造价低、实施快捷，可以达到以小搏大的作用。路面预防性养护方案有封层类、罩面类、就地热再生和裂缝处治四大类，具体细分有雾封层、碎石封层、纤维封层、稀浆封层、微表处、复合封层、薄层罩面、超薄罩面、封层罩面、就地热再生、灌缝、贴缝等。随着材料科学发展和工艺技术的改进，混合料胶结材料已经从普通基质道路石油沥青向聚合物改性沥青、橡胶沥青和高弹高黏沥青迈进并广泛应用，工程实体的高低温稳定性、黏弹性能大幅提升，工程实施效果有了质的飞跃。预防性养护注重的是给路面提供一个预加“保护层”，不像路面结构层对力学特性有严格的要求，只要满足厚度薄、黏附强、抗塑变、耐老化、能封水、增抗滑就可以符合要求。围绕这些功能的拓展和研发，路面预防性养护材料、工艺、设备三个方面同步快速发展。总体走向趋势是，材料方面突出沥青向高弹高粘目标迈进，工艺方面主要朝着冷态、再生和耐久方向聚焦，设备方面紧跟材料工艺前沿并注重向自动化、智能化转变。

3路面预防性养护工程常见质量缺陷

3.1封层剥落

在微表处和碎石封层的施工过程中，如果操作不当或后期维护管理不到位，可能会导致施工后的局部剥离现象。这种问题的产生，固然受到材料选择和级配等多种因素的综合影响。然而，随着施工方对项目初期设计严谨度和原材料质量把控的提升，这些问题的影响正在逐渐减弱。实践中，常见的问题是未能彻底清除原路面的油脂污渍，或者对过厚的路面标记线条未进行铣削处理，导致封层粘合性不足，从而引发脱落。其次，对原路面存在的病害如松散和坑洼处理不彻底，特别是那些未修复的严重区域，可能导致封层的抗拉强度超出极限，或封层厚度过大，最终引发颗粒脱落和整体松散。此外，沿路商户私自设立的车辆加水点，排放的污水侵蚀路面，也是造成封层松散脱落的重要原因之一。

3.2路面反射裂缝

在对原始路面的裂缝处理中，存在疏忽，未能实施全面的灌缝或仅限于表面的简单修补，这在后续的面层施工后迅速引发了裂缝的再显现。特别地，微表处材料由于其刚性过强和抗裂性能有限，使得裂缝问题更为显著，裂缝几乎立刻就反射出来。尽管橡胶沥青碎石封层凭借其卓越的弹性和高应变适应性，具备一定程度的应力分散和裂纹抑制功能，然而其薄层特性使其在抵抗原始路面固有的裂缝累积应变方面显得力不从心，从而导致短时间内裂缝的深度穿透。

3.3路面泛油

在碎石封层沥青的应用过程中，其铺设量的精确控制至关重要，但遗憾的是，部分施工方未能严格遵循这一原则。他们常常跳过试验段的繁琐步骤，直接进行施工，这导致他们在调整初始洒布量时出现了显著误差，进而引发了路面的过度渗油问题。另外，一些施工单位采购的成品改性沥青的质量稳定性并不理想，软化点指标波动频繁，一旦偏低，就可能加速路面油膜的形成。更为特殊的情况出现在道路维护环节，当进行油路修复时，养护单位选用的混合料油石比往往超标，然而施工单位对此并未充分调研并区别处理，结果是在碎石封层区域出现了局部的泛油现象。这些疏忽都对路面质量造成了负面影响。

3.4渗水系数不达标

超薄罩面尤其是15mm层厚、高粘改性沥青、UTOD断级配类罩面对摊铺碾压工艺工序要求较为严格，环节控制不周容易出现压实不足、渗水不达标的情况。这是要认识到与土基、无机胶结料压实厚度不同，沥青胶结混合料越薄冷却速度越快，当改性沥青的软化点较高时极易使热拌混合料降温过快致不容易压实，渗水系数不达标。

4沥青路面预防性养护效果措施

4.1开槽灌缝工艺

开槽灌缝工艺是一种常用于公路路面维护和养护的方法，主要用于填补路面上的裂缝，防止裂缝扩大并保持路面的稳定性。

在开始开槽灌缝工艺之前，首先需要进行槽口准备。这涉及使用专门的设备，如槽口切割机，对路面进行切割，形成一条细长的槽。槽的宽度和深度会根据路面的裂缝情况和具体养护要求进行调整。切割槽后，需要将槽内的灰尘、杂物和老化的沥青材料清除干净，以确保养护材料能够充分附着在裂缝内部。这一步骤通常使用高压气枪、风扫机等设备进行清理。养护材料是开槽灌缝工艺的关键。这些材料通常是沥青胶结剂、沥青混合料、聚合物改性材料等。这些材料具有填充裂缝、防水、提高路面抗老化性能的功能。一旦槽口准备就绪，操作人员将预先准备好的养护材料灌注到槽内。通常使用专用的养护材料喷洒设备，将材料均匀地注入槽中，确保材料填满整个裂缝。充入槽内的养护材料会逐渐固化和硬化，形成一个连续、密封的表面层。这一层可以防止水分渗透，阻止裂缝扩大，提高路面的抗损性能。在养护材料固化之后，可能需要进行表面处理，以确保养护后的路面与周围的路面平整度和摩擦性能相匹配。这可能涉及摊铺薄层沥青混合料或其他表面涂层。在养护材料固化后，可能需要一段时间的养护期，以确保养护材料达到最佳性能。在这个阶段，通常会限制车辆的通行，以避免对新养护层的损害。

开槽灌缝工艺的优点在于可以有效地修复裂缝，防止裂缝扩大，提高路面的耐久性和稳定性。养护材料通常具有良好的防水和防渗性能，能够有效隔离外界的水分和化学物质，减缓路面老化速度，延长路面使用寿命。并且开槽灌缝工艺相对于其他养护方法来说，施工速度较快。一旦槽口准备就绪，养护材料可以相对迅速地注入槽内，减少交通中断时间。开槽灌缝适用于不同类型的路面，包括沥青路面、水泥混凝土路面等，适用于多种路况和环境。

4.2薄层覆盖技术

薄层覆盖技术是公路预防性养护中的一项关键技术，用于恢复和增强沥青路面的功能。其基本原理是在现有的道路表面上铺设一层较薄的新沥青混合料，厚度通常在20～50mm之间。薄层覆盖技术可以快速解决裂缝、车辙、老化等常见的沥青路面问题，新的覆盖层能够提高沥青路面的平整度，同时有助于延缓路面的磨损。

薄层覆盖对混合料设计要求较为严格，混合料必须具有良好的耐久性和抗老化性，同时必须能够与现有路面材料很好地黏结在一起。为此，施工前需要在原路面上涂抹一层特殊的黏结层，便于新旧材料之间稳固的黏结。进行薄层覆盖施工时，路面铣削结束、表面清理干净后，需要快速铺设新的沥青混合料。为了保证施工质量，铺设完毕必须进行有效的压实，并合理控制施工温度、厚度和平整度等。

4.3微表处施工工艺

微表面处理，也称为微表面摊铺工艺，是一种公路路面养护和改善的表面处理方法，旨在提高路面的摩擦性、平整度和外观，同时延长路面的使用寿命。这种工艺通过在路面表面涂覆一层特殊的混合料，以改善路面的性能和质量。微表面处理适用于不同类型的路面，包括沥青路面和水泥混凝土路面。

表面清理：在施工之前，需要对路面进行清理，去除杂物、油污和老化的路面材料，以确保微表面能够附着在路面表面。

微表面处理所使用的混合料是一种特殊的材料，通常是由胶结剂（如沥青）、骨料（如石子）和添加剂组成。混合料的配方根据路面情况和要求进行调整。

将混合料喷洒在路面表面，通常使用专用的微表面施工机械进行喷洒。混合料在路面表面形成一层薄薄的覆盖层，可以填平小坑洼和不平整。喷洒混合料后，通常使用辊压等设备将混合料均匀铺展在路面上。这有助于确保微表面的均匀厚度和质量，提高其效果。微表面处理后，混合料会逐渐固化和硬化，形成一个保护层。在这个过程中，需要一定的时间进行养护，以确保微表面能够达到预期的性能。

4.4热再生技术

热再生沥青路面养护技术的核心理念是对老化沥青路面进行修复和再利用。该技术主要是对旧沥青路面进行铣削，然后在特制的设备中对旧沥青材料进行加热和其他处理，使旧沥青材料恢复原始黏结性和弹性，可以与新的集料和沥青材料结合，进而形成性能优良的新沥青混合料，进行重新铺设。

通过再利用旧的沥青材料，可以减少对新原材料的需求，从而降低能源消耗、减少温室气体排放。此外，再生过程中使用的材料和能源成本通常较低，因此从经济角度来看，热再生技术通常比重新铺设路面更为经济。

当然，热再生技术也存在一定的局限性：

第一，热再生设备使用过程中可能会产生一定的碳排放。

第二，不同的沥青旧路面可能需要不同的处理方法和条件。为了确保最佳的再生效果，需要对旧沥青材料进行详细的检测和分析，确定合适的再生方法和参数。

尽管如此，热再生技术依然为公路养护提供了具有高度可行性的选择，不仅可以延长公路使用寿命，而且有助于资源的循环利用和环境保护。

4.5冷再生技术

冷再生技术作为一种创新的路面处理方法，它在非高温或低温环境下对废旧沥青路面进行再利用和资源回收。相较于传统的热再生，低温再生避免了高温处理，从而节省能源并减轻环境负担。其操作流程包括先去除旧路面，随后将其与新型粘合剂、添加剂以及新骨料融合，创造出可用于重新铺设的新型沥青混合料。

从环保、经济效益及技术层面来看，低温再生展现出独特的价值。首先，优势在于，由于无须高温加热，低温再生的能源消耗和碳排放足迹明显低于热再生过程。相较于全新路面的铺设，它能减少新材料的需求，同时缩短施工周期，降低总体成本。

其次，低温再生技术擅长于优化和提升旧路面的基础性能。通过使用如乳化沥青、泡沫沥青或水泥等特定材料，再生混合料的结构稳定性和耐久性得以增强。低温再生混合料具有优良的工作性能特性，使得施工操作更为便捷灵活。尽管低温再生技术具备诸多优点，实施过程中仍面临一些挑战。例如，对粘合剂的选择和再生混合料配方的精确控制至关重要，稍有不慎可能影响到再生混合料的整体性能和使用寿命。另外，低温再生过程对水分管理的要求较高，以确保再生混合料的质量和适用性，这是不容忽视的一个环节。

4.6雾封层施工工艺

雾封层施工工艺，也被称为雾化封层施工工艺，是公路养护中常用的一种表面处理方法，用于保护和修复沥青路面。它是在路面表面喷洒一层细小的沥青颗粒，形成一个薄而均匀的覆盖层，以提高路面的抗水、抗紫外线、抗老化性能，同时改善路面的摩擦性能和外观。这个工艺在维护老化路面和延长路面寿命方面具有重要作用。预处理：在进行雾封层施工之前，需要对路面进行预处理。这可能涉及清洁路面，去除杂物、油污和老旧的路面材料，以确保雾封层能够附着在路面表面。

雾封层所使用的沥青材料通常是特殊配制的，以具有适当的黏度和特性。这些材料经过加热，使其成为液态状态，以便于喷洒。在路面表面喷洒沥青颗粒，这些颗粒通常是通过专用的喷洒设备雾化喷射而出。喷洒过程中，沥青颗粒在空中形成雾状，均匀地覆盖整个路面。喷洒沥青颗粒后，通常使用辊压等设备将颗粒均匀铺展在路面上。这有助于确保雾封层的均匀厚度和紧密贴合，提高其效果和持久性。雾封层施工后，沥青颗粒会逐渐固化和硬化，形成一个保护层。在这个过程中，需要一定的时间进行养护，以确保雾封层能够达到预期的性能。

雾封层施工工艺的主要优点包括：延长路面寿命，雾封层可以防止水分和化学物质渗入路面，减缓路面老化速度，从而延长路面的使用寿命。提高抗水性，雾封层能够有效防止水分渗透，减少水分对路面的损害，提高路面的抗水性能。经济高效，雾封层施工相对较快，通常可以在较短时间内完成，减少交通中断时间。然而，雾封层施工也需要注意一些问题，如施工环境、气温等因素可能会影响施工效果。在实际应用中，需要根据路面情况和要求选择合适的养护方法。

4.7基于路面状况的时机决策评估方法

在公路沥青路面预防性养护的时机决策中，基于状况的评估方法是关键。这种方法依赖于对路面当前状况的全面评估，包括裂缝宽度、坑槽深度、路面平整度等关键指标。例如，根据《公路养护技术规范》，当路面的平整度（以国际粗糙度指数IRI计量）达到4m/km时，或者裂缝宽度超过3mm且覆盖面积达到路面总面积的10%时，即应考虑执行预防性养护。此外，结构强度的评估也至关重要。利用落锤偏转测试（FWD）测得的弯沉模数低于120MPa，表明路面承载能力已经下降，需要及时进行预防性养护。该方法的核心在于通过实时数据监测，以科学的方式确定养护的最佳时机。这要求定期进行路面检测，并利用先进的数据分析方法，如机器学习和人工智能算法，来预测路面的劣化趋势和养护需求。例如，通过收集过去五年的路面状况数据，结合交通流量和环境因素，可以准确预测路面在未来一年内的劣化程度，从而决定养护的时机。

结论

预防性养护以较小的代价实现了路面全寿命周期内路况技术水平保持和服务功能正常发挥，带来了显著的经济效益，撬动了预防性养护产业的蓬勃发展。目前预防性养护技术主要由企业主导创新，各类技术方案的名目和叫法五花八门，部分工艺在行业权威规程里甚至无章可循，为预防技术的规范和统一带来了难度。不过业内也发现路面预防技术虽然不断改良翻新，但始终都朝着热态和冷态、流动混合料和热拌混合料方向专一发展，如果行业层面进行正确的指导和引领，必将助推预防养护技术走上规范快速发展之路。

参考文献：

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