瀝青道面剪切病害處治技術研究★

佟 岱 山

(民航專業工程質量監督總站，北京 100000)

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瀝青道面剪切病害處治技術研究★

佟 岱 山

(民航專業工程質量監督總站，北京 100000)

介紹了瀝青道面剪切病害的主要類型，針對瀝青道面裂縫類與變形類剪切破壞的原因，提出了剪切病害的養護處治方法，有利于提高瀝青道面的日常維修養護水平，延長瀝青道面的使用年限。

瀝青道面，剪切病害，瀝青混合料，處治方法

0 引言

與水泥道面相比，瀝青道面具有優良的使用性能，比如瀝青道面具有平整、抗滑、舒適、對飛機震動小等優點；同時，鑒于其機械化施工程度高、施工工期短、養護方便等方面的突出優勢，近年來在民航領域得到了廣泛應用，并成為機場道面改造的主要形式。隨著瀝青道面技術的快速推廣，其在應用過程中也暴露出一些問題，瀝青道面剪切破壞類病害的頻發就是其中之一。特別是航空業務量的不斷增大和以B777，A380為代表的新一代大型寬體飛機的出現，使得機場瀝青道面面臨更加嚴峻的考驗，其剪切破壞問題日益突出。結合國內外已有的研究成果，剪切破壞主要可分為裂縫類和變形類兩種類型。裂縫類剪切破壞又可分為Top-Down裂縫和滑移裂縫；變形類剪切破壞主要可分為輪轍、搓板、推移、壅包、波浪等。

文章結合瀝青道面剪切破壞的形成機理，有針對性地提出具體的病害處治方法，將為民航瀝青道面的設計、施工和養護提供技術指導。

1 瀝青道面剪切病害成因分析

1.1 裂縫類剪切破壞成因

1)Top-Down裂縫。自上而下的縱向裂縫(也稱Top-Down裂縫)是面層較厚的瀝青道面(含面層較厚的半剛性基層瀝青道面)的主要病害形式。Top-Down裂縫最先出現在道面表面，隨著時間的推移，在環境和飛機荷載作用下，裂縫由道面表面延伸到基層甚至是土基，形成了“自上而下”型裂縫[1]。Bensalem等運用有限元方法分析了輪載作用下道面的應力應變情況，認為荷載引起的輪跡帶邊緣的垂直面上的剪應變遠大于荷載引起的相同位置的拉應變，并認為，剪切作用是道面常見的病害類型(Top-Down)開裂的重要因素。

Top-Down裂縫主要是由于飛機荷載的作用而產生的，主要體現為剪切型裂縫，這種裂縫一開始往往是在道面表面沿輪跡帶出現的縱向開裂，特別是隨著重載機型增多、載荷增大，這種裂縫更加容易產生。

2)滑移裂縫。滑移裂縫(Slippage Cracking)是由于飛機機輪的制動或轉向引起道面表面發生滑移和變形后產生裂縫，或稱為U形裂縫。滑移裂縫的形狀為半月形或新月形，其兩端背向飛機行駛方向。滑移裂縫主要出現在道面面層混合料抗剪強度較低、面層和下層道面結構的粘結力不足區域。該裂縫屬于功能性損壞，若不及時修理將會惡化并引起結構性損壞[2]。

1.2 變形類剪切破壞形成機理

輪轍(Rutting)是道面表面沿輪跡帶的縱向凹陷。主要由機輪荷載反復作用下道面結構層的永久變形和(或)路基的塑性變形組成。瀝青道面輪轍的產生分為內因和外因，外因是飛機輪載的重復作用，內因有：1)瀝青混凝土的高溫穩定性差；2)瀝青混凝土抗塑性變形能力不足；3)基層及面層施工壓實度不足。在內因和外因綜合作用下，道面在機輪荷載的反復碾壓下出現壓密變形和側向剪切位移。

推移(Shoving)主要是因瀝青混合料熱穩定性不足，飛機制動和轉向時會產生較大的水平力，致使道面發生剪切破壞。推移發生在水泥混凝土和瀝青混凝土道面交界的區域時，是由于交界處構造設置不合理或者失效等原因，水泥混凝土板塊在熱脹的作用下對瀝青混凝土道面形成推擠，引起瀝青混凝土道面發生隆起或者開裂等現象[3]。

壅包是由于面層材料自身的高溫抗剪強度不足、礦料級配不良、因基層含水量過大、基層浮土清掃不凈、粘層瀝青灑布不合要求等原因影響面層與基層之間的結合，造成層間抗剪強度的不足，在機輪水平力作用下使道面產生推擁、擠壓而在道面兩側所形成的一種局部的不規則隆起變形[4]。

搓板垂直于道面輪跡方向上出現的有規則的波浪狀隆起和凹陷，形似洗衣搓板狀的道面破損，一般相鄰隆起(凹陷)之間的距離不大于1.5 m。波浪和搓板是同一破損的不同程度，波浪的波峰、波谷的距離和起落差異均大于搓板。

2 剪切病害養護處治方法

2.1 裂縫類病害

Top-Down裂縫和滑移裂縫是瀝青道面剪切裂縫的主要型式，若不及時采取修補措施，會影響道面的使用功能。一般可根據裂縫的寬度和病害程度采用不同的養護維修措施，同時也要考慮造價、施工機械等因素。本文主要對熱熔型灌縫膠修補、加鋪瀝青混合料上封層和乳化瀝青稀漿封層三種處治方法進行簡要的介紹。

1)熱熔型灌縫膠修補。熱熔型灌縫膠修補是常用的裂縫修補方法之一，灌縫材料采用的是一種固體、加熱后為液體狀的高分子聚合材料，其具有良好的粘合性與流動性，將熱熔后的灌縫膠填入裂縫，依靠灌縫膠的粘結作用修補裂縫。這種密封膠冷卻之后具備很強的彈性，能夠在-20 ℃～120 ℃的溫度范圍內實現變形擴張，穩定性能強[5]。

縫寬5 mm以內：清除縫中雜物及塵土。清縫工作最好采用壓力大于0.8 MPa的空氣壓縮機，連接上噴槍，并采用高壓水霧沖洗清理裂縫。將稠度較低的熱瀝青或常溫型和熱熔型填縫材料灌入縫內，灌入深度約為縫深的2/3。

縫寬在5 mm以上：裂縫在切割中，開口寬度不宜過大，以大于自然裂縫寬度的3 mm～5 mm為準，切割深度為寬度的2倍～3倍。用熱拌瀝青混合料填入縫中搗實，或灌入常溫型和熱熔型填縫材料，當縫內潮濕時應采用乳化瀝青混合料[6]。

表1 不同類型瀝青結構層的最小厚度 mm

3)乳化瀝青稀漿封層。對于剪切裂縫較多的瀝青道面，可采用乳化瀝青稀漿封層的方法予以處治，封層厚度為3 mm～6 mm，封層前應對較寬的裂縫進行灌縫處理，防止反射裂縫的進一步產生。乳化瀝青稀漿封層是以適當級配的石屑或砂為骨料，并以乳化瀝青為結合料，加水、水泥、石粉等，按一定配比拌合成流動狀態稀漿，攤鋪在道面上而形成的瀝青表面處治層，水分蒸發干燥硬化成型后，其外觀性能、作用接近細粒式瀝青混凝土。稀漿封層施工方法既可節省瀝青與資金，又可加速維修養護的速度，提高工作效率，是一種較理想的筑、養路施工方法。同時，能夠使瀝青道面早期出現的磨損、老化、裂縫、光滑、松散等病害迅速得到修復，提高路面的防水、抗滑、平整、耐磨等性能[7]。

此外，還有改性瀝青薄層罩面、單層瀝青表處、貼縫帶、熱再生等養護處治方法。

2.2 變形類剪切病害處治方法

瀝青道面變形類的剪切破壞主要是輪轍、壅包、波浪和搓板，本文針對病害類型，提出了具有針對性的處治措施。

1)瀝青道面輪轍處治方法。對于道面表面因飛機輪載作用而產生的輪轍，應先將出現輪轍的面層區域切削或局部銑刨清除，重鋪瀝青面層。修補道面材料可采用SMA或SBS改性瀝青混合料，也可采用SRK，SBS等聚合物改性乳化瀝青封層對道面輪轍進行修補。

瀝青道面因受橫向推擠而形成的橫向波形輪轍，如果輪轍已經穩定，可先將凸出的部分進行削除，然后在波谷部分噴灑粘結瀝青，最后填補瀝青混合料并找平、壓實。

因面層與基層間存有水穩定性不良的夾層而形成的輪轍變形，應先將面層挖除，徹底清除有害夾層之后，重做面層。

2)瀝青道面壅包處治方法。已趨于穩定的輕微壅包，應將壅包挖除，若除去壅包后道面不平整，應進行局部修補。因瀝青用量或細集料過多而產生的壅包，但道面基層仍穩定，應將壅包全部除去，并低于道面約10 mm，處理干凈后用熱瀝青混合料重做面層。因基層局部含水率過大造成的壅包，應把壅包同面層一塊挖除，將水分曬干，或用水穩定性較好的材料更換已變形的基層，再重做面層[8]。

3)瀝青道面波浪和搓板處治措施。當道面僅存在輕微波浪或搓板時，可以在波谷處噴灑瀝青，并均勻地撒適當粒徑的礦料，在找平后壓實。當波浪的波峰和波谷高差起伏比較大時，應在飛行荷載方向將凸出部分銑刨削平，并低于道表面約10 mm，在削除部分處噴灑熱瀝青，再撒一層粒徑不大于10 mm的礦料，掃勻、找平，并壓實。嚴重的、大面積的部分，應將面層全部挖除，再重鋪面層[9]。

3 結語

本文在對瀝青道面剪切破壞進行簡單分類的基礎上，基于其剪切破壞機理，有針對性的提出了一些處治措施，主要結論如下：1)瀝青道面剪切破壞可分為裂縫類和變形類，裂縫類剪切破壞主要包括：Top-Down裂縫、滑移裂縫；變形類剪切破壞主要包括：輪轍、推移、壅包、波浪和搓板等。2)裂縫類剪切病害的處治措施主要為熱熔型灌縫膠修補、加鋪瀝青混合料上封層和乳化瀝青稀漿封層三種。3)瀝青道面剪切破壞程度的不同，應采取不同的處治措施，對于局部破壞，只需進行局部修補。

[1] 張珊珊.瀝青道面Top-Down裂縫開裂機理研究[D]．西安：長安大學公路學院，2012.

[2] 史保華，許 巍，齊 勇，等.機場瀝青道面管理與預防性維護對策[J].交通運輸工程學報，2008,8(2)：74-79.

[3] 田建文，曹曉鳳，錢 鏷，等.瀝青混凝土道面推移病害綜合治理措施研究[J].公路，2006，1(1)：193-198.

[4] 文小龍，徐 云，張立松，等.機場瀝青混凝土道面病害機理及防護技術[J].四川建筑，2015,35(2)：240-243.

[5] 張 濤.高速公路瀝青道面常見病害處治技術研究[D].西安：長安大學，2014.

[6] 蔡龍華，馮 輝，史保華.機場擴建工程瀝青混凝土道面接(裂)縫處理方法[J].公路，2012,8(8)：35-39.

[7] 姚玉玲，任 勇，陳拴發.瀝青路面的預防性養護時機[J].長安大學學報(自然科學版)，2006，26(6)：34-38.

[8] 毛國奇，赫建鵬.瀝青混凝土道面常見問題與防治措施[J].施工技術，2010(2):256-258.

[9] 匡光華.民用機場跑道柔性道面病害原因分析及處理對策研究[J]．施工技術，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★：民航局科技項目(項目編號：20150224)

佟岱山(1967- )，男，工程師

U416.217

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