沥青道面剪切病害处治技术研究★

佟 岱 山

(民航专业工程质量监督总站，北京 100000)



沥青道面剪切病害处治技术研究★

佟 岱 山

(民航专业工程质量监督总站，北京 100000)

介绍了沥青道面剪切病害的主要类型，针对沥青道面裂缝类与变形类剪切破坏的原因，提出了剪切病害的养护处治方法，有利于提高沥青道面的日常维修养护水平，延长沥青道面的使用年限。

沥青道面，剪切病害，沥青混合料，处治方法

0 引言

与水泥道面相比，沥青道面具有优良的使用性能，比如沥青道面具有平整、抗滑、舒适、对飞机震动小等优点；同时，鉴于其机械化施工程度高、施工工期短、养护方便等方面的突出优势，近年来在民航领域得到了广泛应用，并成为机场道面改造的主要形式。随着沥青道面技术的快速推广，其在应用过程中也暴露出一些问题，沥青道面剪切破坏类病害的频发就是其中之一。特别是航空业务量的不断增大和以B777，A380为代表的新一代大型宽体飞机的出现，使得机场沥青道面面临更加严峻的考验，其剪切破坏问题日益突出。结合国内外已有的研究成果，剪切破坏主要可分为裂缝类和变形类两种类型。裂缝类剪切破坏又可分为Top-Down裂缝和滑移裂缝；变形类剪切破坏主要可分为轮辙、搓板、推移、壅包、波浪等。

文章结合沥青道面剪切破坏的形成机理，有针对性地提出具体的病害处治方法，将为民航沥青道面的设计、施工和养护提供技术指导。

1 沥青道面剪切病害成因分析

1.1 裂缝类剪切破坏成因

1)Top-Down裂缝。自上而下的纵向裂缝(也称Top-Down裂缝)是面层较厚的沥青道面(含面层较厚的半刚性基层沥青道面)的主要病害形式。Top-Down裂缝最先出现在道面表面，随着时间的推移，在环境和飞机荷载作用下，裂缝由道面表面延伸到基层甚至是土基，形成了“自上而下”型裂缝[1]。Bensalem等运用有限元方法分析了轮载作用下道面的应力应变情况，认为荷载引起的轮迹带边缘的垂直面上的剪应变远大于荷载引起的相同位置的拉应变，并认为，剪切作用是道面常见的病害类型(Top-Down)开裂的重要因素。

Top-Down裂缝主要是由于飞机荷载的作用而产生的，主要体现为剪切型裂缝，这种裂缝一开始往往是在道面表面沿轮迹带出现的纵向开裂，特别是随着重载机型增多、载荷增大，这种裂缝更加容易产生。

2)滑移裂缝。滑移裂缝(Slippage Cracking)是由于飞机机轮的制动或转向引起道面表面发生滑移和变形后产生裂缝，或称为U形裂缝。滑移裂缝的形状为半月形或新月形，其两端背向飞机行驶方向。滑移裂缝主要出现在道面面层混合料抗剪强度较低、面层和下层道面结构的粘结力不足区域。该裂缝属于功能性损坏，若不及时修理将会恶化并引起结构性损坏[2]。

1.2 变形类剪切破坏形成机理

轮辙(Rutting)是道面表面沿轮迹带的纵向凹陷。主要由机轮荷载反复作用下道面结构层的永久变形和(或)路基的塑性变形组成。沥青道面轮辙的产生分为内因和外因，外因是飞机轮载的重复作用，内因有：1)沥青混凝土的高温稳定性差；2)沥青混凝土抗塑性变形能力不足；3)基层及面层施工压实度不足。在内因和外因综合作用下，道面在机轮荷载的反复碾压下出现压密变形和侧向剪切位移。

推移(Shoving)主要是因沥青混合料热稳定性不足，飞机制动和转向时会产生较大的水平力，致使道面发生剪切破坏。推移发生在水泥混凝土和沥青混凝土道面交界的区域时，是由于交界处构造设置不合理或者失效等原因，水泥混凝土板块在热胀的作用下对沥青混凝土道面形成推挤，引起沥青混凝土道面发生隆起或者开裂等现象[3]。

壅包是由于面层材料自身的高温抗剪强度不足、矿料级配不良、因基层含水量过大、基层浮土清扫不净、粘层沥青洒布不合要求等原因影响面层与基层之间的结合，造成层间抗剪强度的不足，在机轮水平力作用下使道面产生推拥、挤压而在道面两侧所形成的一种局部的不规则隆起变形[4]。

搓板垂直于道面轮迹方向上出现的有规则的波浪状隆起和凹陷，形似洗衣搓板状的道面破损，一般相邻隆起(凹陷)之间的距离不大于1.5 m。波浪和搓板是同一破损的不同程度，波浪的波峰、波谷的距离和起落差异均大于搓板。

2 剪切病害养护处治方法

2.1 裂缝类病害

Top-Down裂缝和滑移裂缝是沥青道面剪切裂缝的主要型式，若不及时采取修补措施，会影响道面的使用功能。一般可根据裂缝的宽度和病害程度采用不同的养护维修措施，同时也要考虑造价、施工机械等因素。本文主要对热熔型灌缝胶修补、加铺沥青混合料上封层和乳化沥青稀浆封层三种处治方法进行简要的介绍。

1)热熔型灌缝胶修补。热熔型灌缝胶修补是常用的裂缝修补方法之一，灌缝材料采用的是一种固体、加热后为液体状的高分子聚合材料，其具有良好的粘合性与流动性，将热熔后的灌缝胶填入裂缝，依靠灌缝胶的粘结作用修补裂缝。这种密封胶冷却之后具备很强的弹性，能够在-20 ℃～120 ℃的温度范围内实现变形扩张，稳定性能强[5]。

缝宽5 mm以内：清除缝中杂物及尘土。清缝工作最好采用压力大于0.8 MPa的空气压缩机，连接上喷枪，并采用高压水雾冲洗清理裂缝。将稠度较低的热沥青或常温型和热熔型填缝材料灌入缝内，灌入深度约为缝深的2/3。

缝宽在5 mm以上：裂缝在切割中，开口宽度不宜过大，以大于自然裂缝宽度的3 mm～5 mm为准，切割深度为宽度的2倍～3倍。用热拌沥青混合料填入缝中捣实，或灌入常温型和热熔型填缝材料，当缝内潮湿时应采用乳化沥青混合料[6]。

表1 不同类型沥青结构层的最小厚度 mm

3)乳化沥青稀浆封层。对于剪切裂缝较多的沥青道面，可采用乳化沥青稀浆封层的方法予以处治，封层厚度为3 mm～6 mm，封层前应对较宽的裂缝进行灌缝处理，防止反射裂缝的进一步产生。乳化沥青稀浆封层是以适当级配的石屑或砂为骨料，并以乳化沥青为结合料，加水、水泥、石粉等，按一定配比拌合成流动状态稀浆，摊铺在道面上而形成的沥青表面处治层，水分蒸发干燥硬化成型后，其外观性能、作用接近细粒式沥青混凝土。稀浆封层施工方法既可节省沥青与资金，又可加速维修养护的速度，提高工作效率，是一种较理想的筑、养路施工方法。同时，能够使沥青道面早期出现的磨损、老化、裂缝、光滑、松散等病害迅速得到修复，提高路面的防水、抗滑、平整、耐磨等性能[7]。

此外，还有改性沥青薄层罩面、单层沥青表处、贴缝带、热再生等养护处治方法。

2.2 变形类剪切病害处治方法

沥青道面变形类的剪切破坏主要是轮辙、壅包、波浪和搓板，本文针对病害类型，提出了具有针对性的处治措施。

1)沥青道面轮辙处治方法。对于道面表面因飞机轮载作用而产生的轮辙，应先将出现轮辙的面层区域切削或局部铣刨清除，重铺沥青面层。修补道面材料可采用SMA或SBS改性沥青混合料，也可采用SRK，SBS等聚合物改性乳化沥青封层对道面轮辙进行修补。

沥青道面因受横向推挤而形成的横向波形轮辙，如果轮辙已经稳定，可先将凸出的部分进行削除，然后在波谷部分喷洒粘结沥青，最后填补沥青混合料并找平、压实。

因面层与基层间存有水稳定性不良的夹层而形成的轮辙变形，应先将面层挖除，彻底清除有害夹层之后，重做面层。

2)沥青道面壅包处治方法。已趋于稳定的轻微壅包，应将壅包挖除，若除去壅包后道面不平整，应进行局部修补。因沥青用量或细集料过多而产生的壅包，但道面基层仍稳定，应将壅包全部除去，并低于道面约10 mm，处理干净后用热沥青混合料重做面层。因基层局部含水率过大造成的壅包，应把壅包同面层一块挖除，将水分晒干，或用水稳定性较好的材料更换已变形的基层，再重做面层[8]。

3)沥青道面波浪和搓板处治措施。当道面仅存在轻微波浪或搓板时，可以在波谷处喷洒沥青，并均匀地撒适当粒径的矿料，在找平后压实。当波浪的波峰和波谷高差起伏比较大时，应在飞行荷载方向将凸出部分铣刨削平，并低于道表面约10 mm，在削除部分处喷洒热沥青，再撒一层粒径不大于10 mm的矿料，扫匀、找平，并压实。严重的、大面积的部分，应将面层全部挖除，再重铺面层[9]。

3 结语

本文在对沥青道面剪切破坏进行简单分类的基础上，基于其剪切破坏机理，有针对性的提出了一些处治措施，主要结论如下：1)沥青道面剪切破坏可分为裂缝类和变形类，裂缝类剪切破坏主要包括：Top-Down裂缝、滑移裂缝；变形类剪切破坏主要包括：轮辙、推移、壅包、波浪和搓板等。2)裂缝类剪切病害的处治措施主要为热熔型灌缝胶修补、加铺沥青混合料上封层和乳化沥青稀浆封层三种。3)沥青道面剪切破坏程度的不同，应采取不同的处治措施，对于局部破坏，只需进行局部修补。

[1] 张珊珊.沥青道面Top-Down裂缝开裂机理研究[D]．西安：长安大学公路学院，2012.

[2] 史保华，许 巍，齐 勇，等.机场沥青道面管理与预防性维护对策[J].交通运输工程学报，2008,8(2)：74-79.

[3] 田建文，曹晓凤，钱 镤，等.沥青混凝土道面推移病害综合治理措施研究[J].公路，2006，1(1)：193-198.

[4] 文小龙，徐 云，张立松，等.机场沥青混凝土道面病害机理及防护技术[J].四川建筑，2015,35(2)：240-243.

[5] 张 涛.高速公路沥青道面常见病害处治技术研究[D].西安：长安大学，2014.

[6] 蔡龙华，冯 辉，史保华.机场扩建工程沥青混凝土道面接(裂)缝处理方法[J].公路，2012,8(8)：35-39.

[7] 姚玉玲，任 勇，陈拴发.沥青路面的预防性养护时机[J].长安大学学报(自然科学版)，2006，26(6)：34-38.

[8] 毛国奇，赫建鹏.沥青混凝土道面常见问题与防治措施[J].施工技术，2010(2):256-258.

[9] 匡光华.民用机场跑道柔性道面病害原因分析及处理对策研究[J]．施工技术，2010，43(sup)：694-698.

On shearing disease treatment techniques of asphalt roadbed★

Tong Daishan

(CivilAviationEngineeringQualityInspectionStation,Beijing100000,China)

The paper introduces the main types of shearing diseases on asphalt roadbed, and points out their maintenance methods according to the reasons for the asphalt roadbed cracks and deformation shearing damage, so as to improve the maintenance of the daily maintenance of the asphalt roadbed and prolong its lifespan.

asphalt roadbed, shearing disease, asphalt mixture, treatment method

1009-6825(2016)32-0149-02

2016-09-01★：民航局科技项目(项目编号：20150224)

佟岱山(1967- )，男，工程师

U416.217

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