高等级公路沥青路面预防性养护技术
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摘要
沥青路面预防性养护就是通过定期的路况调查，在路面结构良好或是路面病害发生的初期，及时发现路面轻微破损与病害迹象，分析研究其产生原因，采用相应的养护技术，防止微小病害进一步扩大，以达到减缓路面使用性能恶化速度、延长路面使用寿命和减少路面周期养护费用的目的。高等级公路实施路面预防性养护技术，能及时修复路面轻微病害，防止水分侵入破坏路基，使路面整体结构始终得到保护，不致产生严重损伤，从而减少铣刨、翻修次数，大大节省大修费用，并延长路面使用寿命，保持路面良好的服务状态。因此，研究开发高等级公路沥青路面预防性养护技术，实施路面预防性养护是我国高速公路发展的迫切需要。
关键字：沥青路面、预防性、养护
沥青路面养护可以划分为预防性养护、反应性养护和应急性养护，其中使用预防性养护的频率最高。公路沥青路面预养护是公路路面养护的一种新理念。沥青路面预防性养护就是通过定期的路况调查，在路面结构良好或是路面病害发生的初期，及时发现路面轻微破损与病害迹象，分析研究其产生原因，采用相应的养护技术，防止微小病害进一步扩大，以达到减缓路面使用性能恶化速度、延长路面使用寿命和减少路面周期养护费用的目的[1]。它的核心概念是在最佳的时间对合适的路面采取有效的措施。
过去，公路养护遵循的“先损坏后维修”的传统养护方式，而预防性养护技术是一种区别于传统方式的高标准养护技术，高等级公路实施路面预防性养护技术，能及时修复路面轻微病害，防止水分侵入破坏路基，使路面整体结构始终得到保护，不致产生严重损伤，从而减少铣刨、翻修次数，大大节省大修费用，并延长路面使用寿命，保持路面良好的服务状态。因此，研究开发高等级公路沥青路面预防性养护技术，实施路面预防性养护是我国高速公路发展的迫切需要。
1、养护时机的确定
沥青路面在全寿命周期内可分为3个阶段：①新建成投入使用阶段，此时在自然环境和行车荷载作用下，沥青被逐渐氧化、损耗；②经过一段时间的运营，沥青路面开始出现微小裂缝、小坑槽或脱皮现象，尚未影响到整体结构；③路面出现较大面积裂缝，并贯通形成龟裂，已经出现结构问题[2]。
根据预防性养护技术的特点，建立的确定最佳预防性养护时机的效果费用比计算模型、生命周期费用计算方法、效果量化方法和确定预防性养护时机最佳方案的方法等，对公路养护部门制定合理的预防性养护计划具有指导意义。生命周期费用分析是一种选择预防性养护时机的有效工具，它可对所选择的预防性养护时机方案进行寿命周期费用与效果分析，并以效果费用比最大作为经济控制指标是一个较好的考虑路面使用性能和费用的方法。在路面使用性能预测和生命周期费用分析中含有许多不确定因素，因此运用中应结合工程实际论证选取，以使分析结果更加科学合理。
2、路面病害分类及产生原因
沥青路面病害可分为2类。一类是功能性破坏，即沥青路面面层出现轻微裂缝、麻面脱皮、泛油、沥青老化、路面渗水等轻微病害造成路面的不平整和抗滑性能的下降。使其不再具有预期的功能。另一类是结构性破坏即沥青路面面层出现严重裂缝、坑槽、沉陷它是路面结构的整体或其某一个或几个组成部分的破坏，严重时可达到不能支承车辆的荷载。这2类破坏不一定同时发生，一般是先发生功能性破坏，而后出现结构性破坏。对于结构性破坏一般均需进行彻底翻修，但对于功能性破坏，可以通过修整、养护来恢复路面的整体性和抗滑性，即通过预防性养护技术措施，改善和提高沥青路面良好的使用性能和延长其使用寿命，以满足行车要求。
（1）横向裂缝这种病害比较普通，主要由于沥青面层温度收缩和半刚性基层的干缩或温缩引起，路基压实度不足也会引起这种病害[3]。
（2）纵向裂缝大多发生在半填半挖路基或路面加宽处，主要由路基的不均匀沉降造成。
（3）龟裂其初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝，逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝形成龟裂。主要是由于路面结构强度不足引起。
（4）车辙表现为沿行车带出现横向高差，主要是由于沥青混合料级配设计不合理，稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足，使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起。另外，重载和超载车辆过多也是产生车辙的重要原因。
（5）波浪主要原因是路面组成材料设计不合理或施工质量差，导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作用;在纵坡段，由于高温的原因也会出现这种病害。
（6）松散主要出现在水损坏严重的路段上。
（7）坑槽是龟裂和松散等其他损坏进一步发展的结果。
（8）沉陷主要是路基压实度不足引起的，特别是在一些高填方和压实困难的半填半挖路段以及构造物两端出现。
（9）剥落如果沥青混合料中使用了中性或酸性石料，会造成集料与沥青之间的粘附性不足，在行车荷载的作用下，集料从路面剥落，使路面形成麻面，进而可能发展成为坑槽、松散等病害;施工时混合料离析也是产生剥落的原因之一。
（10）泛油沥青混合料中沥青含量过多，空隙率较小，高温稳定性差，是产生泛油的主要原因[4]。
3、预防性养护技术分类
通过查阅国内外预防性养护技术文献资料，总结出了许多不同的预防性养护措施，在参照沥青路面养护技术规范和美国FHWA的养护技术手册并查阅相关文献的基础上，将预防性养护措施分为四大类：裂缝填缝类、薄层罩面类、表面封层类、沥青再生类。详见图3.1。
4、预防性养护技术
4.1开槽、灌缝工艺
沥青混凝土路面的早期病害多以裂缝形式出现，加上半刚性基层反射裂缝的普遍存在，使得大量路表水沿裂缝侵入路面结构内部，甚至进入路基，致使沥青混凝土路面在车辆荷载特别是重载交通和动态水的交互作用下，经常出现基层细骨料流失唧泥(浆)现象，严重的则可能导致坑槽的出现。如果不及时对路面裂缝进行合理处治，必然会加剧路面的进一步损坏。开槽、灌缝工艺首先通过利用专用开槽工具沿裂缝开具一定宽度和深度的矩形小槽，然后采用自行加热与灌注于一体的灌缝机把热熔型聚合物密封胶灌人槽(缝)。由于该工艺所采用的开槽工具的特殊灵活和密封胶材料优越的技术性能，大大提高了路面裂缝处治的质量和耐久性，真正达到了抑制裂缝的继续扩展、有效延长路面使用寿命的目的。对于开挖面层后发现的大于5mm的基层裂缝，则可以在进行裂缝清理后直接灌注，以密封胶灌满为佳。
4.2雾封层施工工艺
由于目前高速公路沥青面层事实存在的施工离析现象或孔隙率过大。即工程先期已有的缺陷、隐患问题，有效的预防路面因此而造成的渗水现象已变的非常必要，而路面雾封层技术是一种很直接、有效和经济的预防性养护措施。雾封层是在沥青面层上喷洒一层薄薄的、高渗透性改性乳化沥青，形成一层严密的防水层将路面封闭，起到隔水防渗、保护路面使用功能，最大限度地减少路面的水破坏，加大路面粗细骨料间的黏结力，由此延长路面使用寿命，从而节约养护资金。雾封层作为一种沥青路面的预防性养护措施，其经济、迅捷，能有效地防止沥青路面的水破坏，比较适用于高速公路的特殊养护条件和要求。
4.3微表处施工工艺
微表处是采用专用摊铺设备将聚合物改性乳化沥青、集料填料、水和添加剂等按合理配合比拌和成稀浆混合料并迅速摊铺到原路面上，形成一层与原路面结合牢固、具有良好的抗滑耐磨性能、在摊铺后1~3h内开放交通的薄层(1cm)结构。目前微表处罩面技术主要是用于建立和恢复道路表面功能，在高速公路路面养护工程中微表处已经成为防水、抗滑、耐磨、耐久的道路表面功能层。随着该施工工艺的规范化、标准化以及施工质量的提高和综合成本的降低，在高速公路沥青路面的预防性养护上得到广泛推广和应用。
5、结论
沥青道路面预防性养护在不增加路面结构承载力的前提下，对结构状况完好的路面实施有针对性、有计划性的养护措施，可以延缓路面病害的进一步发展，对于保持或改善路面的使用性能，具有显著的经济效益[5]。预防性养护技术的选择和利用应遵循没有最好的方法，只有最适宜的方法的科学理念，充分体现预防性养护的科学性和实效性。积极推行沥青路面预防性养护，努力提高养护管理水平，对全面提高沥青道路的使用质量和服务水平、减少养护成本和费用、延长公路的使用年限，有着重要的现实意义。
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