公路瀝青路面檢測中常見病害及處治措施研究

蔣國帥

(韶關市路興工程檢測服務有限公司，廣東 韶關 512000)

0 引言

我國高等級公路建設里程隨著經濟發展持續增長。瀝青路面憑借其強度高、行車平穩、行駛噪音低、易于機械化施工等優點在我國高等級公路建設中應用廣泛。然而，瀝青路面在繁重的車輛荷載和自然環境因素作用下會產生路用性能下降、路面裂縫、路面車轍等病害。瀝青路面病害嚴重影響了高速公路的行車平穩和行車安全，大大降低了高速公路運營的經濟效益。為了降低瀝青路面病害帶來的不良影響，減緩路面損壞進程，應當針對路面病害采取相應的養護措施，提高路面的使用壽命。因此對瀝青路面病害常見形式及其成因進行研究，綜合技術、經濟方面的影響對不同路面病害提出合適的養護維修方案是路面養護維修的關鍵，對高速公路瀝青路面耐久度以及運營經濟效益的提高都具有重要意義[1-2]。

1 瀝青路面檢測中常見病害

瀝青路面攤鋪完成后在車輛荷載和自然環境雙重作用下會產生破壞，對已經建成的公路路面病害進行統計分析，可以將常見瀝青路面病害分為以下幾種[3]。

(1)瀝青路面裂縫：瀝青路面裂縫是指在繁重的車輛荷載以及自然環境作用下瀝青路面產生的裂縫。是瀝青路面主要病害之一。按照路面裂縫的走向可以分為橫向裂縫、縱向裂縫、網狀裂縫。橫向裂縫是指與行車方向垂直的裂縫，絕大多數是半剛性基層在溫濕度變化下產生的裂縫向上擴展而來；縱向裂縫是指與行車方向平行的裂縫，是由于道路路基受到車輛荷載或水的影響產生不均勻沉降引起的；網狀裂縫則為橫、縱皆有。

(2)瀝青路面坑槽：瀝青路面的坑槽是指瀝青混凝土骨料脫落形成的坑洞。瀝青路面坑槽是由于瀝青老化導致集料之間的粘附性降低，在水和車輛荷載的作用下集料剝離而導致的路面病害。

(3)瀝青路面車轍：瀝青路面車轍是指在車輛荷載反復作用下路面塑性變形逐漸積累而形成的路面病害。瀝青路面車轍可以分為結構性車轍、失穩性車轍、磨耗性車轍。

(4)瀝青路面泛油：瀝青路面的泛油是指瀝青路面在高溫、水的作用下內部瀝青向路面移動，在路面形成一層薄油層的路面病害。瀝青路面泛油現象也在很大程度上受到瀝青混合料配合比的影響。

(5)瀝青路面波浪和擁包：當瀝青混合料抗剪強度不足時，在車輛荷載的作用下會導致瀝青路面產生波浪狀起伏和擁包。瀝青路面的波浪和擁包會對行車舒適性產生影響，危害行車安全。

2 路面病害處治措施

為保證高速公路行車平順、安全，增強瀝青路面耐久度，應當對瀝青路面病害采取相應的處治措施。目前常用的瀝青路面養護維修措施有以下幾種：

(1)銑刨重鋪：銑刨重鋪是指將已經損害的瀝青路面進行處理，銑刨完成后重新進行面層鋪設的一種路面維修養護方法。銑刨重鋪常用于路面標高有限制的路面維修養護，主要適用于瀝青路面出現大面積裂縫、嚴重車轍的情況。采用銑刨重鋪進行路面維修養護時應該保證道路的基層與中下面層結構未破壞。

(2)微表處：微表處技術是指將改性乳化瀝青、集料、添加劑等按照一定比例混合后對病害路面進行攤鋪形成保護層的一種路面養護維修措施。微表處技術具有施工機械化程度高、施工速度快的優點。攤鋪后的保護層不但能夠填補瀝青路面裂縫，還能很大程度上改善瀝青路面的抗滑性能。微表處施工可以在常溫下進行，大大降低了施工過程中有害氣體的釋放。

(3)霧封層：霧封層是指將養護劑材料通過專用施工設備均勻噴灑在發生病害的路面上，通過養護劑與路面材料進行反應，從而達到修復老化病害路面的一種新型路面養護維修措施。采用霧封層技術進行路面養護維修的成本較低，噴灑后的養護劑材料不僅可以填補路面裂縫，防止瀝青路面進一步受到空氣和水的侵蝕，養護劑還可以與瀝青路面材料發生還原反應，恢復路面性能，大大延長路面的壽命。霧封層的施工對道路交通影響較小，噴灑后短時間內就可以重新恢復交通[4]。

3 工程實例研究

3.1 項目概況

本文依托西部地區某雙向四車道高速公路，路面為SMA結構。自該高速公路通車以來其路面出現不同程度的病害。本文對該道路ZK103+000～ZK104+000段進行了瀝青路面養護試驗，并對試驗效果進行了分析。

3.2 路面病害調查統計

本試驗主要通過人工按照相關標準對試驗段路面的病害情況進行詳細調查。針對試驗段路面產生的裂縫、坑槽、車轍、泛油等病害的數量、程度以及具體位置進行了記錄。

3.2.1PCI統計

試驗通過PCI指標對瀝青路面的損害進行評價[5-6]，通過上述調查數據對試驗路段PCI值進行計算，PCI值沿里程變化結果如圖1所示。

圖1 PCI沿道路分布示意圖

根據圖1可知，對于一車道，評定結果為A的比例為47.62%，結果為B的比例為33.33%，評價為C的比例為14.29%，評價為D的比例僅4.76%；對于二車道，評定結果為A的比例為28.57%，結果為B的比例為47.62%，評價為C的比例為19.05%，評價為D的比例僅4.76%。

3.2.2 路面病害類型統計

將上述瀝青路面病害類型數量進行統計，如圖2、圖3所示。一車道與二車道路面病害類型差別不大，路面病害主要以路面裂縫龜裂為主。其中橫向裂縫比例分別占42.12%、44.21%；縱向裂縫分別占比30.52%、29.31%；龜裂分別占比20.14%、19.83%；泛油分別占比6.91%、6.23%；路面車轍分別占比0.31%、0.42%。

根據上述PCI統計結果，該試驗段瀝青路面雖有破損，但路面情況整體較好。路面病害多以橫向裂縫為主，根據對該路段裂縫進行裂縫度的計算，其裂縫程度較小。

圖2 一車道路面病害統計餅狀圖

圖3 二車道路面病害統計餅狀圖

3.3 擬采用的處置措施

根據該試驗段瀝青路面的破損程度以及病害類型統計，針對路面發生的病害提出相應的處置方案。該路段整體情況良好，路面病害以橫向裂縫為主，裂縫度較低。為防止瀝青路面病害進一步嚴重，綜合考慮養護成本以及對交通影響等因素，該路段采用霧封層技術對瀝青路面進行養護處理。

該試驗段霧封層施工采用的養護劑是由乳化瀝青、溶劑和其他添加劑組成的黑色濃溶液。養護劑由13%乳化瀝青、9%的功能添加劑、18%的表面改性劑、40%的溶劑和20%的再生劑組成。

3.4 養護劑養護效果

本文通過室內試驗評價了養護劑對老化瀝青性能的提升效果。依據瀝青旋轉薄膜加熱試驗對試驗路段采用的瀝青材料進行了老化試驗，并對養護劑處理后瀝青的針入度、軟化點、延度進行測定。該試驗共對5組不同樣品的相關指標進行了測定，其中1#為路面瀝青原始樣品；2#為一期老化瀝青樣品(163 ℃，旋轉薄膜加熱85 min)；3#為一期老化瀝青樣品，老化一段時間后加入4%的瀝青路面養護劑；4#為二期老化瀝青樣品(163 ℃，旋轉薄膜加熱170 min)；5#為二期老化瀝青樣品，老化后加入4%瀝青路面養護劑。試驗結果如下頁表1所示。

根據表1可知，瀝青經過老化處理后，其針入度值和延度值均呈降低趨勢，軟化點溫度有所升高。對不同程度的老化瀝青加入4%養護劑后，瀝青針入度值得到很大程度的提高，甚至超過未老化的瀝青；瀝青養護劑還會對老化瀝青的延度和軟化點有很好的恢復作用。

表1 不同程度老化瀝青的性能提升效果表

3.5 瀝青路面病害治理效果

本文通過對試驗段路面的構造深度、擺式摩擦系數、瀝青路面透水性、養護劑滲透深度等指標進行測定從而評價瀝青路面養護維修的效果[7]。

3.5.1 瀝青路面構造深度

對該試驗段路面養護維修前后的路面構造深度數據進行統計分析得到結果如圖4所示。由圖4可知，試驗段路面進行霧封層施工后，瀝青路面構造深度值均降低，其平均構造深度下降率約為18.23%。從圖4曲線的波動可以看出，霧封層施工后瀝青路面構造深度沿道路方向均呈現降低的趨勢，這表明霧封層施工后的路面的水平和垂直排水更加均勻，改善了雨后道路的積水狀況，提高了行車安全性。

3.5.2 瀝青路面擺式摩擦系數

利用擺式摩擦系數測定儀對霧封層施工前后路面摩擦系數進行測定，得到結果如圖5所示。由圖5可知，試驗路段進行霧封層施工后，部分路面摩擦系數降低，其平均下降率為3.91%。在樁號ZK103+200、ZK103+950處摩擦系數有所增加，有利于瀝青路面的行車安全。雖然該試驗路段整體路面摩擦系數有所降低，但經過霧封層處理后的路面摩擦系數滿足相關標準。

圖5 治理前后路面摩擦系數分布曲線圖

3.5.3 瀝青路面透水性

根據路面霧封層施工前后路面透水性數據繪制圖6。由圖6可知，經過霧封層處理后的瀝青路面滲透系數均滿足相關標準的要求。霧封層施工前后各斷面滲透系數差異性較大；霧封層施工后，由于路面被封閉，其滲透系數大大降低，平均降低率可達92.97%。瀝青路面滲透系數的減小可防止路面積水向瀝青路面內部滲透，降低了瀝青路面水損害可能性，延長了瀝青路面的使用壽命。

圖6 路面滲透系數分布曲線圖

3.5.4 養護劑滲透能力分析

從試驗路段中每隔50 m選取4個路面鉆芯，對鉆芯的養護劑滲透深度進行了檢測，得到養護劑滲透深度平均值如圖7所示。

圖7 養護劑滲透深度分布曲線圖

由圖7可知，霧封層養護劑的滲透效果良好，滲透深度可達5～7 mm。霧封層養護材料能有效改善老化瀝青，恢復瀝青的活性，使瀝青路面呈現出全新的面貌。

4 結語

本文總結分析了瀝青路面的常見病害，并對常見的瀝青路面養護維修手段及其適用性進行了研究。結合實際工程，對采用霧封層技術處理的瀝青路面進行了室內試驗和路面病害治理效果的研究，主要得出以下結論：

(1)采用霧封層技術對瀝青路面病害進行養護維修，不僅可以填補路面裂縫，防止瀝青路面進一步老化，還可以與老化的瀝青發生反應以修復其性能。作為新型路面養護維修技術，霧封層技術還具有成本低、施工技術簡單的優點，應推廣其在路面養護中的應用。

(2)通過室內試驗可知，瀝青路面養護劑極大程度上提高了老化瀝青的針入度，有效地提高了延度，降低了老化瀝青軟化點，對于老化瀝青具有良好的活化和恢復作用。

(3)霧封層能夠有效降低構造深度和透水系數，阻斷地表水向瀝青路面內部的滲透路徑，從根本上防止了瀝青路面產生水損害。霧封層會導致路面摩擦系數下降，但下降后路面摩擦系數值在規定范圍內。霧封層施工后，養護劑滲透到路面深處，使得瀝青路面顏色變暗，改善了瀝青路面的外觀。