瀝青路面早期破壞類型與養護維修技術研究

何 銘

（廣州市公路勘察設計有限公司，廣東 廣州 511430）

瀝青路面憑借著其優良的力學性能、穩定性和舒適性，已經成為我國高等級公路和城市道路的主要路面結構形式。由于瀝青路面的高分子材料特性，在運營一定年限后逐漸進入養護維修階段，經過幾十年的高速發展，我國公路建設目前已經由“重建設、輕養護”進入“建養并重”的時期。特別是近些年我國公路建設速度比較快，再加上自然環境的惡化、交通量日益增加、渠化設計以及貨車朝著重載方向發展，很多瀝青路面往往在通車后3至5年就出現明顯的車轍變形、縱橫裂縫以及水損壞等典型的早期病害，使路面的正常使用壽命得不到發揮，并進一步加大了養護維修工作量[1]。這些瀝青路面的早期病害往往并不是經受車輛的反復作用而產生的疲勞損傷，這使得我國以耐久性原理進行的路面結構設計方法在一定程度上起不到控制路面質量的作用。因此，在路面的正常設計年限內，根據路面使用狀況以及病害類型在適當的時機采取合適的養護維修技術，盡量使用少的養護資金確保道路的服務水平，成為當前養護工作的核心。

1 瀝青路面的使用特性

瀝青路面是采用瀝青材料作為膠結料與礦粉裹附后將粗細集料拌合、攤鋪和碾壓形成的結構層，與水泥混凝土路面相比，其具有行駛界面連續無接縫、振動小、安靜舒適、抗滑耐磨等性能優點，也具有施工時間短、養護維修相對簡便、可再生利用等施工和環保方面的優勢，因此獲得了越來越廣泛的應用。

車輛在瀝青路面上行駛，通過車軸和車輪把車身的荷載傳遞給路面，這種荷載可分解為垂直力和水平力，另外，路面若出現不平整或坑槽還受到車輛的振動沖擊力的作用，當車輪駛過，在車輪與路面以及車身后還會產生真空吸力作用。瀝青路面結構層不斷的處于各種復雜的受力環境下，結構層內部會產生壓應力、彎拉應力和剪應力等力學響應。如果這些力學響應或變形超過了瀝青路面材料自身的強度和抗變形能力，并且與自然界的水、溫度綜合作用下，路面就會出現疲勞斷裂、磨損、壓縮沉陷、推擠、松散、坑槽和車轍等病害。因此，瀝青路面必須通過合理的結構設計和養護維修措施保護在設計使用年限內能承受行車荷載作用下的各種不利受力情況和不良自然因素的作用，不僅要避免產生疲勞破壞和塑性變形的累計，還應當抵擋各類早期病害的影響[2]。

在養護過程中應積極采取各項有效的措施及時全面的掌握路面的工作狀態，經常對路面進行維修保養，防止路面在正常使用期出現明顯的早期病害，保持和提髙路面的功能、承載能力和穩定性，使路面能夠排水通暢，降低溫度敏感性，節省投資、節約資源，適應公路運輸可持續發展的需求。

2 典型早期病害成因分析及養護措施

2.1 松散類病害

瀝青路面是由瀝青混合料攤鋪而成的結構層，雖然能表現出一定的整體性，但本質上還是顆粒性材料的聚集，顆粒之間由于缺少粘結而松散，會使得這種結構形式的承載能力發生急劇下降。在常年多雨的廣東地區，雨水在車輪荷載的反復碾壓和真空泵吸作用，會使水進入瀝青與集料的界面而產生剝離，進而出現松散、脫粒等現象，最終形成大面積坑槽，這種在車輪荷載的輔助下由水的浸潤所引起的損壞是典型的早期松散類病害。當瀝青混合料材料設計不合理，空隙率偏大，達到6%～12%時水容易侵入而不容易滲出，最易出現這種病害。瀝青路面出現松散類病害后會大大加深水的持續破壞作用，也會破壞路面的平整度和均勻受力情況，使得車輛的移動荷載變成振動荷載，降低使用質量和服務水平。當出現松散型病害時應及時對坑槽周邊松散粒料進行清除，并填充性能良好的熱拌或冷補瀝青混合料，注意碾壓密實。

2.2 裂縫類病害

瀝青路面結構層建成后，會由于荷載、環境等作用產生各種形式的裂縫，以釋放結構層內部的應力。根據路面開裂的不同機理，由車輛荷載的作用而產生的結構層至下而上的彎拉破壞稱為荷載裂縫，這種裂縫的產生標志著瀝青路面發生了整體或局部的疲勞斷裂，多發生在輪跡處，以尺寸約為10cm的龜裂為主，當外界溫度驟降而導致瀝青路面內部積聚的溫度應力超過了材料的抗拉強度而產生的裂縫稱為溫度裂縫，以橫縫為主，當路基產生了不均勻沉降，而使瀝青路面一部分失去均勻穩定的支撐而產生的長條狀縱向裂縫稱為非荷載型沉降裂縫。各種裂縫病害會交織在一起形成縱橫網狀裂縫、塊裂和龜裂，破壞了瀝青路面的整體性，受力狀態更為不利。在雨季時伴隨著水從裂縫中滲入路面內部，會進一步軟化基層，造成其他次生病害。當裂縫類病害產生時應及時根據不同的成因采取相應措施，若是縱橫向裂縫，可進行徹底清縫后進行封縫處理，網狀裂縫可整體鏟除后重鋪，龜裂產生的源頭通常來自基層，需要從基層開始進行整體挖除后重鋪。

2.3 變形類病害

我國瀝青路面由于基層主要采用半剛性材料，基層自身很難產生塑性變形，因此車轍基本上是由于瀝青混合料側向流動產生的永久變形累計而導致的。車轍的出現使得路面的平整度顯著下降，直接影響了車輛行駛的安全性和舒適性，減薄了瀝青層厚度，轍槽內積水會加速路面結構的損壞。根據車轍的嚴重程度可采取不同的維修養護措施，對于深度小于2cm的輕微車轍可采用稀漿封層、微表處、超薄磨耗層等方法進行罩面封閉或采用及同步碎石封層來修補，而對于深度大于2cm的嚴重車撤需要根據產生的原因對結構層進行銑刨后重新鋪筑。

3 瀝青路面再生利用

瀝青路面再生技術對于節約資源、保護環境等方面具有積極深遠的影響，是消除早期病害，恢復和提升路面使用性能的重要手段[3]。瀝青路面再生技術目前廣泛應用于路面大中修過程中，是將需要再生利用的舊瀝青路面經過機器銑刨回收、加工破碎、舊料篩分，再按照一定比例加入新集料、瀝青和再生劑等進行摻配，最后新舊料一起進入拌合機重新拌和形成具有一定路用性能的再生瀝青混合料，根據再生利用的性能和地點劃分，包括廠拌熱再生、廠拌冷再生、路拌熱再生和路拌冷再生四種，各自具備相應的適應條件，可解決養護維修過程中對性能、施工時間、便利性等方面的需求，其中廠拌熱再生技術應用最為廣泛，新舊料的摻配比例大概為7:3，其再生后的使用性能可達到或優于新拌瀝青混合料，作為瀝青路面大修過程中下面層材料的主要輔助來源。瀝青路面再生技術符合可持續發展的思想，能夠節約大量的瀝青和砂石材料，有利于節約能源、合理處治廢料，具有顯著的經濟效益、社會和環境效益。

4 結語

瀝青路面在使用過程中保持良好結構性能和功能性是行車安全與舒適的前提，采取合理的養護維修措施避免松散類、裂縫類以及變形類早期破壞以及利用瀝青再生技術，不僅可以延長瀝青路面的使用壽命，還可以保護環境、節約資源，取得良好經濟和社會效益。研究為公路養護維修過程中深入理解瀝青路面的使用性能、早期病害類型、特點以及維修養護措施提供了依據。