公路沥青路面预防性养护技术研究

王川友

（内江市公路机械化养护中心，四川 内江 641000）

0 引言

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。

1 公路沥青路面破损与老化原因分析

1.1 公路使用情况对沥青路面的影响

公路使用情况对沥青路面的健康状况会产生直接影响。沥青路面的老化与损伤主要受以下因素的影响：

第一，车辆荷载。车辆重量和轴荷对路面有很大的冲击，特别是重型车辆。ESAL（等效单轴荷载）是量化该影响的标准参数，计算公式如下：

式（1）中：ni为第i类车辆的数量；Wi为第i类车辆的重量；Wref为参考轴荷（通常为80kN）；k为荷载指数。

第二，交通流量。高交通流量意味着路面受到更频繁的车辆过载，会加速路面损伤。

第三，车辆速度。高速行驶的车辆在制动或加速时会对路面产生额外的拉扯力，容易导致路面过早老化[1]。

1.2 气候和环境因素对沥青路面的影响

气候和环境因素对沥青路面也有很大的影响，温度波动会导致沥青材料膨胀或收缩，进而产生路面裂缝。在寒冷的气候条件下，沥青材料会变得更加脆硬，容易破损[2]。长时间的水分浸泡会降低路面基层结构的承载能力，形成路面沉陷或麻面。紫外线会导致沥青路面老化，降低其黏结性和柔韧性。

1.3 材料性能与沥青路面破损的关系

沥青路面的质量与施工材料的性能密切相关：优质的沥青具有更好的黏结性和耐老化性能，能够提供持久的保护；集料的硬度、形状和大小都会影响路面的承载能力和耐磨性；沥青混合料中沥青和集料的比例，以及其他材料的添加量，如再生沥青、改性沥青等，都会影响路面的性能。常用沥青混合料性能参数如表1 所示。

表1 常用沥青混合料性能参数

2 预防性养护技术效益分析

2.1 延长沥青路面使用寿命

预防性养护的主要目标之一是延长沥青路面的使用寿命。对沥青路面进行定期的养护可以防止小损伤扩大，从而延长路面的整体耐用性。例如，使用高弹性的沥青材料对裂缝进行封闭可以避免水分和有害物质侵入，减少冻融循环造成的损伤。此外，微表面修复技术可以对微小损伤进行及时修复，保证路面的平整性和整体性能。据统计，定期进行预防性养护的沥青路面其使用寿命可延长20%～40%。

2.2 节约养护费用

虽然预防性养护初期投资相对较高，但从长远角度来看，可以大大减少沥青路面的修复和更换成本。及时进行小规模修复可以避免未来的大修或重建，可以节约大量养护费用。而且，预防性养护可以减少因路面损坏导致的交通延误，降低对交通的影响。综合来看，预防性养护的长期经济效益较高。

2.3 提升交通安全性

平整、无损伤的沥青路面对确保交通安全至关重要。裂缝、车辙和其他路面缺陷都可能导致车辆失控，引发交通事故[3]。采用预防性养护技术，这些问题可以在早期得到修复，从而提高路面的摩擦系数和驾驶稳定性。此外，预防性养护还能够确保路面标线清晰可见，提高夜间驾驶的安全性。总的来说，预防性养护不仅可以延长路面使用寿命，还可以为驾驶人员提供更安全、更舒适的驾驶环境。

2.4 对环境影响小

当前，环境影响也是公路养护中需要重点考虑的因素。预防性养护有较高的环保效益，可以减少大规模的路面重建或更换，能够减少建材的使用和废弃物的产生。例如，使用冷再生技术或其他低温沥青技术可以减少能源消耗和温室气体排放。此外，降低沥青路面养护施工频率，可以减少施工期间的粉尘和噪声污染。

3 预防性养护技术分类

3.1 表面处理技术

3.1.1 打磨和精研

打磨和精研是针对沥青路面表面不平整、局部损伤或摩擦系数低的处理方法。该技术主要是利用特殊的研磨设备，去除因长时间使用出现局部坑洞、车辙或表面老化的路面的顶层，露出均匀、粗糙的基层。该技术能为后续的表面处理提供有力支持，确保新旧材料的有效结合。此外，该技术可用于去除表面油渍、胶体和其他污染物，进一步提高路面防滑性能。

3.1.2 表面封层

表面封层预防性养护技术能够延长沥青路面的使用寿命。路面表面受到紫外线、氧气和水分的长时间侵蚀时，可能逐渐失去其原有的黏结性和柔韧性。表面封层可以为路面提供一个额外的防护屏障，延缓这一老化过程，主要是在现有路面上涂覆一层薄薄的沥青乳化剂或其他黏结材料，以防止水分和有害化学物质侵入[4]。该技术的另一个优点是能够提高路面摩擦系数，减少雨天或路面湿滑情况下的驾驶风险。

3.2 结构性加固技术

3.2.1 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[5]。

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[6]。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。

总之，薄层覆盖是一种高效的道路预防性养护技术，不仅可以快速改善沥青路面性能，还可以延长路面的使用寿命。

3.2.2 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[7]。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（见图1）。

图1 热再生技术道路铺设

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[8]。

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。

3.2.3 冷再生技术

冷再生技术是一种在常温或低温条件下对旧沥青路面材料进行再生和回收的技术。与热再生技术相比，冷再生技术不需要对旧材料进行高温加热，能够节约能源，且能降低环境污染[9]。在冷再生施工过程中，需要先铣除旧沥青路面，使之与新的黏结材料、添加剂和新骨料等混合，形成可以重新铺设的新沥青混合料。从环保、经济和技术角度来看，冷再生技术具有显著优势。

首先，由于不需要高温加热，冷再生技术的能源消耗和碳排放通常远低于热再生。

其次，与铺设新路面相比，冷再生技术可减少对新材料的需求，且能缩短施工时间，可有效降低施工成本。

再次，冷再生能够有效修复和改善旧路面的结构和性能。通过使用乳化沥青、泡沫沥青或水泥等材料，可以增强再生混合料的结构强度和耐久性。

最后，冷再生混合料通常具有良好的工作性，可降低施工操作难度。

尽管冷再生具有许多优点，但该技术在应用也存在一些挑战。例如，冷再生技术对黏结材料的性能与再生混合料的配比要求较高，设计不当可能导致再生混合料的性能不佳或寿命缩短。此外，由于冷再生过程中不涉及高温加热环节，因此需要加强水分含量控制，以保证再生混合料的质量和性能[10]。

3.3 专用修补技术

3.3.1 热补技术

热补技术主要是将沥青混合料加热至可工作状态，用于填补和修复路面缺陷。热补技术的主要优点是能够提高修复材料与原路面的融合效果，保证沥青路面的均匀性与持久性。

该技术通常用于修复孔洞、裂缝、车辙等常见沥青路面损坏。该技术施工流程如下：将受损区域清理干净，用预先加热的沥青混合料填补，由于混合料处于高温流动状态，能够更好地与原路面材料结合，且随着其冷却和凝固，修补区域会变得非常坚固。与其他修补技术相比，热补的持续时间更久、耐用性更高。

3.3.2 冷补技术

冷补技术主要是采用室温下的沥青混合料进行路面损坏修复。与热补相比，冷补技术不需要预先加热沥青混合料，整个修补过程更为便捷、快速。该方法特别适用于紧急情况，如在冬季或偏远地区，无法应用其他修复技术时。采用冷补技术进行修复时，需要先清除损坏区域的杂物、水分等，然后将混合料填入损坏区域并压实。虽然冷补修复可以迅速完成且便于操作，但可能不如热补技术的修复效果持久或耐用。

4 结语

综上所述，道路使用情况、气候变化以及材料等性质都对沥青路面的健康状况产生一定的影响，预防性养护技术为沥青路面养护提供了新的解决方案，能够在问题发生的早期进行干预，从而避免问题的进一步发展，降低后期大规模养护或重建的费用。并且，公路沥青路面预防性养护技术在延长路面使用寿命、提高交通安全性及环境保护方面有重要价值，未来应继续深入研究预防性养护技术，进一步提升公路养护成效。