1、华北水利水电学院论文1摘 要随着高速公路交通量日益增人，高速公路临着严峻的考验，很多高速公路路基、路而、桥涵、沿线设施等均呈现出定的早期破坏，而针对高速公路沥青路面的病害，我国主要采取抢救性养护措施，在病害出现时才不得不进行维修处治，导致病害发展越来越严重。再加上我国对高速公路路面的预防性养护一直不甚重视，养护技术、理论研究也相对滞后，其造成的主要后果是我国 92的高速公路路面寿命是 5-7 年，不及美国、加拿大沥青路面寿命的一半。为改变被动养护局面，避免“头痛医头、脚痛医脚”的弊端，高速公路应坚持实施预防性养护。预防性养护技术的研究和应用，对我国沥青路面养护有着重大意义。本文介绍了几种常用的
2、沥青路面预防性养护内容和特点，并对相关预防性养护技术措施进行了简单介绍。关键字：高速公路 预防性养护 技术AbstractWith the growing highway traffic by people with severe clinical test of highway, a lot of highway roadbed, the road, bridge, all showed the fixed facilities along the early damage, while for the Asphalt Pavement disease, chiefly conservati
3、on measures taken to salvage, when the disease had appeared Treatment for maintenance, leading to the development of more serious disease. In addition to the highway pavement in China has not paid much attention to preventive maintenance, conservation technology, theoretical research is lagging behi
4、nd its main consequences caused 92% of Chinas highway pavement life is 5-7 years, less than the United States, Canada half life of asphalt pavement. To change the passive situation of conservation, to avoid “stop-gap measures,“ the disadvantages of highway should adhere to the implementation of prev
5、entive maintenance. Preventive maintenance technology research and application of the bituminous pavement maintenance is of great significance. This article describes several 华北水利水电学院论文2common preventive maintenance of asphalt pavement content and features, and technical measures related to preventi
6、ve maintenance for a brief introduction.Keywords: Preventive Maintenance Technology of Highway第一章 绪论1.1 引言随着我国高速公路建设的迅猛发展，高速公路养护特别是沥青路面预防性养护工作正逐渐受到各级高速公路管理部门的高度重视。沥青路面的损坏总体可分为两大类：一类为结构性损坏，包括路面结构整体或其中一部分的损坏，使路面不能支承预定的荷载；另一类为功能性损坏，它可能不伴随结构性损坏而发生，但由于平整度和抗滑性能的下降，使其不再具有预定的功能，从而影响了行车质量。各种养护新工艺、新材料和新设备的不断涌
7、现和更新有力地推动了预防性养护技术的发展。如何科学、合理地进行高速公路养护，特别是沥青路面预防性养护，对保持路面的良好使用性能、相对延长路面的使用寿命并降低路面的寿命周期养护费用具有十分重要的现实意义。1.2 预防性养护基本概念2000 年 AASHTO 在描述预防性养护时对其的定义是：“公路预防性养护是一种有成本效益的处置计划策略，它针对已建的公路系统及其附属设施，延缓其发生破坏的时间，并保持或提高系统功能性能状况，但并不增加结构承载力。 ”通俗的讲，预防性养护实质上就是早期防御性养护，它的作用在于通过一些前置的措施方法，使道路及其构造物内部和外部的病害隐患与不利的条件得到遏制、改善，保证其
8、在正常的运营情况下，实现或延长设计使用寿命。必须明确的是，预防性养护仅仅适用路面表面层的修复，而不能解决结构上已存在的问题。沥青路面养护技术规范明确规定，对沥青路面必须进行预防性、经常性和周期性养护，这是针对沥青路面的工程特点而提出的。沥青路面一般在开放交通后不久，就会出现不同程度的损坏，主要是路面使用性能上。如果这些轻微的初始损坏得不到及时有效的预防性养护和维修，就可能加剧荷载、水、温度等对路面的不利影响，导致路面损坏迅速扩展，路面状况恶化加剧，严重时将导致路面结构的破坏，极大缩短路面寿命，更增加了后期维修费用。因此，必须进行预防性养护，以控制损坏的进一步发展，维持路面服务性能，延长路面寿命
9、。华北水利水电学院论文31.3 预防性养护的主要类型在预防性养护中使用的材料，其性能的好坏，直接关系到养护寿命的长短及资金投入的多少。因此，预防性养护材料是研究预防性养护技术的切入点，然而材料必须借助于一定的施工技术手段去实施。目前，国内外运用的预防性养护技术概括起来主要有裂缝填缝、表面封层、薄层照面三种类型。裂缝填缝针对于原路面的局部裂缝，如果没有伴随出现的较大范围的轻微网裂，只有少数几条可以明显区分的裂缝，裂缝填缝可以保持沥青路面的良好状况，防止因水的渗透使路面裂缝扩大，从而造成更加严重的坑槽等病害，裂缝填缝时常用的养护措施。根据工程养护实践，对沥青路面产生的裂缝及时选用性能优越的灌封密封
10、材料进行有效的填缝处理相当重要，及时对沥青路面裂缝实施有效地填缝可大大减少坑槽的形成和裂缝的进一步发展，有效的延缓道路使用功能的退化，防治路面状况指数（PCI 指数）迅速下降，从而使道路的使用寿命延长。表面封层技术根据实施的材料不同可以分为：雾封层、石屑封层、还原剂封层、稀浆封层、微表处等。雾封层是将雾化的乳化沥青喷洒到原沥青路面上，其目的是更新表面氧化的沥青、封填微小裂缝和空隙、路面防水以及抑制松散，一般期望使用寿命为 3-4 年。石屑封层是在沥青路面表面上喷洒一层沥青材料（通常使用乳化沥青） ，紧接着撒布砂、单粒径或适当级配的集料来覆盖，紧跟着进行碾压的表面处置技术。它一般应用在低交通量的
11、道路上，通常作为无荷载裂缝路面的封层或者改善抗滑阻力，主要起到防止水分的渗入，改善路面抗滑性能和耐磨性，提高路面使用性能的作用。还原剂封层是将具有使老化沥青的性能部分恢复或者全部恢复的还原剂喷洒到老化的沥青路面上，通过还原剂的渗透作用，渗入到沥青一定深度处，与已经老化的沥青膏体发生聚合作用，使老化沥青的组分发生你想变化，回复柔韧性减少脆性，同时保护尚未老化的沥青，使之延缓老化，适用于原路面在老化过程中由于光照、温度、行车荷载等作用造成的沥青路面老化明显，路面出现大范围的轻微网裂、局部松散的路面稀浆封层技术作为微表处技术的基础，主要应用于低等级的公路，而微表处技术则广泛应用于高等级公路的养护中，
12、在欧美发达国家的高等级公路维修中得到广泛应用。该技术可以有效地防治路表水的下渗，提高路面抗磨耗性能和抗滑性能，并同时完成对原路面的车辙的修复，可在施工后 1-2h 内开放交通，较少施工对交通的影响。同步碎石封层技术近几年也有很大的发展，它是对石屑封层技术的改良，采用专门华北水利水电学院论文4设备即同步碎石封层车将碎石机粘结材料同步铺撒在路面上，通过自然的行车碾压作用，行程单层沥青磨耗层，这种技术能有效的治愈路面松散、轻微网裂、车辙、沉陷等病害，使路面具有良好的抗滑性能和防水性能。薄层罩面按照实施方法的不同可以分为冷薄面罩层和热薄面罩层两类。冷薄面罩层在常温下就可以实施施工，不需要对材料进行加热
13、，具有施工方便、快捷、中断交通时间短等优点，目前应用较多的冷薄面罩层工艺的技术主要是乳化沥青或乳化改性沥青混合料。热薄面罩层相对于冷薄面罩层而言需要对材料进行加热，然后施工。热薄面罩层按照级配类型不同可以分为开级配、密集配、间断级配。以上三种预防性养护方法如果从材料和工艺角度分析，进一步分为以下四种类型：裂缝填缝类、表层涂刷型封层类、封层类、罩面类，以下分四种介绍。第二章 预防性养护方法2.2 裂缝填缝类预防性养护方法裂缝填缝时常用的养护措施，能有效裂缝填缝，防止水的渗透导致路面裂缝扩大，避免造成更加严重的坑槽等病害，从而减缓道路使用功能的退化，防止路面状况指数（PCI）迅速下降，延长道路使用
14、寿命。裂缝是沥青路面常见的一种病害，从用户工艺的角度来看，裂缝按其缝宽分为微裂缝或发裂（2mm 以下） 、微小裂缝（2-6mm） 、小裂缝（6-12.7mm） 、中裂缝（12.7-25mm） 、大裂缝（25mm 以上） ，其中 6mm 以内的裂缝属于预防性养护的范围。裂缝填缝时道路养护最经济的方法之一，为避免由于水的渗透对道路造成的破坏，填缝裂缝是绝对必要的，使用恰当的技术能确保裂缝填缝的有效性，从而大大延长道路的使用寿命。对于发裂来说一般不须做处理，如在单位面积内的发裂十分多，则可以在其上进行表面封层的处理；2-6mm 的微小裂缝由于尚未发生结构性破坏，通常不对裂缝进行更多的处理，只在表面上
15、走贴缝式的处理，其目的是防止由于雨水、冰雪通过裂缝向下渗入致使裂缝继续扩大。6mm 以下的微小裂缝，尤其是 2mm 以下的微小裂缝用普通的热沥青或乳化沥青进行密封处理，由于很难深入裂缝深处，封层的厚度又很薄，不易取得良好的效果，因而通常不做任何处理。目前普遍采用的裂缝填缝材料可分成三种类型：第一类是热灌式橡胶的沥青。因其价格低廉，对施工要求不苛刻而广泛采用，主要华北水利水电学院论文5工艺包括普通热沥青灌缝，改性热沥青灌缝。第二类是有机硅树脂。由于其粘度太大，不宜充分渗入裂缝，且对施工条件要求苛刻，既费时又昂贵，故大多用密封新建混凝土路面的接缝。第三类是冷灌式填缝料。以乳化的沥青为基本物质的填缝
16、料其受限制条件较少，不需要加热使用，可用在潮湿的路面、有灰尘的壁面，冷灌式填缝料的典型材料是乳化沥青材料和改性乳化沥青。2.2.1 普通热沥青或改性热沥青灌缝沥青具有黏弹性，可以保证封堵裂缝，防止水分的进入，灌缝的沥青通常采用重交通 AH-90 号基质沥青，有时为保证较好的封堵效果，也可采用软化点较高、粘附性较好、问感性较好的改性沥青。具体做法是：将沥青加热到 150-160后直接灌入裂缝中，待沥青温度降低到常温后即可开放交通。此方法简单，投入的设备和人员较少，修补费用较低，速度较快。但存在以下缺点：（1）由于裂缝不清扫，裂缝两侧粘结不牢固，通常第二年需要小红心灌注，造成费用累计增加；（2）夏
17、季高温时，沥青体积膨胀溢出路面被行车带走，既污染路面影响路面美观又使的封缝材料流失；（3）冬季低温时，沥青容易发生脆段而失去封缝作用；（4）未经开槽处理，使得裂缝灌入深度低。2.2.2 溶剂型常温改性沥青材料灌缝溶剂型改性沥青，就是在普通沥青中加入 SBR 等改性剂改性而成的，常温下具有流动性，施工时不需要加热，具有良好的低温稳定性和渗透性，这种方法的优点是设备比较简单每套设备一天可完成 800-1000m 灌缝，灌缝效果较好，寿命在 3-5 年。缺点是材料较贵，约为 8000-10000 元|t 。具体方法是将溶剂型改性沥青盛入改装过的煤气罐，加压至4MPa，向裂缝中灌入，一般灌缝 2-3
18、遍，撒细砂抹平，即可开放交通。2.2.3 灌封胶处理裂缝灌封胶根据材料组成和性质划分分为两类：一类为沥青改性类，另一类为化工胶类。在选择材料时，应根据产品特点和所在地区的气候条件、养护道路的情况等综合考虑选定，已获得最佳的使用效果。比较常见的是选用多种高分子聚合物等成分加工而成的沥青橡胶类灌缝胶，具有粘结能力强、弹性好、拉伸量大、不溶于水、不渗水、高温时不流淌、低温时不断裂和耐久性好等性能。施工工艺为：半幅封闭交通施工放样裂缝开槽清槽加热灌封胶灌缝贴缝失黏养护修缮清理现场开放交通。华北水利水电学院论文62.3 表面涂刷型预防性养护方法雾封层和还原剂封层从施工角度来看，主要采用喷洒的施工方法，在
19、沥青路面表面增加一个薄薄的养护层来达到防水、封层、抗老化等预防性养护的目的，只不过是喷涂的材料不同， 因此，将采用 这种技术的材料统称为表面涂刷型预防性养护，相应的技术方法称为表面涂刷封层技术。表面涂刷型预防性养护材料具有一些共同的特点：（1）抗老化性能 能使经过受紫外线长时间照射已经部分老化的沥青路面恢复柔韧性，并能够保护未老化部分的沥青，起到延缓或防止其老化的作用。（2）防止渗水功能 由于沥青路面在设计、施工方面的不合理以及使用过程中又是露天，受雨水、雪等自然灾害的影响及行车荷载的碾压，路面表层的空隙率加大，会形成许多微小裂缝，路面上的积水如果不能及时排走必然会通过这些微小的裂缝或混合料空
20、隙进入到路面结构层内部，侵蚀结构层，造成结构层强度降低，形成所谓的水损害。因此，预防性养护材料必须能够起到保护内部结构，防止渗水的作用。（3）耐油污性能 检修中或行驶中的车辆因漏油而污染路面，腐蚀沥青混合料，使路面耐久性受到严重影响，因此需要提高路面的耐油污性能。（4）抗滑耐磨耗性能 已建成的路面，由于车轮的磨耗、冲击等作用，会使路面的构造深度降低，车轮和路面结构层的摩擦力降低，从而影响行车的安全性。表面涂刷型预防性养护材料由于在涂层硬化前铺了一层砂，因而大大的提高了原有路面的抗滑性能。表面涂刷型预防性养护处理使用方便，所有施工机械也可以适当降低要求，施工机械条件不受限制时最好采用机械喷洒的方
21、法，这样可以保证所喷洒材料的均匀性，在施工条件受到限制时也可以采用人工刷涂的方法，但这种方式没有机械喷洒好。2.3.1 雾封层雾封层就是利用专用雾封层撒布车在沥青表面上喷洒一层薄薄的、高渗透性乳化沥青或改性沥青，以形成一层严密的防水层将路面封闭，起到隔水、防渗、保护路面功能的作用，能够最大限度的减少路面造成的水损坏，加大沥青路面集料间的粘结力，由此华北水利水电学院论文7达到延长路面使用寿命和节约养护资金的目的。雾封层采用沥青撒布车一次性施工，要求喷洒层与下面层接触紧密、均匀，并具有良好的抗磨耗能力。雾封层一般用于轻度到中度细料损失或松散的道路，对于开级配混合料出现松散时，雾封层可有效解决，无论
22、低交通量道路还是高交通量道路均可使用雾封层。经过雾封层处理后，由于所用材料流动性比较大，可通过空隙或裂缝渗入到混合料中，对路面进行“输血” ，从而恢复路表沥青粘附力，填补微小裂缝和空隙，防止路表水下渗，更新和保护旧沥青氧化路面，是低温下的路面免受损害；加深沥青路面的颜色；防止开级配路面的松散；将路面性能维持 2-3 年，提高道路的经济效益。2.3.2 还原剂封层还原剂封层就是将专门研制的还原剂或再生剂通过一定的技术手段喷洒在已经老化的沥青路面上，其目的是更新和还原已经老化的沥青膏体，同时保护尚未老化的那部分沥青，使其维持原有性能，延缓老化时间。还原剂封层主要有 TL-2000 聚合路面强化剂、
23、沥再生、魁道沥青复原剂 CAP、ERA-C 型沥青再生剂、STAR-SEAL Supreme 封涂层等。2.4 封层类预防性养护方法石屑封层、同步碎石封层、稀浆封层、微表处等作为表面封层类，从施工方法上讲有别于表面涂刷型预防性养护材料，是将预先设计好的配合比通过专门的拌合摊铺等机械将砂石粘结材料组成的混合料铺设在原沥青路面上，形成一层沥青磨耗层， ，一般摊铺厚度不大，主要起到增加沥青路面的抗磨耐磨耗性能、提高平整度、提高路面防渗水性能等的作用。2.4.1 石屑封层单层的石屑封层是最早出现的预防性养护技术，其施工方法是在沥青路面上喷洒一层沥青材料，并紧接着进行碾压。石屑封层是一种铺设简单易行、价
24、格低廉的养护方法。它的缺点是要有较长的初期养护时间，高速行驶时噪声过大，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、挡风玻璃上，集料的损坏还会导致抗滑性能的衰减，所有一般很少用在大交通流量和高速行驶的公路上。2.4.2 同步石屑封层同步石屑封层技术是一种路面养护新技术，最大的有点是同步喷洒粘结材料和石料，实现喷洒到路面的高温粘结材料在不降低温度的条件下及时与碎石结合的效果，它将粘结剂的喷洒和集料散步两道程序集中在一台车上同时进行。这样做的好处是促使碎石颗华北水利水电学院论文8粒立即与刚喷洒的粘结剂相接处，由于热沥青或乳化沥青的流动性较好而是石屑能更深的埋入粘结剂内，并更好的深入
25、到沥青路面的裂缝中。同步石屑封层技术最主要的特点是：同步石屑封层实质上是靠一定厚度的沥青膜粘结的超薄沥青表面处治层，能增加路面的抗滑性能、治愈路面龟网裂、减少路面反射裂缝、提高路面防渗水性能，用于道路路面养护科延长路面使用寿命；同步石屑封层可以大大的提高原路面的摩擦系数，即增加路面抗滑性能，并使路面的平整度得到一定程度的恢复；通过采用局部多层摊铺不同粒径石料的的施工方法，同步石屑封层能有效治愈深达 10mm 以上的车辙、沉陷等病害，这是其他用户纷纷无法比拟的。同步石屑封层技术缩短了粘结剂与集料撒布之间的间隔，增加了集料颗粒与粘结剂的裹覆面积，更易保证它们之间稳定的比例关系，提高了作业效率，减少
26、了设备配置，降低了施工成本，可以广泛应用在各等级沥青路面上。沥青路面经过同步碎石封层处理后，是沥青路面有良好的抗滑性能和防渗水性能，能有效治愈路面松散、轻微网裂、车辙、沉陷等病害，主要用于道路的预防性养护和修复性养护中。2.5 罩面类预防性养护方法薄层罩面作为一项预防性养护技术，给原沥青路面提供了一种崭新的表层，是远沥青路面的平整度大大增加，减少了行车震动，减少了行车对沥青路面的激振破坏并增加了行车舒适性；恢复了表面的粗糙度，使抗滑性能提高，增加了行车的安全性；使原路面的表面破坏都得到了一定程度的治理，并延长路面使用寿命。薄层沥青混凝土面层被定义为，用摊铺机摊铺和用压路机碾压的单层沥青混合料。
27、薄层罩面的代表厚度是 15-30mm，一般为 20mm 左右，在局部面积上可以摊铺的较厚，混合料宜选用间断级配、改性沥青或其它添加剂，以提高罩面层的水稳性。罩面层的厚度宜根据路面的等级、交通量的大小、道路等级、道路的功能要求等综合确定。薄层罩面用于沥青路面的预防性养护，主要优点是：（1）服务寿命长；（2）能承受重载交通和稿件应力；（3）表面平整度性能好；（4）可被铺成需要的厚度、纵坡度和横坡度；（5）中断交通时间短。薄层罩面按照所采取的施工方法不同，可以分为冷薄层罩面、热薄层罩面、温薄层罩面三种。华北水利水电学院论文92.5.1 冷薄层罩面冷薄层罩面就是将乳化沥青或者改性乳化沥青和砂石材料在常
28、温下拌合均匀、摊铺、压实的一种工艺。具有以下优点：（1）节约能源 由于混合料拌合是砂石不需要加热，因而可以大大的节省燃料，虽然生成乳化沥青也需要将沥青加热，但所需消耗的热量与加热混合料所需的热量明显不同。（2）延长施工季节 在潮湿的雨季和阴冷的秋冬季节，沥青路面常易出现病害，可以在发现病害后及时的处理，不必等到夏季在进行处理，从而争取了施工时间。（3）节省沥青用量 阳离子乳化沥青与石料油良好的粘附性，沥青用量可以减少 10-20%。（4）减少污染，保护环境 乳化沥青混合料拌合、生产在常温下，因而没有烟气和粉尘排放，对环境不会造成污染。2.5.2 热薄层罩面热薄层罩面是一种很早采用的传统预防性养
29、护方法，它是在原有路面的加铺一层厚度不超过 2.5cm 的热拌沥青混合料。热薄层罩面可以有效的防止品质正在下降的路面继续恶化，改善路面平整度、恢复路表面得抗滑阻力，校正立面的轮廓对路面有一定的补强作用。热薄层罩面具有服务寿命长；使用性能好，能承受重载交通；铺筑厚度、纵坡度和横坡度可以根据需要随时调整并压实成平整、耐久的表层。2.5.3 温拌沥青混合料罩面热拌沥青混合料技术成熟，但在拌合、运输和摊铺的过程中沥青挥发出来的沥青烟直接排放到空气中对环境和作业人员造成伤害，再加上加热的过程中温度高所造成的路面使用性能下降，这些问题都要考虑。冷拌沥青混合料虽然在环保、能耗上具有一定优势，但是其路面使用性
30、能较热拌沥青混合料有一定的差距，因此不能满足高等级路面，只是用于低交通量的道路上。为了寻求具有两者优点的沥青混合料，近年来出现了温拌沥青混合料。所谓温拌沥青混合料就是一种介于热拌沥青混合料（150-180）和冷拌沥青混合料（10-40）之间，性能到达或接近热拌沥青混合料的新型混合料。温拌沥青混华北水利水电学院论文10合料与热拌沥青混合料相比，减少能量消耗、节约能源 30%左右，减少沥青烟的排放，降低施工中的环境污染和对人员造成的所害，减轻热拌过程中的沥青老化，延长沥青路面使用寿命。2.6 各类预防性养护小结现将上述各类预防性养护方法特点及使用对象归纳，如下表：预防性养护方法 特点或使用性能 适
31、用对象普通（改性）沥青灌缝操作简单，费用低，灌缝效果不能得到很好的保证沥青路面的横缝、纵缝溶剂型改性沥青灌缝无须加热，具有良好的低温稳定性和渗透性较冷地区的灌缝裂缝填缝类灌缝胶（密封胶）灌缝粘结能力强、弹性好、不渗水、高温不流淌、低温不脆断和耐久性好裂缝不规则且较大，交通量较大的路段雾封层 填补微小裂缝空隙，防止路表水下渗处理沥青路面的渗水问题TL-2000 聚合路面强化剂具有一定弹性和塑性的共聚沥青混合物，对老化的沥青路面油还原再生的作用，防止紫外线对沥青路面辐射将要生产或已经出现水损害征兆的沥青路面以及有一定使用年限、沥青层已经老化的沥青路面表面的防水等沥再生在沥青路表面形成密封层，抵御水、阳光、化学物品等对沥青路面的侵蚀老化严重，缺乏粘结力且使用过一定时间的沥青面层或有水损害征兆的面层魁道沥青复原剂激活老化的沥青胶质和恢复其原有活性、粘结性和弹性，使老化沥青路面形成新的保护层沥青路面老化、水损害、微裂缝等病害有比较明显的实施效果ERA-C 型沥青再生剂具有高强的粘结性、良好的流动性、高度的渗透性、致密的防水性微裂缝较多，有轻微网裂，水损害较严重表面涂刷喷洒类STAR-SEAL Supreme 封防水性能好，抗油污污染等的侵蚀能力强，抗滑性能和耐久性都得到提高摩擦系数不够，需要提高耐摩擦性能，同时有防水要求和内油污要求的沥青路面
