专家谈沥青路面养护技术的发展方向和未来

1、专家谈沥青路面养护技术的发展方向和未来摘要：沥青路面优越的性能越来越多地受到广泛使用，对沥青路 面养护方面越来越多的受到关注。沥青路面在交通载荷和气候影响的作用下，随着时间的推 移，路面状况和服务能力将逐渐恶化。为了保持沥青路面的使用 性能和延长其使用寿命，在寿命周期各个不同阶段需要采用不同 的养护维修措施。沥青路面的养护维修工作对保持路面的服务能 力.延长寿命周期，改善噪音、振动等对周边环境的污染有着重 要的作用。在我国高速公路建设初期.路面养护的工作量不是很 大.人们容易产生重建设、轻养护的思想.但随着我国公路建设 的重点逐步向中、西部地区转移.在发达的东南沿海地区将迎来 一个路面养护维修

2、的高潮，因而养护维修技术正日益成为人们关 注的热点。1沥青路面养护维修作业的分类我国现行的沥青路面养护技术规范通常根据工程量的规模 大小、技术的难易程度将沥青路面的养护维修作业分为保养小 修、中修、大修、改善（改建）等四类，这种分类方法是2O世纪 5O年代从前苏联的有关规范中引进的。至今已沿用了近5O年。 随着路面养护维修技术在材料、工艺、设备方面的不断发展和进 步，这种分类方法已经很难反映出现代路面养护维修技术的特点 和要求.难以与现代养护维修技术的发展相适应。其主要有以下 几个缺点。1现行分类方法的核心是“修理”在四个级别的作业中， 都是以修理作业量的大小为标志的，即使是保养小修作业中的保

3、 养也只是路容、路貌的日常养护工作，并未涉及路面的养护作业。 但是在现代的养护维修技术中.一个重要的观念是立足于“预防” 预防性的养护技术在近2O年来得到了很大的发展，而在现行的 规范中却没有对“预防”这个概念的反映。2现行分类方法给人们一个概念.似乎技术难易程度是 与修理工作量成正比的，即保养小修要比中修容易，而中修则比 大修容易。这在以小型机具为主的养护维修中或许是正确的，但 现代养护维修技术的发展已经打破了这种界限.某些养护技术的 技术含量和难度并不比有些修理作业低。正是由于以工作量来划 分，现行的规范中只能将稀浆封层这样的养护技术列进中修工程 的范畴.这就容易引起概念上的混淆。1. 3

4、现行的分类方法在经费的定额上也做出了界定.似乎 养护经费的定额应该是最低的.然后依次是小修、中修、大修， 并由此规定了审批计划、管理部门的相应层次，这就为现代养护 技术的引入和应用设置了经费的障碍，显然对我国养护技术的发 展不利。现行分类方法所反映的并不仅仅是一个分类的方法问题。其实质是反映了一种“重修理、轻预防”的观念问题。更为合理的 分类方法应该是根据病害的类型、路面损害的程度.以及所需采 用养护维修措施的性质和功能来对养护维修作业进行分类。美国等西方国家将沥青路面的养护维修作业分为：预防性 养护、修复性养护、路面翻修、路面重建等四类.这种分类方法 的核心是作业的功能和目的，不仅在概念上十

5、分清晰，而且有很 强的目的性和针对性。预防性养护，是指那些带有保护路面、防止病害进一步扩 展和减缓路面使用性能的恶化速率以及以延长路面使用寿命为 目的的养护作业，它通常用于没有发生损坏或只有轻微缺陷与病 害迹象的路面。预防性养护没有路面补强的功能，因而不应期望 预防性养护具有改善路面强度和承载能力的作用。修复性养护，是指那些用来修复路面局部损害或某种特定 病害的养护作业.它通常用于路面已经发生局部的结构性损 坏.但还没有波及全局的场合。路面翻修，是指路面的损坏已经波及路面的大部分面积.使 之发生全面性的结构性损坏.从而需要在一定的程度上进行面层 的再生和重铺的修理作业。路面重建。是指当路面的损

6、坏由于没有及时进行翻修、补 强而使整个路面各结构层发生结构性损坏，这时不仅路面的面 层.而且它的基层和底基层，甚至路基也需要进行翻修，这样的 养护维修作业称为重建.当路基也需翻修时则称为道路的重 建。2预防性养护技术在老路面上敷设一层防护层来保护原有路面的方法很早以 前就有，但是预防性养护作为一个完整的概念出现在2O世纪8 O年代，它是许多国家在公路网重建过程中总结了以往经验教训 后提出来的。预防性养护的重要意义体现在四个方面：保持路面 良好的使用性能；延长路面的使用寿命;减少路面寿命周期费用： 节约养护维修成本。它是一种费用效益十分明显的养护措施。美国在20世纪80年代开始进行大规模路网重建

7、工程时， 面对未来公路交通日益强化的挑战，于1987年启动了一个庞大 的战略性公路研究项目(SHRP)，其中第三个子项目“养护费用效 益”就是专门从改善费用效益的角度来研究养护技术的，它包括 了两个主要研究课题H101和H106，前者的研究对象是四种预 防性养护技术.后者的研究对象则是坑洞修补和裂缝(接缝)填封 等两种修复性的养护方法。1993年SHRP计划结束之后.SHR P第二个子项目“路面长期性能”仍在FHWA的监督下成为一个新 的为期20年的“路面长期性能研究计划”继续进行.其中有关柔 性路面的养护课题SPS3作为H101课题的延伸和LTPP计划的 一部分，已于1998年完成了第一个五

8、年的跟踪研究。SHRP H101和LTPP SPS3课题的一个重要研究成果， 就是明确了预防性养护在延长路面寿命周期、节约寿命周期费用 方面的良好费用效益。通过路面使用性能的衰减与养护维修费用 的分析和比较.路面经过四次预防性养护而终结其寿命周期，可 延长使用寿命15年：养护维修工程总费用可节省约45%。正是由于预防性养护的巨大经济和社会效益，使这一技术 得到了迅速发展。目前广泛应用的预防性养护技术主要有表面封 层、裂缝填封和薄层罩面三种类型。1表面封层表面封层是一层用连续方式敷设在整个路表面上的养护 层。封层材料可以是单独的沥青或其他封层剂，也可以是沥青与 集料组成的混合料。表面封层用于解决

9、的养护问题主要有：复原 或延缓表层沥青材料的氧化（老化）；重新建立路面抗滑阻力：密 封表面的微小裂缝，防止水从表面渗入路面结构层；防止集料从 表面脱落、崩散。目前常用的表面封层技术有雾状封层、还原剂 封层、石屑封层、稀浆封层（微表封层）等。雾状封层和还原剂封层：此类封层是将雾状的乳化沥青或 专门的再生剂喷洒在老化的沥青路面上（专用的再生剂要求渗入 路面6cm左右）,其目的是更新和还原路表面已氧化的沥青膏体。 雾状封层和还原剂封层有一些共同的特点：施工后需要较长的时 间才能开放交通，必须严格掌握单位面积的喷洒量.喷洒量过多 会在路表面形成一层薄膜而使路面丧失磨擦阻力，必要时需用铺 砂的方法来改善

10、其抗滑阻力。由于上述原因.雾状封层和还原剂 封层通常主要用于低交通流量、低速的道路和停车场上。石屑封层：石屑封层是最早出现的预防性养护技术，其施 工方法是在路面上喷洒一层沥青材料（热沥青、轻质沥青、乳化 沥青等），紧接着散布砂子、石屑或适当级配的集料，并紧跟着 进行碾压。石屑封层是一种敷设简单易行、价格低廉的养护方法。 它的缺点是要有较长的初期养护时间，汽车高速行驶时噪音过 大，路面上的松散集料还会被高速行驶的车轮带出而撞击、粘附 在车身和挡风玻璃上，集料的丧失还会导致抗滑能力的衰减，所 以一般很少用在大交通流量和高速行驶的道路上。稀浆封层(微表封层)：稀浆封层是一种由乳化沥青、破碎的 集料、

11、矿粉、水和添加剂组成的稀浆状的混合料。它在搅拌均匀 后被摊铺到原有的沥青路面上形成一层与原路面接合牢固、具有 抗磨表面结构的均匀养护层。微表封层是在乳化沥青稀浆封层基 础上发展起来的，它是由慢裂快凝的高分子聚合物改性乳化沥 青、100%破碎的集料、矿粉、水和添加剂组成的稀浆混合料。 微表封层的厚度可达10mm 15mm.抗滑阻力和抗磨耐久性也 比普通的稀浆封层更好，并可具有某些修复性的功能.例如用于 修补车辙、轻度松散、泛油等病害的校正。稀浆封层尤其是微表 封层。由于其良好的抗滑性能以及快速凝固成型、早期开放交通 的特性，省去了喷洒和碾压工序，一台机械即可连续作业。由于 其简单的施工过程和很高

12、的生产效率，因而更加适用于大交通流 量和高速行驶的道路上。2裂缝填封裂缝是沥青路面的一种常见病害，从养护工艺角度看.按 缝宽可以分为发裂(2mm以下)，微小裂缝(2mm6mm)、小裂 缝(2mm 12. 7mm)、中裂缝(12. 7mm 25mm)、大裂缝(2 5mm )。对于发裂来说一般不需要做处理，除非在单位面积内发 裂十分多，则可以在其上做表面封层处理。6mm以下的微小裂 缝由于尚未发生结构性损坏.通常不对裂缝做更多的处理.而只 是在表面上作贴封式封面，目的是防止由于雨水、冰雪通过裂 缝向下渗入而继续扩大，因而属于预防性养护的范畴。宽度在6 mm12. 7mm的小裂缝因尚未造成严重的结构

13、性破坏。因此 常将它们的处理归人预防性养护。此类裂缝通常需要进行扩缝处 理。有时也将其归人修复性处理的范畴。路面出现中、大裂缝时 表明路面已发生比较严重的局部损坏。而且往往带有严重的剥 落。对它们的修补类似于坑槽的修补，已经属于修复性养护的范 畴了。小裂缝的填封是一种经常遇到的沥青路面养护作业，正确 的填封工艺对填封的寿命有着很大影响。影响寿命的工艺因素主 要是：施工气温；裂缝是否做了清洁、干燥处理。裂缝填封的方 式较多。其中方槽有贴封和浅槽无贴封的效果最好。效果最差的 是无槽贴封和方槽无贴封。因此，先进的裂缝填封工艺通常是由 开槽、热空气清理和干燥、压力灌入填封材料、撒砂封边等工序 组成的。

14、2. 3薄层罩面薄层罩面也是一种很早采用的传统的预防性养护方法。它 是在原有路面上加铺一层厚度不超过2. 5cm的热沥青混合料。 薄层罩面可以有效防止品质正在下降的路面继续恶化。改善其平 整度，恢复它的抗滑阻力，校正路面的轮廓。对路面有一定的补 强作用，但在多数情况下费用效益较其他预防性养护方法要差。 薄层罩面在施工中最大的困难是由于层面较薄、容易冷却又不宜 使用振动压路机。因而不易达到较高的密实度，因此正确的混合 料设计、温度控制、碾压工艺和压路机选型显得尤为重要。3修复性养护技术修复性养护主要包括路面的局部翻修和坑洞修补两类。前 者与路面表层翻修并无本质的区别.后者则是修复沥青路面局部 面

15、积损坏最常进行的作业。1坑洞修补工艺从修补寿命的长短来分，坑洞修补工艺可分为应急性修补、 半永久性和永久性修补三种；从修补的施工方法来分，则有冷态 修补和热态修补。其中应急性修补是指为了不使坑洞继续扩大或 从保证行车安全的角度出发采取的临时性修补措施。通常在对坑 洞稍做清理后，即可将修补材料填入坑中。不做切边处理也没有 专门的清洁和压实、封边工序，这样的修补方法只能维持13 个月的时间；半永久性修补是指那些采用冷态修补的方法。其工 艺通常包括切边（小坑洞也可不切边）、清理松散材料、填人冷补 材料或填入集料后灌入乳化沥青再撒砂压实。这种方法一般能保 持712个月的寿命;永久性修补是指那些按照严格

16、步骤进行的 热补工艺，此类修补寿命可达两年以上。坑洞的修补工艺对修补寿命有着很大影响。影响修补牢固性的因素主要有：施工气温；坑洞内部与周边薄弱路面是否经过 清理、干燥；坑底、侧壁是否覆盖粘结剂；修补材料是否充分压 实；是否进行封边处理。坑洞修补是一项难度很大又费工费时的 作业，它的难点主要有三个方面：一是如何保证修补材料与洞壁 有牢固的结合；二是如何保证修补后的路面平整且与周围路面保 持在同一水平上。围绕着如何提高修补质量和效率，坑洞修补工 艺在近十余年来有了不少新的发展。出现了加热修补和压力喷射 修补等一些新的工艺方法，前者是对传统热补工艺的改进，后者 则是对冷补工艺的改进。加热修补通过对洞

17、壁与周围路面的加热 来软化沥青混合料并使修补材料与周边材料融合，从而改善两者 之间的结合。虽然一些养护公司称该工艺不需要作切边处理。但 是实践结果表明。由于坑洞周边原路面处在半损坏的状态.对原 路面的加热不可能完全融合损坏的混合料。因而向坑洞直接填补 新料的工艺往往得不到良好的效果。正确的做法是将周边旧料耙 松，与新料混合后再填补压实。用加压的方式也可促使新料与 旧料之间的结合。2坑洞修补设备传统的综合养护车实施的是标准的热补工艺，车上除热混 合料的贮存、保温、加热系统外。其他工作主要靠手扶式工具来 完成。现代综合养护车近几年的发展是增加了再生、加热、搅拌 的功能。坑洞加热修补机的关键技术是对

18、路面和坑洞的加热。主 要有红外线加热板加热和丙烷火焰间歇加热等两种方式。压力喷 补机的关键技术是对集料、乳化沥青的喷射、混合和裹覆，可分 为单喷嘴和多喷嘴两种类型。上述两种坑洞修补机的技术仍在继 续改进和完善之中。4沥青路面养护技术发展的新方向沥青路面的养护技术仍将沿着材料、工艺、设备三个方面 向前发展。1养护材料的新发展材料方面的创新和突破。一直是带动养护工艺和设备发展 的重要动力。从历史的发展看，作为养护核心材料的沥青，一直 向乳化沥青和改性沥青两个方向发展。乳化沥青的应用使各种预 防性养护工作可以从热态施工的方法转变为冷态施工；改性沥青 和改性乳化沥青的应用。引伸出了改性雾状封层、改性石

19、屑封层、 改性稀浆封层、改性薄层罩面，它们的性能和效率都得到了很大 提高。橡胶沥青或称沥青橡胶又是一种可望在近期内在养护维修 领域获得推广应用的新材料。废旧橡胶中含有SBR、天然橡胶、 碳黑等多种高分子聚合物。其中主要成份是SBR。因此。在沥 青中加入废旧橡胶粉既可起到沥青改性的作用。同时又具有经济 和环保上的价值。橡胶沥青的优点是：可以掺人20%以上的橡 胶粉，对粘结剂具有抗氧化和延缓老化的作用。大大提高粘结剂 的粘度和粘弹性。并提高了它的软化点：改善混合料的高温敏感 性和低温抗裂性，并降低路面的噪音.可容许更多地增大粘结剂 含量和采用更厚的沥青膜厚度。由于橡胶沥青制作工艺困难、成 本较高。

20、因此影响了它的推广应用，近些年来已出现了一些温式 和干式的制作新工艺.随着这些新工艺专利的失效。橡胶沥青将 会获得更快的广泛应用。目前在裂缝和接缝填封中。橡胶沥青已 经成为主要的材料，橡胶沥青在薄层罩面和OGFG路面中以及 作为沥青水泥混凝土复合路面的应力缓冲层也获得了较多的应 用。橡胶沥青进一步的发展是乳化橡胶沥青，它的成功将有力地 推动各种预防性养护技术的发展方向。在坑洞修补材料方面，冷态补坑材料一直是人们追逐的热 点。目前一些建立在高分子聚合物和轻质沥青基础上的冷补材料 已可接近永久性修补的要求。2养护工艺的新发展养护工艺当今和未来的趋势将主要沿着以下方向发展：a）随着材料性能的不断提高。养护工艺将进一步向冷态施工 的方向发展：b）利用科学手段。采用不同工序复合或多种工艺的复合整合 出养护技术的新工艺.来提高养