高速沥青路面预防性养护技术研究与应用

1 预防性养护的重要性

路面养护可以分为预防性养护和矫正性养护两大类。路面预防性养护概念是美国在20世纪90年代初提出的。基本理念是：(1)让状态良好的道路系统保持更长时间，延缓未来的破坏，不增加结构承载能力的前提下改善系统的功能状况；(2)在适当的时间，将适用的措施应用在适宜的路面上。预防性养护的核心是要求采用最佳成本效益的养护措施，强调养护管理的计划性。而矫正性养护一般是修补路面的局部损害或对某些特定病害进行养护作业，适用于路面已经发生局部的结构性破损，但还没有波及全局的情况，是一种事后、被动的养护方式，治标不治本，各种局部病害积累起来将形成全局性的结构性破坏，最终导致昂贵的修复(大修)工程。

我国现在大多数的高速公路养护是矫正性养护，预防性养护较少，相当比例的高速公路仅仅通车2～3 年就要进行修补，预防性养护做得不够是造成这种情况的重要原因之一。高速公路实施沥青路面预防性养护，能有效改善路面技术性能，及时修复路面微小病害，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，从而减少高速公路早期损坏，延长路面使用寿命，保持路面良好的服务状态，进而节省维修费用，达到节约成本、提高资金使用效益的目的。

2 国内目前沥青路面主要预防性养护技术

目前用于沥青路面预防性养护的措施主要有：雾封层，石屑封层，超薄冷拌封层(稀浆封层、微表处、开普封层)，薄层及超薄热沥青罩面(密级配混合料、OGFC开级配磨耗层、多孔隙路面、SMA、Novachip 超薄磨耗层、封缝)等。目前使用较为普遍且技术较为成熟的是微表处、稀浆封层、裂缝封堵和碎石封层技术。下面就常用的几种措施介绍如下：

2.1 裂缝处治（纵横向裂缝）

沥青混凝土路面的早期病害多以裂缝形式出现，加上刚性或半刚性基层（如水泥混凝土基层、水泥稳定类基层）易出现反射裂缝现象。一般情况下，处理裂缝有填缝、灌缝、贴缝3种方法。对于缝宽大于5mm的裂缝，一般采用填缝和灌缝处治。对于缝宽小于5mm的裂缝，一般采用灌缝或贴缝处治，对于能够在夏季自闭的裂缝可不进行处理。

2.2 雾封层

雾封层就是采用专用雾封层洒布车在沥青面层上喷洒一层薄薄的、高渗透性改性乳化沥青或改性乳化沥青（一般喷洒量为0.23升/平方米～0.45升/平方米），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粘结力，由此延长路面使用寿命，从而节约养护资金。

2.3 微表处

微表处是采用专用摊铺设备将聚合物改性乳化沥青、集料、矿粉、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的抗滑耐磨层。

2.4 稀浆封层

稀浆封层是在常温条件下，将乳化沥青、级配良好的矿料、填料、水和添加剂等按一定的配合比拌合成稀浆混合料，采用机械(或人工)的方法将其均匀地摊铺在路面上，形成3～10mm的薄层，以密封路面的细小裂缝，延缓路面出现松散、老化、氧化等病害，改善行驶质量和路面外观。

2.5 同步碎石封层

同步碎石封层技术，就是用专用设备即同步碎石封层车将碎石及粘结材料（改性沥青或改性乳化沥青）同步撒（洒）布在路面上，通过自然行车碾压形成单层沥青碎石磨耗层，主要作为路面表处层使用。

2.6 沥再生

沥青抗老化处理的主要材料——沥青路面再生密封剂（简称沥再生），是由煤焦油、石油蒸馏液、再生剂按一定比例混合而成的半液态制品，洒布在沥青路面上，能密封沥青路面，防止雨水下渗损坏基础。

3 古永高速公路路面病害调查及成因分析

古永高速公路主线全长114.084公里，是国家高速公路网连云港至霍尔果斯的重要组成部分。2002年10月正式建成通车。全线设计行车速度120公里/小时，路基宽度25m，行车道宽度15米，双向4车道，为全封闭全立交高速公路。

经过长期服役运行，目前古永高速公路已经出现许多沥青路面早期病害，尤其车辙、坑槽、横向裂缝等病害较为突出，经过病害调查及分析讨论，病害产生主要有内因和外因两个方面。内因一是由于当时某些施工队伍缺乏施工经验或受施工装备所限，施工工艺水平不高，造成沥青混合料拌合、压实质量不高；二是路面结构设计存在许多先天不足。外因：一是对沥青路面初期养护重视不足，通车前几年几乎没有养护资金投入；二是货车超载现象十分突出，加剧了路面的破坏。所以目前古永高速公路路面平整度下降、表面泛油和抗滑能力不足等问题日益突出，车辙形成的渠化交通也存在严重的安全隐患，路面裂缝也引起了更多的水损坏，据统计，该段公路路面技术状况指数PQI为88.6，公路技术状况指数MQI为89.2。这些问题的存在，如不及时采取相应的预防性养护措施，路况服务水平将会下降很快，并且将来会投入更多的人力、物力来恢复，同时也很难取得良好的维修效果。

4 古永高速公路预防性养护技术的应用情况

根据古永高速公路目前存在的主要病害，并研究分析了病害产生的原因，有针对性地制定了病害处治方案，引用了路面裂缝处理技术、微表处技术，用于处治路面纵横向裂缝和轻微车辙等病害。

4.1 裂缝处理技术的应用

在对古永高速公路裂缝形成的原因进行分析及病害严重程度的判断后，采用了灌缝法和贴缝法两种技术方案进行了处理。传统的裂缝处理方法直接将石油沥青加热后灌入裂缝中，这种方法虽然可以防止雨水对路面基层的渗透。缓解裂缝进一步的发展；但由于密封材料灌得不够深，且沥青材料与沥青混凝土粘结不好，在气温高时会软化，易被车轮带走，很难达到持久的效果。通过反复研究，采用开槽压力灌缝处理方法，可将密封材料灌到裂缝的深层，灌缝效果较好，能延长路面的使用寿命，提高行驶车辆的安全性与舒适性。

4.1.1 灌缝材料

采用了美国生产的DF061型密封胶，其主要成分为改性沥青和热塑橡胶复合材料，主要特点是高温下的低粘性和低温下的高弹性、流动性适中、热溶快、粘接性强，具有优异的抗变形恢复性能。

4.1.2 施工工艺

开槽压力灌缝的操作程序为：准备工作→备料→开槽（沿裂缝走向)→清缝(用吹风枪或森林灭火器吹)→灌缝(压力灌缝机)→观察→二次补灌→人工刮平形成封膜→固化→开放交通。

4.1.3 注意事项

为保证灌缝胶与槽口良好的粘结，应注意：(1)槽口的深度应大于宽度，一般以宽深比接近1：2 为宜，切缝深度一般为10～20mm，宽度为5～10mm，宽 缝 切 深 可＞30mm；(2)施 工 时 应保证路面干燥，路面温度低于4℃时不得使用，路面、槽口内不能存在自由水，否则要用喷灯烘干槽口；(3)开槽后应把槽口清理干净，不能让粉尘留在槽口内，并注意清理槽口处松散的石子(可用钢丝刷)；(4)对槽口内灌注密封胶后，应用刮板将缝口刮平，以形成路表的封膜，并避免因密封胶流动而产生的凹凸不平现象；(5)密封胶温度应保持在安全加热温度，一般加热到193℃即可，绝不能超过204℃。

在使用原设备的过程中发现很难保证开槽处的厚度，通过观察总结，对枪头料槽前出料口处加工了深度为3mm的凹槽，这样当料槽沿路面平行移动时始终能保证开槽处有足够的密封胶，保证缝宽一致且平整，有效保证了灌缝质量。

贴缝法，采用了两种贴缝带，一种是自粘式贴缝带，是一种滚卷式阻裂防水隔膜，由2mm厚的聚合物防水膜涂在0.3mm厚的抗皱抗重载聚丙烯材料上，经过严格工艺碾压复合在一起的带 状 结 构。有8cm、12cm、15cm3种 规 格。其优点是操作简便，施工速度快，安全环保，缺点是对较宽裂缝（缝宽5mm以上）若不进行填缝处理直接贴缝，在宽裂缝处贴缝带会出现凹陷，在车轮荷载反复碾压下容易断裂。另一种是加热式压缝带。规格为宽3.5cm、厚3.5mm。该贴缝带的特点是贴上后外观光滑，线条薄厚均匀，较为美观，在长期车辆碾压下，会慢慢渗入到裂缝和周围的路面内，达到封闭裂缝的目的。其缺点是施工工艺较为复杂，由于带宽只有3.5cm，对有些较宽裂缝处治时须先将裂缝用专用填补料填平，否则达不到密封效果。

4.1.4 适用条件

灌缝法一般适用于原路面基层和横断面良好，仅表面出现纵、横向裂缝。贴缝法一般适用于原路面基层和横断面良好，仅表面出现纵、横向裂缝，伴随裂缝处有较多细微的扩展裂缝。两种方案的使用年限：灌缝法一般可以达到2～3年，贴缝法一般为1～2年。

4.2 微表处技术的应用

微表处是以聚合物改性乳化沥青为粘结料密级配快凝型冷拌沥青罩面层，具有良好的防水、抗滑、耐磨和填充作用，可显著改善路面的使用性能，延长路面使用寿命。它很适于处理路面早期出现的抗滑能力不足、轻微的网裂、松散、麻面和车辙病害，避免病害的进一步发展，起到预防性养护和美化路面的作用。

针对古永高速公路车辙病害调查的实际状况，并在对其产生的原因进行分析后，对压密性或是磨耗性的车辙，即上面层结构未完全破坏，具有一定的强度（PSSI＞90）、路面技术状况指数PQI＞85,对 深 度 在0.5～1cm的 采 用1cm厚MS-3型单层微表处处治，对深度在1～2cm的，采用双层微表处处治，即先铣刨车辙利用车辙摊铺槽填补车辙，然后全行车道断面加铺1cm厚MS-3型单层微表处。

4.2.1 微表处所用材料

乳化改性沥青基质沥青采用A级90号沥青，先对沥青乳化后，采用SBR聚合物改性，技术指标符合交通部《微表处和稀浆封层施工技术指南》要求。碎石采用玄武岩碎石，其压碎值、磨光值、洛杉矶磨耗损失、针片状含量等符合规范要求，分 别 为0～3mm、3～10mm两 种 规 格 的 碎 石掺配而成, 合成矿料砂当量为65%。

4.2.2 施工工艺

施工程序为：施工准备(路面病害预处理、设备标定)→封闭交通→清扫路面→放样→洗浆封层车就位→摊铺→早期养护→开放交通。

4.2.3 注意事项

(1)微表处技术不适用于已产生结构性破坏(如路基沉降引起的纵向裂缝、温缩引起的横向裂缝、基层唧浆等)的路面，处理该种路面时必须先行彻底处理后方可应用；(2)微表处施工控制技术含量较高，操作人员应经系统培训，要熟练掌握不同气温、路面条件下的现场调整方法；(3)要重视微表处早期养护，未开放交通前严禁车辆闯入。

4.2.4 微表处与稀浆封层的差异

微表处不仅具有普通稀浆封层的优点，还做了几方面的改进：(1)提高了材料的弹性和高低温性能；(2)具有更好的抗磨耗性能和更高的早期强度；(3)缩短了开放交通的时间。

4.2.5 使用效果

采用微表处施工工艺处理古永高速公路车辙13公里/101250平方米，截至目前取得了预期效果，基本处理了车辙病害，防止了沥青路面早期病害的产生，降低了水损坏发生的几率。

5 结语

预防性养护是科学管理公路的具体体现，实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，都具有非常重要的现实意义，也是目前高速公路沥青路面养护工作的发展趋势。因此，在高速公路养护中全面推行预防性养护势在必行，结合实际面临的状况，对下一步全面推行预防性养护工作提出如下建议：

路面预防性养护是高速公路逐步由建设期转入养护期出现的新型养护技术，只有不断加强养护工作的主动性、预见性和系统性，不断在实践中加以完善和总结，才能实现路面寿命周期效益最大化的目标。

路面预防性养护是一项系统工程，不仅需要科学的检测、分析、评价、预测方法，而且需要有效的预防性养护技术及研发资金的投入，以寻求更好的检测、分析、评价、预测方法和更为有效的预防性养护技术，为预防性养护工作的顺利展开提供技术支撑。

[1]沈金安 《高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策》人民交通出版社2004.12

[2]交通运输部 《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ073.2-2001)

[3]交通运输部 《公路沥青路面施工技术规范》JTJ032-94

[4]交通运输部 《公路技术状况评定标准》

[5]交通运输部 《微表处和稀浆封层技术指南》