湖北省交通运输厅京珠高速公路管理处
摘要：研究开发沥青路面预防性养护技术与管理模式，实施路面预防性养护管理是我国高速公路发展的迫切需要。文章论述了路面预防性养护的概念和意义，分析了高速路公路沥青路面破坏原因，列举了湖北京港澳高速公路采取的沥青路面预防性养护措施，重点介绍了CAP含砂雾封层养护技术。
关键词：高速公路；沥青路面；路面养护；CAP含砂雾封层养护技术
一、路面预防性养护的概念和意义
（一）路面预防性养护的概念
1、所谓路面预防性养护，即通过定期路况调查，及时发现路面轻微破损与病害迹象，分析研究其产生原因，对症采取保护性养护措施，防止微小病害进一步扩大，以减缓路面使用性能恶化速度，使路面始终处于良好的服务状态。高速公路实施路面预防性养护，能及时修复路面微小病害，防止水分侵入破坏路基，使路面整体结构始终得到保护，不致产生严重损伤，从而减少铣刨、翻修次数，大大节省大修费用，并延长路面使用寿命，保持路面良好的服务状态，所以研究开发高速公路路面预防性养护技术，实施路面预防性养护是高速公路发展的迫切需要。
2、预防性养护是那些带有保护路面和以减缓路面使用性能恶化速率为目的的重要技术措施，它可以延缓由于交通和环境荷载作用而引起的路面使用质量的下降，并延长使用周期。预防性养护分为初期保养、日常保养和预防性季节保养。
3、《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。
（二）路面预防性养护的意义
1、预防性养护是针对道路尚未出现严重的破坏，一般是在道路投入5～7年后进行，其养护的目的是改善和恢复路面表面功能，防止病害的进一步恶化。国外的经验表明，采取有效的预防性养护措施不但可以提高道路的使用品质，而且还具有良好的经济效益，大大延长道路使用年限，可节约养护资金多达50％以上。
2、高速公路养护的目的是经常保持路况完好，维护高速公路的正常使用功能，消除使用中出现的病害、隐患，延长其使用寿命。如果公路缺养、失养，路况必然很快下降，道路通行就必然受阻。因此，必须高度重视养护工作。而在整个养护工作中，路面养护是高速公路养护工作的中心环节，路面养护质量是公路养护质量考核的首要对象，这是因为路面是直接承受行车荷载和自然因素作用的结构层，关系着行车是否安全、快速、经济和舒适。
湖北京港澳高速公路全线通车已11年，是半刚性基层加高级沥青混凝土面层结构，这条高速公路建成后，受交通量迅速增长、车辆大型化、超载严重、行驶渠道化及水损坏等影响，路面发生了不同程度的早期损坏，导致养护任务艰巨。
3、另外，随着用时间的延长必然会带来路面不断的损坏，养护工程量将越来越大。可以预计今后一个时期，湖北京港澳高速将实现以“养护为中心”的高速公路运营机制。
《公路养护技术规范JTG H10 2009》明确提出：公路养护工作必须贯彻“预防为主，防治结合”的方针，而现实是养护管理不足，对病害处理不及时，预防性养护处理更是不到位；加上交通量增长迅速、早期施工缺陷、温度变化、水的影响等，造成京港澳高速公路近年来，路面已严重破坏。出现不同程度翻浆、车辙、长大裂缝，造成中修施工压力大，局部路段还需进行大修和加铺改造。
二、高速公路沥青路面破坏的原因
（一）功能性破坏
1、局部裂缝一般是在路面使用3-5年后发生的，其表现多是细线状裂缝。引起局部裂缝的原因可归纳为基层和路基的压实度不均匀、施工质量控制不严格及局部材料质量等问题。
2、车辙是在道路横断面上由于车辆轮胎重复行驶久而久之产生的一种路面沉陷现象，表现为沿行车带出现横向高差，主要是由于沥青混合料级配设计不合理，稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足，使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起。另外，重载和超载车辆过多也是产生车辙的重要原因。
3、桥头跳车现象发生在桥梁和涵洞等构造物与路面交接的部位，是由于材料压实不均匀而产生的与构造物间的高差所致。
4、波浪的主要原因是路面组成材料设计不合理或施工质量差，导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作用；在纵坡段，由于高温的原因也会出现这种病害。
5、沉陷主要是由路基压实度不足引起的，特别是在一些高填方和压实困难的半填半挖路段以及构造物两端出现。
6、松散和剥落主要出现在水损坏严重的路段上；如果沥青混合料中使用了中性或酸性石料，会造成集料与沥青之间的粘附性不足，在行车荷载的作用下，集料从路面剥落，使路面形成麻面，进而可能发展成为坑槽、松散等病害；施工时混合料离析也是产生剥落的原因之一。
7、坑槽是龟裂和松散等其他损坏进一步发展的结果。
三、预防性养护实践
沥青路面预防性养护技术有：稀浆封层、冷再生、石屑封层、微表封层和热薄层罩面（包括开级配、密级配和间断级配）等。
湖北京港澳高速近几年来狠抓预防性养护，加强隐患排查，对道路病害做到早发现、早预测、早处治，努力降低养护成本，提高养护工作效率。抗车辙添加剂缓解了车辙的发生；超薄磨耗层提高沥青路面使用功能；微表处预防路面车辙病害，减轻了路面中修压力；橡胶沥青混凝土有效地提高了路面的使用性能……预防性养护技术的应用，有效防止了路面病害的进一步扩大，降低了养护成本。
1、车辙增强剂
车辙增强剂是以预防沥青路面车辙病害为主要应用目的的沥青改性剂，该材料具有高粘附性，高劲度，能胶结，易回弹的特点，对沥青产生嵌挤、补强、胶结和变形恢复作用，从而降低了成型路面的渗透性，增加了沥青混合料承受荷载的能力，加强了沥青矿粉胶结料体系相互作用和整体性，增加了沥青与矿料的粘附能力，降低了成型沥青路面的永久变形，大大改善了沥青性能。
湖北京港澳高速于2007年在京港澳向K1107+800～K1109+280段沥青路面中修工程中面层的施工中添加了车辙增强剂，通过事后的运行发现，添加车辙增强剂的路段具有突出的抗车辙性能，延缓了沥青路面使用寿命，适合在交通量渠化、重载车较多以及高温多雨地区的高等级公路使用。
2、微表处
微表处是乳化沥青稀浆罩面的最高级形式，适用于重交通道路的预防性养护。微表处可以提高路面的抗滑能力、阻止水分下渗、防止路面的老化与松散，微表处具有延缓道路寿命、施工工艺简洁、对交通影响小等特点，作为预防性养护的一种手段，适用于面层整体功能完好，车辙病害居多、破损、裂缝病害较少的沥青路面。
湖北京港澳高速公路分别于2007年和2009年9月进行了微表处施工，历时工期93天，共计完成微表处施工长度70.7km，完成车辙罩面面积254331.45m2。通过实施微表处工程，路段道路使用状况得到了显著改善，路面防水和抗滑性能得到了显著提高，道路早期水损坏得到了遏制。
3、超薄磨耗层
超薄磨耗层是将厚15～25cm的间断级配改性热拌沥青混合料摊铺在一层聚合物改性乳化沥青粘层上。使用专用设备使特种改性乳化沥青粘结层喷洒与改性热沥青混合料摊铺同时进行，经压路机压实以后一次成型。其优异的粘结性能充分避免了薄层辊面存在的风险，改性沥青混合料最大程度地发挥了热拌沥青混合料的各项优势。超薄磨耗层技术是一种功能完善的预防性养护技术方案，能有效地提高路面的抗滑性能，改善路面的平整度，降低路面的噪音，并具有结构排水的特点，大大提高了路用性能，延长路面使用寿命，适用于路面整体功能完好，表面孔隙率过大、贫油，局部松散或剥落，裂缝较少的沥青混凝土路面罩面。
湖北京港澳高速公路于2007年10月首次引进了NOVACHIP超薄磨耗层技术，并在沪渝高速公路郑店-豹澥段K27＋900～K30+800双向铺筑，经过跟踪观测，发现该预防性养护方式能够达到应有的效果。
4、橡胶沥青
橡胶沥青混凝土（AR-AC-13）使用的拌合沥青是由基质沥青加入一定量的橡胶粉改性而成，是一种新型环保的路面结构类型，具有耐磨耗、抗裂、降噪、防水性能，适用于在水、老化及行车荷载作用下，翻浆、坑槽等病害基本发生在上面层的情况。
湖北京港澳高速公路于2009年10月首次引进了橡胶沥青混凝土（AR-AC-13）和橡胶沥青应力吸收层（AR-SAMI）等预防性养护技术，通过为期10天的施工，完成沪渝高速公路K864+974～K870+974段，单幅长6KM的沥青路面橡胶沥青混凝土改造工程。
从目前的运行情况来看，翻浆、坑槽等病害得到了有效控制。
5、CAP含砂雾封层
湖北京港澳高速于2013年9月对汉江桥进行的CAP含砂雾封层施工，是一次预防性养护的大胆尝试，是利用CAP作为粘结材料与砂有效结合，在桥面沥青混凝土表面形成一层较薄（5mm）封层，有效地治理了桥面沥青混凝土表面剥落、贫油、麻面等病害，抑制桥面水损坏的发生，使路面状况指数得到了较大提高，改善了行车环境。通过选用构造深度、抗滑、渗水试验，对CAP同步含砂雾封层进行现场检测，因地制宜，不断优化施工方案，为京港澳高速预防性养护积累了宝贵经验。
四、CAP含砂雾封层养护技术
（一）相关技术及主要材料
1、魁封水损害防治技术介绍
所谓魁封技术（完全封层），是由深圳市魁道实业有限公司创造的，通过有效封闭道路上所有进水通道，而达到防止道路产生水损害的技术（亦适用于水泥道路）。魁封技术包括魁封防坑工艺和CAP封层翻新工艺，魁封材料包括魁封带、CAP沥青还原剂、抗磨砂。魁封技术水损害解决方案为道路管养带来的好处：
3、CAP沥青还原剂是一种含活化物的冷混合环保产品，对老化的沥青路面、桥面进行渗透和粘接，激活老化胶质和恢复其原有性能，提高原有沥青的抗剥落能力，形成新的保护封层，延长道路使用寿命。魁道CAP是沥青路面的水损害预防产品，施工的路面应是相对平整，无结构性破坏。CAP防治沥青混凝土压实度不足、不均匀、混合料离析、铺装时温差大等引起的水破坏；防治沥青老化、松散、麻面、剥落、微裂缝、渗水、早期网裂唧浆等引起的路面破坏。CAP使沥青张力增强，降低温感，预防微裂缝的产生。
再生功能是指CAP会使由于老化作用导致沥青性能的改变得到恢复，具体表现为：沥青的针入度增大、软化点降低、粘度降低、延度增大。粘附性提高是指CAP能够使集料上的沥青达到粘附性5级要求。
4、抗磨砂是经过机械破碎和除尘处理后，筛分制成的矿砂颗粒，抗磨砂的硬度高。抗磨砂与CAP同步洒播在沥青层上，挤嵌在松散的集料中，提高了集料之间的嵌锁作用，防止集料脱落，同时有效提升路面的防滑性能。
（二）施工工艺流程
1、预处理
1.1 对裂缝使用魁封带封缝处理
具体操作过程如下：
a．把缝面灰尘、脏物清除干净，对于大于1cm的裂缝要做好填缝工作，用沥青拌和料或沙子作为填缝料，填缝过程中要把填料用抹刀捣实，填好后用抹刀抹平表面，缝面一定要干燥。
b．根据裂缝的宽度，裁减不同宽度的魁封带，并避免污染魁封带粘贴面；
c．用液化气喷火枪烘烤裂缝面，利用余热烘烤魁封带粘贴面，当沥青面出现油点时，而魁封带变油滑后，即可自动粘在裂缝面上。在魁封带的收尾部分，裂缝面的烧烤时间要更长一些。
d．在用魁封带处治后的裂缝两侧人工均匀涂刷CAP，并人工均匀撒上抗磨砂。
1.2 对路面渗水、局部松散、网裂区域采用CAP进行处理。
具体操作过程如下：
a．在路面渗水及局部松散区域人工涂刷CAP，要求根据病害情况选择适当的涂刷量，促进CAP的渗透和粘接；
b．在涂刷了CAP的区域均匀的撒上抗磨砂，对孔隙进行充分的挤嵌，以达到更好的处理效果。
2、整体洒播CAP+抗磨砂
2.1 标定试验
装载材料后，撒铺之前根据路面观测，根据经验确定洒铺量（如有必要进行CAP应用率标定试验）。根据前期做样结果，1公斤CAP产品约可喷洒1.5-2㎡沥青层。
2.2整体洒铺及养生
（1）同步洒播车操作手根据标定确定的洒播量要求设置机械参数，以同步洒播车自动推荐的车速均匀行驶并同步洒铺CAP+抗磨砂。
（2）对洒铺面充分渗透4小时以上。
（3）清理现场，开放交通。
3、施工工艺流程图
五、结语
对于不同的路面，其破坏类型及原因各不相同，各种养护措施的机理、工艺应用范围及其所达到的效果也各不相同，因此，选择合适的处治措施至关重要，否则，既浪费资金，又达不到预期的效果，甚至会引发其他问题。
预防性养护在国内发展起步晚，以上提到的几种预防性措施尚没有得到实质性的推广，成本高是一个方面的原因，重要的原因是“重建设、轻养护”、“重矫正、轻预防”的思想观念根深蒂固。因此，向公路管理者及其他相关人员宣贯预防性养护措施，促成预防性养护措施的普遍应用，成为道路养护工作者目前的首要任务。
论文作者:付文杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/10
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