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養(yǎng)護專題

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養(yǎng)護專題

探索瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展方向

發(fā)布日期：2012-06-15 信息來源：公路養(yǎng)護與管理

0 前言
    瀝青路面在交通載荷和氣候影響的作用下，隨著時間的推移，路面狀況和服務能力將逐漸惡化。為了保持瀝青路面的使用性能和延長其使用壽命，在壽命周期各個不同階段需要采用不同的養(yǎng)護維修措施。瀝青路面的養(yǎng)護維修工作對保持路面的服務能力．延長壽命周期，改善噪音、振動等對周邊環(huán)境的污染有著重要的作用。在我國高速公路建設初期．路面養(yǎng)護的工作量不是很大．人們?nèi)菀桩a(chǎn)生重建設、輕養(yǎng)護的思想．但隨著我國公路建設的重點逐步向中、西部地區(qū)轉(zhuǎn)移．在發(fā)達的東南沿海地區(qū)將迎來一個路面養(yǎng)護維修的高潮，因而養(yǎng)護維修技術(shù)正日益成為人們關(guān)注的熱點。

1 瀝青路面養(yǎng)護維修作業(yè)的分類
    我國現(xiàn)行的瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范通常根據(jù)工程量的規(guī)模大小、技術(shù)的難易程度將瀝青路面的養(yǎng)護維修作業(yè)分為保養(yǎng)小修、中修、大修、改善(改建)等四類，這種分類方法是2O世紀5O年代從前蘇聯(lián)的有關(guān)規(guī)范中引進的。至今已沿用了近5O年。隨著路面養(yǎng)護維修技術(shù)在材料、工藝、設備方面的不斷發(fā)展和進步,這種分類方法已經(jīng)很難反映出現(xiàn)代路面養(yǎng)護維修技術(shù)的特點和要求．難以與現(xiàn)代養(yǎng)護維修技術(shù)的發(fā)展相適應。其主要有以下幾個缺點。

1．1 現(xiàn)行分類方法的核心是“修理”，在四個級別的作業(yè)中，都是以修理作業(yè)量的大小為標志的，即使是保養(yǎng)小修作業(yè)中的保養(yǎng)也只是路容、路貌的日常養(yǎng)護工作，并未涉及路面的養(yǎng)護作業(yè)。但是在現(xiàn)代的養(yǎng)護維修技術(shù)中．一個重要的觀念是立足于“預防”。預防性的養(yǎng)護技術(shù)在近2O年來得到了很大的發(fā)展，而在現(xiàn)行的規(guī)范中卻沒有對“預防”這個概念的反映。

1．2 現(xiàn)行分類方法給人們一個概念．似乎技術(shù)難易程度是與修理工作量成正比的，即保養(yǎng)小修要比中修容易，而中修則比大修容易。這在以小型機具為主的養(yǎng)護維修中或許是正確的，但現(xiàn)代養(yǎng)護維修技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)打破了這種界限．某些養(yǎng)護技術(shù)的技術(shù)含量和難度并不比有些修理作業(yè)低。正是由于以工作量來劃分，現(xiàn)行的規(guī)范中只能將稀漿封層這樣的養(yǎng)護技術(shù)列進中修工程的范疇．這就容易引起概念上的混淆。

1．3 現(xiàn)行的分類方法在經(jīng)費的定額上也做出了界定．似乎養(yǎng)護經(jīng)費的定額應該是最低的．然后依次是小修、中修、大修,并由此規(guī)定了審批計劃、管理部門的相應層次，這就為現(xiàn)代養(yǎng)護技術(shù)的引入和應用設置了經(jīng)費的障礙，顯然對我國養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展不利。

    現(xiàn)行分類方法所反映的并不僅僅是一個分類的方法問題。其實質(zhì)是反映了一種“重修理、輕預防”的觀念問題。更為合理的分類方法應該是根據(jù)病害的類型、路面損害的程度．以及所需采用養(yǎng)護維修措施的性質(zhì)和功能來對養(yǎng)護維修作業(yè)進行分類。

    美國等西方國家將瀝青路面的養(yǎng)護維修作業(yè)分為：預防性養(yǎng)護、修復性養(yǎng)護、路面翻修、路面重建等四類．這種分類方法的核心是作業(yè)的功能和目的，不僅在概念上十分清晰，而且有很強的目的性和針對性。

    預防性養(yǎng)護，是指那些帶有保護路面、防止病害進一步擴展和減緩路面使用性能的惡化速率以及以延長路面使用壽命為目的的養(yǎng)護作業(yè)，它通常用于沒有發(fā)生損壞或只有輕微缺陷與病害跡象的路面。預防性養(yǎng)護沒有路面補強的功能，因而不應期望預防性養(yǎng)護具有改善路面強度和承載能力的作用。

    修復性養(yǎng)護，是指那些用來修復路面局部損害或某種特定病害的養(yǎng)護作業(yè)．它通常用于路面已經(jīng)發(fā)生局部的結(jié)構(gòu)性損壞．但還沒有波及全局的場合。

    路面翻修，是指路面的損壞已經(jīng)波及路面的大部分面積．使之發(fā)生全面性的結(jié)構(gòu)性損壞．從而需要在一定的程度上進行面層的再生和重鋪的修理作業(yè)。

    路面重建。是指當路面的損壞由于沒有及時進行翻修、補強而使整個路面各結(jié)構(gòu)層發(fā)生結(jié)構(gòu)性損壞，這時不僅路面的面層．而且它的基層和底基層，甚至路基也需要進行翻修，這樣的養(yǎng)護維修作業(yè)稱為重建．當路基也需翻修時則稱為道路的重建。

2 預防性養(yǎng)護技術(shù)
    在老路面上敷設一層防護層來保護原有路面的方法很早以前就有，但是預防性養(yǎng)護作為一個完整的概念出現(xiàn)在2O世紀8O年代，它是許多國家在公路網(wǎng)重建過程中總結(jié)了以往經(jīng)驗教訓后提出來的。預防性養(yǎng)護的重要意義體現(xiàn)在四個方面：保持路面良好的使用性能；延長路面的使用壽命；減少路面壽命周期費用：節(jié)約養(yǎng)護維修成本。它是一種費用效益十分明顯的養(yǎng)護措施。

    美國在20世紀80年代開始進行大規(guī)模路網(wǎng)重建工程時，面對未來公路交通日益強化的挑戰(zhàn)，于1987年啟動了一個龐大的戰(zhàn)略性公路研究項目(SHRP)，其中第三個子項目“養(yǎng)護費用效益”就是專門從改善費用效益的角度來研究養(yǎng)護技術(shù)的，它包括了兩個主要研究課題H101和H106，前者的研究對象是四種預防性養(yǎng)護技術(shù)．后者的研究對象則是坑洞修補和裂縫(接縫)填封等兩種修復性的養(yǎng)護方法。1993年SHRP計劃結(jié)束之后．SHRP第二個子項目“路面長期性能”仍在FHWA的監(jiān)督下成為一個新的為期20年的“路面長期性能研究計劃”繼續(xù)進行．其中有關(guān)柔性路面的養(yǎng)護課題SPS3作為H101課題的延伸和LTPP計劃的一部分，已于1998年完成了第一個五年的跟蹤研究。

    SHRP H101和LTPP SPS3課題的一個重要研究成果，就是明確了預防性養(yǎng)護在延長路面壽命周期、節(jié)約壽命周期費用方面的良好費用效益。通過路面使用性能的衰減與養(yǎng)護維修費用的分析和比較．路面經(jīng)過四次預防性養(yǎng)護而終結(jié)其壽命周期，可延長使用壽命15年：養(yǎng)護維修工程總費用可節(jié)省約45％。

    正是由于預防性養(yǎng)護的巨大經(jīng)濟和社會效益，使這一技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前廣泛應用的預防性養(yǎng)護技術(shù)主要有表面封層、裂縫填封和薄層罩面三種類型。

2．1 表面封層
    表面封層是一層用連續(xù)方式敷設在整個路表面上的養(yǎng)護層。封層材料可以是單獨的瀝青或其他封層劑，也可以是瀝青與集料組成的混合料。表面封層用于解決的養(yǎng)護問題主要有：復原或延緩表層瀝青材料的氧化(老化)；重新建立路面抗滑阻力：密封表面的微小裂縫，防止水從表面滲入路面結(jié)構(gòu)層；防止集料從表面脫落、崩散。目前常用的表面封層技術(shù)有霧狀封層、還原劑封層、石屑封層、稀漿封層(微表封層)等。

    霧狀封層和還原劑封層：此類封層是將霧狀的乳化瀝青或?qū)ｉT的再生劑噴灑在老化的瀝青路面上(專用的再生劑要求滲入路面6cm左右)，其目的是更新和還原路表面已氧化的瀝青膏體。霧狀封層和還原劑封層有一些共同的特點：施工后需要較長的時間才能開放交通，必須嚴格掌握單位面積的噴灑量．噴灑量過多會在路表面形成一層薄膜而使路面喪失磨擦阻力，必要時需用鋪砂的方法來改善其抗滑阻力。由于上述原因．霧狀封層和還原劑封層通常主要用于低交通流量、低速的道路和停車場上。

    石屑封層：石屑封層是最早出現(xiàn)的預防性養(yǎng)護技術(shù)，其施工方法是在路面上噴灑一層瀝青材料(熱瀝青、輕質(zhì)瀝青、乳化瀝青等)，緊接著散布砂子、石屑或適當級配的集料，并緊跟著進行碾壓。石屑封層是一種敷設簡單易行、價格低廉的養(yǎng)護方法。它的缺點是要有較長的初期養(yǎng)護時間，汽車高速行駛時噪音過大，路面上的松散集料還會被高速行駛的車輪帶出而撞擊、粘附在車身和擋風玻璃上，集料的喪失還會導致抗滑能力的衰減，所以一般很少用在大交通流量和高速行駛的道路上。

    稀漿封層(微表封層)：稀漿封層是一種由乳化瀝青、破碎的集料、礦粉、水和添加劑組成的稀漿狀的混合料。它在攪拌均勻后被攤鋪到原有的瀝青路面上形成一層與原路面接合牢固、具有抗磨表面結(jié)構(gòu)的均勻養(yǎng)護層。微表封層是在乳化瀝青稀漿封層基礎上發(fā)展起來的，它是由慢裂快凝的高分子聚合物改性乳化瀝青、100％破碎的集料、礦粉、水和添加劑組成的稀漿混合料。微表封層的厚度可達10mm～15mm．抗滑阻力和抗磨耐久性也比普通的稀漿封層更好，并可具有某些修復性的功能．例如用于修補車轍、輕度松散、泛油等病害的校正。稀漿封層尤其是微表封層。由于其良好的抗滑性能以及快速凝固成型、早期開放交通的特性，省去了噴灑和碾壓工序，一臺機械即可連續(xù)作業(yè)。由于其簡單的施工過程和很高的生產(chǎn)效率，因而更加適用于大交通流量和高速行駛的道路上。

2．2 裂縫填封
    裂縫是瀝青路面的一種常見病害，從養(yǎng)護工藝角度看．按縫寬可以分為發(fā)裂(2mm以下)，微小裂縫(2mm～6mm)、小裂縫(2mm ～12．7mm)、中裂縫(12．7mm～25mm)、大裂縫(>25mm )。對于發(fā)裂來說一般不需要做處理，除非在單位面積內(nèi)發(fā)裂十分多，則可以在其上做表面封層處理。6mm以下的微小裂縫由于尚未發(fā)生結(jié)構(gòu)性損壞．通常不對裂縫做更多的處理．而只是在表面上作貼封式封面，目的是防止由于雨水、冰雪通過裂縫向下滲入而繼續(xù)擴大，因而屬于預防性養(yǎng)護的范疇。寬度在6mm～12．7mm的小裂縫因尚未造成嚴重的結(jié)構(gòu)性破壞。因此常將它們的處理歸人預防性養(yǎng)護。此類裂縫通常需要進行擴縫處理。有時也將其歸人修復性處理的范疇。路面出現(xiàn)中、大裂縫時表明路面已發(fā)生比較嚴重的局部損壞。而且往往帶有嚴重的剝落。對它們的修補類似于坑槽的修補，已經(jīng)屬于修復性養(yǎng)護的范疇了。

    小裂縫的填封是一種經(jīng)常遇到的瀝青路面養(yǎng)護作業(yè)，正確的填封工藝對填封的壽命有著很大影響。影響壽命的工藝因素主要是：施工氣溫；裂縫是否做了清潔、干燥處理。裂縫填封的方式較多。其中方槽有貼封和淺槽無貼封的效果最好。效果最差的是無槽貼封和方槽無貼封。因此，先進的裂縫填封工藝通常是由開槽、熱空氣清理和干燥、壓力灌入填封材料、撒砂封邊等工序組成的。

2．3 薄層罩面
    薄層罩面也是一種很早采用的傳統(tǒng)的預防性養(yǎng)護方法。它是在原有路面上加鋪一層厚度不超過2．5cm的熱瀝青混合料。薄層罩面可以有效防止品質(zhì)正在下降的路面繼續(xù)惡化。改善其平整度，恢復它的抗滑阻力，校正路面的輪廓。對路面有一定的補強作用，但在多數(shù)情況下費用效益較其他預防性養(yǎng)護方法要差。薄層罩面在施工中最大的困難是由于層面較薄、容易冷卻又不宜使用振動壓路機。因而不易達到較高的密實度，因此正確的混合料設計、溫度控制、碾壓工藝和壓路機選型顯得尤為重要。

3 修復性養(yǎng)護技術(shù)
    修復性養(yǎng)護主要包括路面的局部翻修和坑洞修補兩類。前者與路面表層翻修并無本質(zhì)的區(qū)別．后者則是修復瀝青路面局部面積損壞最常進行的作業(yè)。

3．1 坑洞修補工藝
    從修補壽命的長短來分，坑洞修補工藝可分為應急性修補、半永久性和永久性修補三種；從修補的施工方法來分，則有冷態(tài)修補和熱態(tài)修補。其中應急性修補是指為了不使坑洞繼續(xù)擴大或從保證行車安全的角度出發(fā)采取的臨時性修補措施。通常在對坑洞稍做清理后，即可將修補材料填入坑中。不做切邊處理也沒有專門的清潔和壓實、封邊工序，這樣的修補方法只能維持1～3個月的時間；半永久性修補是指那些采用冷態(tài)修補的方法。其工藝通常包括切邊(小坑洞也可不切邊)、清理松散材料、填人冷補材料或填入集料后灌入乳化瀝青再撒砂壓實。這種方法一般能保持7～12個月的壽命；永久性修補是指那些按照嚴格步驟進行的熱補工藝，此類修補壽命可達兩年以上。

    坑洞的修補工藝對修補壽命有著很大影響。影響修補牢固性的因素主要有：施工氣溫；坑洞內(nèi)部與周邊薄弱路面是否經(jīng)過清理、干燥；坑底、側(cè)壁是否覆蓋粘結(jié)劑；修補材料是否充分壓實；是否進行封邊處理。坑洞修補是一項難度很大又費工費時的作業(yè)，它的難點主要有三個方面：一是如何保證修補材料與洞壁有牢固的結(jié)合；二是如何保證修補后的路面平整且與周圍路面保持在同一水平上。圍繞著如何提高修補質(zhì)量和效率，坑洞修補工藝在近十余年來有了不少新的發(fā)展。出現(xiàn)了加熱修補和壓力噴射修補等一些新的工藝方法，前者是對傳統(tǒng)熱補工藝的改進，后者則是對冷補工藝的改進。加熱修補通過對洞壁與周圍路面的加熱來軟化瀝青混合料并使修補材料與周邊材料融合，從而改善兩者之間的結(jié)合。雖然一些養(yǎng)護公司稱該工藝不需要作切邊處理。但是實踐結(jié)果表明。由于坑洞周邊原路面處在半損壞的狀態(tài)．對原路面的加熱不可能完全融合損壞的混合料。因而向坑洞直接填補新料的工藝往往得不到良好的效果。正確的做法是將周邊舊料耙松，與新料混合后再填補壓實。用加壓的方式也可促使新料與舊料之間的結(jié)合。

3．2 坑洞修補設備
    傳統(tǒng)的綜合養(yǎng)護車實施的是標準的熱補工藝，車上除熱混合料的貯存、保溫、加熱系統(tǒng)外。其他工作主要靠手扶式工具來完成?，F(xiàn)代綜合養(yǎng)護車近幾年的發(fā)展是增加了再生、加熱、攪拌的功能?？佣醇訜嵝扪a機的關(guān)鍵技術(shù)是對路面和坑洞的加熱。主要有紅外線加熱板加熱和丙烷火焰間歇加熱等兩種方式。壓力噴補機的關(guān)鍵技術(shù)是對集料、乳化瀝青的噴射、混合和裹覆，可分為單噴嘴和多噴嘴兩種類型。上述兩種坑洞修補機的技術(shù)仍在繼續(xù)改進和完善之中。

4 瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)發(fā)展的新方向
    瀝青路面的養(yǎng)護技術(shù)仍將沿著材料、工藝、設備三個方面向前發(fā)展。

4．1 養(yǎng)護材料的新發(fā)展
    材料方面的創(chuàng)新和突破。一直是帶動養(yǎng)護工藝和設備發(fā)展的重要動力。從歷史的發(fā)展看，作為養(yǎng)護核心材料的瀝青，一直向乳化瀝青和改性瀝青兩個方向發(fā)展。乳化瀝青的應用使各種預防性養(yǎng)護工作可以從熱態(tài)施工的方法轉(zhuǎn)變?yōu)槔鋺B(tài)施工；改性瀝青和改性乳化瀝青的應用。引伸出了改性霧狀封層、改性石屑封層、改性稀漿封層、改性薄層罩面，它們的性能和效率都得到了很大提高。

    橡膠瀝青或稱瀝青橡膠又是一種可望在近期內(nèi)在養(yǎng)護維修領(lǐng)域獲得推廣應用的新材料。廢舊橡膠中含有SBR、天然橡膠、碳黑等多種高分子聚合物。其中主要成份是SBR。因此。在瀝青中加入廢舊橡膠粉既可起到瀝青改性的作用。同時又具有經(jīng)濟和環(huán)保上的價值。橡膠瀝青的優(yōu)點是：可以摻人2O％以上的橡膠粉，對粘結(jié)劑具有抗氧化和延緩老化的作用。大大提高粘結(jié)劑的粘度和粘彈性。并提高了它的軟化點：改善混合料的高溫敏感性和低溫抗裂性，并降低路面的噪音．可容許更多地增大粘結(jié)劑含量和采用更厚的瀝青膜厚度。由于橡膠瀝青制作工藝困難、成本較高。因此影響了它的推廣應用，近些年來已出現(xiàn)了一些溫式和干式的制作新工藝．隨著這些新工藝專利的失效。橡膠瀝青將會獲得更快的廣泛應用。目前在裂縫和接縫填封中。橡膠瀝青已經(jīng)成為主要的材料，橡膠瀝青在薄層罩面和OGFG路面中以及作為瀝青水泥混凝土復合路面的應力緩沖層也獲得了較多的應用。橡膠瀝青進一步的發(fā)展是乳化橡膠瀝青，它的成功將有力地推動各種預防性養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展方向。

    在坑洞修補材料方面，冷態(tài)補坑材料一直是人們追逐的熱點。目前一些建立在高分子聚合物和輕質(zhì)瀝青基礎上的冷補材料已可接近永久性修補的要求。

4．2 養(yǎng)護工藝的新發(fā)展
    養(yǎng)護工藝當今和未來的趨勢將主要沿著以下方向發(fā)展：
a)隨著材料性能的不斷提高。養(yǎng)護工藝將進一步向冷態(tài)施工的方向發(fā)展：
b)利用科學手段。采用不同工序復合或多種工藝的復合整合出養(yǎng)護技術(shù)的新工藝．來提高養(yǎng)護質(zhì)量和生產(chǎn)效率；
c)引入發(fā)達國家的新技術(shù)來解決養(yǎng)護作業(yè)中突出的矛盾和問題。
這些發(fā)展方向都圍繞一個總的目標．就是不斷地改進養(yǎng)護質(zhì)量，提高養(yǎng)護作業(yè)的快速性，以獲得最佳的費用效益。

4．3 養(yǎng)護設備的新發(fā)展更好地滿足養(yǎng)護材料和工藝發(fā)展的要求一直是推動養(yǎng)護設備技術(shù)進步的原動力。養(yǎng)護設備當今和未來的趨勢仍將沿著下面三個方向發(fā)展：

a)滿足新材料、新工藝不斷發(fā)展的需要；
b)現(xiàn)代高新技術(shù)向傳統(tǒng)機械工業(yè)滲透、改造的趨勢方面發(fā)
展；
c)滿足現(xiàn)代公路交通高速發(fā)展的需要。

    對于瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)來說．一個共同的要求是集料、粘結(jié)劑等混合料在組成之間應保持恒定的比例關(guān)系。這一要求產(chǎn)生了一些共同的發(fā)展趨勢：
a)具有很高的行駛速度，而作業(yè)速度應是無級調(diào)節(jié)的液壓驅(qū)動底盤：
b)向高精度的車速和材料供給恒速調(diào)節(jié)或比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)展：
c)容積式計量向更為精確、標定更加方便的重量式計量系統(tǒng)發(fā)展：
d)向全自動的計算機監(jiān)控，包括機器技術(shù)狀態(tài)和作業(yè)工況的監(jiān)控發(fā)展；
e)作業(yè)變量控制可調(diào)裝置向液壓伸縮調(diào)節(jié)技術(shù)方向發(fā)展。

5 結(jié)語
    在世界許多國家公路建設發(fā)展的過程中都經(jīng)歷過“重建設輕養(yǎng)護、重維修輕預防”的階段，我國正面臨即將到來的公路養(yǎng)護維修的高潮期，國外的經(jīng)驗教訓是值得借鑒的，加強預防性養(yǎng)護將是一項有遠見的戰(zhàn)略決策。

    瀝青路面的養(yǎng)護技術(shù)是一門材料、工藝、設備之間緊密結(jié)合、相互制約、共同發(fā)展的綜合性技術(shù)，加強對材料、工藝、設備的綜合研究，不論是對發(fā)展國產(chǎn)養(yǎng)護機械，還是引進、消化、吸收國外的先進技術(shù)，都是值得關(guān)注和重視的。

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