浅谈沥青混凝土路面的预防性养护Word下载.docx
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与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝行车舒适耐磨振动小噪声低施工期短养护维修简便等优点，因而获得越来越广泛的应用。
20世纪50年代以来，各国修建沥青路面的数量迅猛增长，所占比例很大。
近几十年来，我国公路和城市道路修筑了相当数量的沥青路面，沥青路面也是我国高速公路的主要路面形式。
随着国民经济和现代化道路交通的需要，沥青路面将会有更大的发展。
文章一一列举了沥青路面病害的大致分类，和对出现原因进行了分析，根据自己的工作学习经验并针对其产生的原因提出了一些如何预防和养护的措施，供广大工程技术人员参考
关键词：
沥青路面，沥青结合料，发展，分类，预养护的措施
目
录
1引言……………………………………………………………………………1
2沥青混凝土路面病害的基本理论知识…………………………………………1
2.1沥青混凝土路面的定义和性能……………………………………………………1
2.2沥青混凝土路面病害……………………………………………………………1
2.2.1沥青混凝土路面的破坏………………………………………………………1
2.2.2沥青混凝土路面的病害类别……………………………………………………1
2.3沥青混凝土路面病害产生的原因具体分析………………………………………3
2.3.1沥青质量问题………………………………………………………………3
2.3.2设计规范存在的问题…………………………………………………………3
2.3.3气候的影响……………………………………………………………………4
2.3.4沥青混凝土配合比设计存在的问题……………………………………………4
2.3.5沥青混凝土拌合温度的控制…………………………………………………4
2.3.6沥青混凝土的摊铺…………………………………………………………5
2.3.7平行交叉作业对路面质量的影响………………………………………………5
2.3.8政府行为的不科学性.………………………………………………………5
3沥青混凝土路面的预防性养护…………………………………………………5
3.1高速公路沥青路面常用预养护措施的类型及其技术经济特征……………………5
3.1.1微表处………………………………………………………………………6
3.1.2灌缝或封缝…………………………………………………………………6
3.1.3薄热拌沥青混凝土罩面………………………………………………………6
3.1.4沥青再生处治………………………………………………………………
7
4高速公路沥青路面预养护的宏观和微观路况指标与标准……………………7
5预养护对策选择的原则、影响因素、方法和流程及适用于
高速公路沥青路面的最佳预养护措施……………………………………………9
6预防性养护的重要意义…………………………………………………………11
7高速公路沥青路面最佳预养护时间的确定方法和最佳预养护时间的确定…………………………………………………………………………………
12
7.1最佳预养护时间的确定方法……………………………………………………12
7.2最佳预养护时间的确定步骤……………………………………………………12
8结语………………………………………………………………………………13
参考文献……………………………………………………………………………14
致
谢………………………………………………………………………………14
1引言
近年来，随着国家加大对基础设施建设的投入，路面工程成就取得了飞跃提升，交通运输愈加便利通畅，带动经济迅速发展。
本课题主要针对沥青面在施工前后所导致路面破坏的原因进行探讨分析，并从中找出预防养护对策，以达到路面耐久性，舒适性，安全性，提高运输水平和质量。
2沥青混凝土路面的基本理论知识
2、1沥青混凝土路面的定义和性能
沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。
这种路面与砂石路面相比，其和强度稳定性都大大提高。
与水泥混凝土路面相比，沥青路面表面平整无接缝，行车振动小，噪音低，开放交通快，养护简便，适宜于路面分期修建，是我国路面的重要结构形式。
沥青路面的缺点是温度敏感性较高。
夏季强度下降，若控制不好会使路面发软泛油
或推移剪裂破坏。
低温时沥青材料变脆可能引起路面开裂。
沥青路面按其强度构成原则分为嵌挤锁结式和级配密实式两类。
嵌锁式沥青路面用沥青表面处治、沥青贯人式和沥青碎石铺筑，属于次高级路面。
密实式沥青路面采用各类沥青混凝土，沥青玛蹄脂碎石等铺筑，其密实度大、孔隙小，是强度和稳定性最高的沥青路面，属高级路面。
2、2沥青混凝土路面病害
2.2.1沥青混凝土路面的破坏
沥青路面的破坏大体上可分为两类：
一类是结构性破坏，它是路面结构的整体或其一个或几个组成部分的破坏，严重时已不能承受车辆的荷载；
另一类是功能性破坏，如由于路面的不平整，使其不再具有预期的功能
2.2.2沥青混凝土路面的病害类别
沥青路面各种病害的成因比较复杂，情况不一，可分大致以下几种：
水损坏，随着时间的推移，特别是长期下雨后，路面的颜色愈来愈黑，并出现轮迹处路面向两边推挤而隆起，轮迹处继续沉陷，再发展，靠近轮迹的隆起部分破损，很快就出现面层松散、剥落、坑槽等。
松散的集料表面光溜溜的，沥青膜已剥落贻尽。
这是典型水损害现象。
通常水损害产生的原因有下列几种：
路面排水系统不健全；
路面压实度不足；
路面离析；
集料表面粉尘太多。
裂缝：
路面裂缝是路面早期破损最常见的病害之一，它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化，导致路面承载能力下降，加速路面破坏。
其中包括横向裂缝和纵向裂缝两部分。
横向裂缝，横裂缝横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。
荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣，或由于车辆严重超载，致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而裂缝。
非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式，它有两种情况：
沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。
这种病害比较普遍，主要由于沥青面层温度病害；
纵裂缝纵向裂缝可分为两种情况：
一种情况是由于路基压实度不均匀，路面不均匀沉陷而引起的，如发生在半填半挖处的裂缝。
另一种情况是沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬未处理好，在行车载荷作用下，易形成纵缝。
有时，车辙边缘也会有纵裂缝。
纵向裂缝，大多发生在半填半挖路基或路面加宽处，主要由路基的不均匀沉降造成；
龟裂：
龟裂又称网裂，通常是由于路面整体强度不足，基层软化，稳定性不良其初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝，逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝，等原因引起的，沥青路面老化变脆，也会发展成网状裂缝。
一般多发生在行车道轮迹形成龟裂。
主要由路面结构强度不足引起。
这种病害在我国早期修建的高速公路上较为普遍；
车辙：
车辙变形车辙是在行车载荷重复作用下，路面产生累积永久性的带状凹槽，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，重载或超载车辆过多也是产生车辙的重要原因。
波浪，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。
松散，原因主要是采用的沥青粘结力差，沥青用量偏少，或所用的矿料过湿，铺撒不匀，或所用的嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。
对表处面层还会产生大面积松散、唧泥现象，从而导致沥青面层脱落。
在我国早期的高速公路上曾出现，现在主要出现在水损坏严重的路段上；
坑槽，主要原因是面层的网裂、龟裂后不及时养护而逐渐形成的。
另外基层局部强度不足，在行车作用下也易产生坑槽。
是由龟裂和松散等其它损坏进一步发展的结果；
沉陷，一般是由基层局部成形不足，强度不够，在行车载荷和自然因素等作用下形成的。
对于大面积沉陷往往是由于路基（高填方地段）不均匀沉降或局部滑移面引起的。
主要原因是路基压实度不足引起，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；
冻胀和翻浆，多发生在北方和东北地区挖方或填挖交界的路段，主要是由于路基排水设计不合理，造成路基含水量过大引起的冬季冻胀春融翻浆；
剥落，如果沥青混合料中使用了中性或酸性石料，将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；
泛油，沥青混合料中沥青含量过多，空隙率较小，高温稳定性差，是产生泛油的主要原因。
从调查结果分析，目前我国高速公路沥青路面的早期破坏主要表现为裂缝、车辙、沉陷、泛油等，由于恶劣天气原因以及抄造车原因水损坏和松散也时有发生，重度类型的损坏由于及时的养护已经很少出现。
2.3沥青混凝土路面病害产生的原因具体分析
2.3.1沥青质量问题
由于近几年国家城市基础设施建设，城市道路开工项目很多而建设资金又有限，因此，在道路结构层的厚度设计、材料的使用上本着经济适用的原则，而对交通量的变化和使用年限并没有重点研究。
像高等级沥青路面，采用的是上面层使用进口沥青，而中面层、地面层则采用国产沥青，就国产沥青而言能达到规范要求的厂家并不多，而且数量十分有限，不可能满足国内建设规模的需要。
2.3.2设计规范存在的问题：
目前，柔性路面国家设计规范仍然采用弯沉值控制，路面设计以轴载100kN的双轮组单轴为标准轴载；
对沥青混凝土面层应采用容许回弹弯沉、弯拉应力和剪应力三项指标设计；
在交通量小的支路上铺筑沥青时，可仅用容许弯沉值设计；
对沥青碎石面层采用容许回弹弯沉和剪应力两项指标设计。
设计年限内标准轴载累计数和折合成标准轴载累计数作为控制指标。
在路面设计中，一方面交通车辆调查资料，是为通行能力服务的，没有考虑到超载的问题，使得设计中得不到准确轴载，造成设计年限内累计标准轴载出现与事实不相符的情况。
这样，对于一些道路而言，从一开始就降低了累计标准轴的数量，使得设计弯沉值偏大，基层、低基层的拉应力偏小，造成路面整体刚度不足，导致路面提前破坏。
另外，由于受经济利益的驱动，载货车超载现象，正是这部分超载车辆加速了路面的破损，促使路面开裂、推拥，甚至局部下陷。
2.3.3气候的影响：
低温裂缝。
沥青材料在较高温度条件下具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不至于产生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩。
此时半刚性基层的底部将产生拉应力，当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大。
由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂，产生裂缝。
由于沥青路面宽度有限，收缩路面结构的相互约束小，所以低温裂缝主要是横向的。
．温度疲劳裂缝。
这种裂缝主要发生在日温差大的地区。
由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变（或劲度模量）变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。
沥青路面具有高温软化特性，尽管设计及施工中尽可能降低油石比，最大限度地利用骨料级配增大高温稳定性，但在车辆长期作用下仍要产生车辙。
2.3.4沥青混凝土配合比设计存在的问题：
在施工时，有的单位压缩二至三个阶段，有的干脆凭经验进行施工。
因此，从理论和实践来讲存在较大的偏差，从而导致沥青混凝土内在质量存在先天不足。
另一方面，由于现状所致，政绩工程工期较短，加上低价中标，碎石料场不规范，大多地材都由个体企业承担，料场分散，设备落后，材料的均质性、稳定性均有较大的差别。
虽然大部分单位在开工前都作了筛分分析符合要求，在施工过程中也检测并予以调整配合比，但由于差异性大，不可能做到十分准确，导致路面出现一些常见病害。
2.3.5沥青混凝土拌合温度的控制
石油沥青拌合出场温度要求在120℃～165℃，而实际上有些施工单位由于设备和人员素质等原因，在拌合温度控制方面时高时低很不稳定。
温度过高可能导致沥青变质，没有黏性使沥青混凝土松散；
温度过低，沥青混和料拌合不匀，影响级配，这些也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的原因。
在沥青混合料拌制完成后，从拌合厂向摊铺现场运输的过程中，空气与混合料之间的温差一般大于120℃。
加上因速度形成的相对风速较高，会导致混合料温度在到达现场前有较大的下降。
降温幅度由表及里逐渐减少，最严重的降温区发生在料堆表面和马槽的接触面。
降温严重程度取决于运输时间、速度、气温、保温措施等因素。
2.3.6沥青混凝土的摊铺
现在摊铺设备断面加宽，沥青混合料从中间通过胶轮输送到两侧，由于距离大，必然产生离析，这种离析改变了沥青混凝土生产配合比；
其次，由于烫平板从机心向两侧悬臂较长，随着摊铺次数的增加，产生变形，对路面横坡的控制也有较大影响。
另外，在混合料从运输车向摊铺机喂料斗卸料到刮料板输料的过程中，接触面表层料，特别是两侧车厢接触面的表层料，在每车料中最后被刮料板送到螺旋布料器，即每一车料降温幅度最大的表层“冷”料是集中被铺出的，表面料降温幅度较大、在正常的碾压过程中压实度难以达到要求，是路面发生松散、坑槽和渗水破坏的原因。
2.3.7平行交叉作业对路面质量的影响：
城市道路施工过程中涉及的单位较多，如：
自来水、雨污水、供热、煤气、电信、电力、有线电缆、道路照明等地下管线。
由于平行交叉作业，加上工期较紧，对路面质量产生影响，如在土基碾压成型以后，管线单位又挖沟下管，管线单位对回填土的压实质量普遍不重视，因此，造成局部不均匀沉降；
又如沥青砼摊铺底面层、中面层时，道路照明施工单位要进行灯杆和电缆的铺设，而且不能封闭交通，导致路面污染严重，从而使路面层与层之间的黏结受到影响，特别是当沥青面层较薄时，在车辆高速行驶荷载作用下，沥青路面产生脱落、推拥、扭曲裂缝等现象。
2.3.8政府行为的不科学性.
京津塘高速公路是我国第一条引进世行贷款修建的项目，由于当时尚没有这方面的经验。
因此，施工十分慎重，该工程从开工到竣工前后用去4～5年，于1991年通车，目前它仍然被认为是全国修建的最好的高速公路之一，通车将近7年没有大面积返修过。
事实上桥梁构造物可以增加人员、设备投入，冬雨季也可以安排施工抢进度，而路基、路面施工则受到时间和气候的限制，不是简单的增加投入就能解决技术质量问题，特别是在不良地质路段，更需要时间稳定路基。
因此，修一条高质量的路，政府行为也起到很关键的作用。
3沥青混凝土路面的预防性养护
3.1高速公路沥青路面常用预养护措施的类型及其技术经济特征
预养护措施类型.结合国内外预养护措施的发展趋势，目前可以在高速公路沥青路面上推广应用的预养护措施，有微表处、薄热拌沥青混凝土罩面、灌缝或封缝、沥青再生处治4种。
这4种措施基本覆盖了适合于预养护的高速公路沥青路面损坏类型和程度。
3.1.1微表处
（1）工艺。
微表处是稀浆封层的一种，其工艺是采用改性稀浆封层车在路面上摊铺1层由级配良好的集料、聚合物改性乳化沥青、水和矿物填料等组成的混合料，封层的厚度一般在1O一20mm。
（2）性能。
密封路面表面，阻止路面松散、氧化；
密封路面的细小裂缝；
改善路面的抗滑性能和行驶质量；
修复车辙（≤40mm）和轻微的表面不规则；
增加路面颜色对比度，改善路面外观。
（3）路面状况。
在良好的路面状况下，可见的路面损坏包括：
细小裂缝或轻微的纵向、横向裂缝；
轻微或中等程度的松散和（或）老化、氧化、硬化；
抗滑损失；
路面渗水；
深度<
25mm的车辙；
轻微的表面不平整、磨光、泛油；
很少或没有补丁。
（4）典型寿命。
影响因素包括交通荷载、环境条件、原路面状况、原材料质量、混合料的设计与施工质量等。
综合考虑后，取3—5年。
3.1.2灌缝或封缝
采用密封材料充填路面的裂缝，工作内容包括裂缝的清理、灌填空间的形成（如切割）和填缝料的灌人。
防止水和杂物进人路面内部，保护基层，延缓路面损坏。
宽度小于19mm的纵向裂缝、横向裂缝、块状裂缝或疲劳裂缝。
主要取决于裂缝严重程度和填缝材料类型，一般在1—2年。
3．2．3薄热拌沥青混凝土罩面
THMO是集料和沥青（高速公路一般采用改性沥青）的混合料。
高速公路沥青路面预养护用的热拌沥青混合料类型宜为细粒式，可采用较薄的罩面层（厚20—30mm）。
保护路面结构，延缓路面损坏；
修正路面的大部分缺陷，改善路面的平整度或行驶质量；
改善路面的抗滑能力和外观；
不增加或基本不增加路面的承载力。
在良好的路面状况和基层条件下，其损坏主要是由路面疲劳引起的，包括：
中等至严重程度的纵向裂缝、横向裂缝、块裂，宽度大于3．2—6．4mm的裂缝，需要预填封；
中等至严重程度的松散、表面磨耗、氧化、老化、泛油或磨光；
表面不平整、深度<
12mm的车辙；
中等数量但状态良好的补丁；
路面渗水。
国外一般在6—10年，根据上海市的具体情况，取3—5年。
3．1．4沥青再生处治
采用机械设备，将沥青再生处治材料均匀地喷洒在路面上。
常用的处治材料主要是沥再生、，TL2000等。
渗入路面，将老化沥青激活，且不改变或降低路面的摩阻系数；
密封路面的细小裂缝，防止水、汽油和化学剂等杂质渗入路面；
使路面呈均匀的黝黑色，改善沥青路面的外观。
在路面结构强度足够、路面稳定情况下，可见的路面损坏包括：
细小裂缝；
轻微的松散、老化、氧化、硬化；
取决于路面老化的严重程度和交通量。
根据上海市的应用情况，沥再生的使用寿命一般在2—4年。
选择预养护措施的原则为了保证预养护措施的实施效果和技术优势，在预养护对策选择方法的确定和预养护对策的选择过程中，需要遵循以下原则：
技术上是满足要求的；
经济上是比较节约的；
性能上是符合工程特点的。
按照上述原则，预养护对策选择应该包括预养护对策集的建立、预养护措施的费用和效益比较、针对具体工程的项目级预养护措施综合评判等三方面的内容。
4高速公路沥青路面预养护的宏观和微观路况指标与标准
对高速公路沥青路面状况的评价采用路面长度系数（SSI）、路面状况指数（PCI）、行驶质量对高速公路沥青路面状况的评价采用路面长度系数（SSI）、路面状况指数量指数（RQI）和抗滑系数（BPN或SFC）4项指标。
如上海市公路设施管理系统对所有的4项指标也都给出了高速公路的评价标准，见表1。
在预养护标准的制定中，我们以上海市的路况评价标准作为基础，提出了基于PCI、SSI和RQI的上海市高速公路沥青混凝土路面预养护的宏观路况标准，见表2。
在宏观路况满足预养护要求的前提下，还应判断路面的具体损坏类型、程度等是否适合预养护。
如适合预防性养护的，则路面损坏类型和程度一般包括（其中损坏程度按照上海市公路设施管理系统中的定义执行）：
轻微的横向裂缝或纵向裂缝、细小或轻微的不规则裂缝、轻微或中等程度的龟裂、轻微的车辙（深度小于25mm）、路面轻微磨损（包括磨光、麻面）、轻微的松散、各种程度的老化（包括老化、硬化、泛白）、泛油、轻微的路面渗水等9种情况。
为便于工程技术人员进一步判别适合于预养护的路面，我们也同时提出了不适于预养护的路面状况。
如果路面中有1项或多项存在不适于预养护的，则禁止使用预养护措施，路面只能通过结构性的修复或重建来处理。
不适合预养护的路面状况包括以下9项：
（1）路面有超过10％的中等程度或2％严重程度的龟裂。
（2）在实施预养护措施之前，路面的横向裂缝和纵向裂缝很宽或很严重，无法有效填封。
（3）路面有严重的或大量的补丁，其中中等和严重程度的补丁面积占20％以上。
（4）路面有中等或严重程度的坑槽。
（5）由于沥青混合料不稳定而产生的车辙。
（6）国际平整度指数IRI超过30．3m／km。
（7）沥青混凝土路面表面出现拥包、推移等现象。
（8）路基条件很差。
（9）路面的排水条件不良或具有与湿度有关的损坏。
如果宏观和微观路况均符合要求，那么预养护后续的工作就是预养护对策的选择，即根据当前路面状况，选择最有效的预养护措施。
5预养护对策选择的原则、影响因素、方法和流程及适用于高速公路沥青路面的最佳预养护措施
对策选择方法主要集中在对策库建立阶段，后续养护措施的选择更多的是依靠决策或工程人员的经验。
预养护对策选择的方法应包括预养护措施的对策集遴选方法、预养护措施的费用效益比较方法和预养护措施的综合评判分析方法。
决策矩阵法以表格的形式组织和存储数据，减少了数据的存储空间，有利于在计算机信息管理系统中的实现。
评价一个项目的费用效益，采用等效年度费用法。
在具体的预养护项目中，许多工程因素会在不同程度上影响预养护措施的效果，综合评判法或模糊评判法是较好的选择。
预养护对策的选择流程如图1所示。
按照图1所示的高速公路沥青路面预养护对策选择流程，首先由预养护对策集即可知道各种路面主导损坏类型和严重程度所适用的预养护措施集；
其次，各常用预养护措施按等效年度费用EAC从小到大的顺序依次是：
微表处、灌缝或封缝、沥青再生处治和薄热拌沥青混凝土罩面（THMO）；
最后，采用综合评判法考虑可获得的材料、施工质量、耐久性、交通干扰、行驶舒适性、抗滑性、噪声和美观等8项影响因素，即可计算得到各常用预养护措施的综合评判系数。
各常用预养护措施按综合评判系数从大到小的顺序，依次是：
微表处、THMO、沥青再生处治和灌缝或封缝。
这样，按照本项目所提出的预养护对策选择原则和方法，就可按照每种路面的主导损坏类型、严重程度，确定所适用的最有效的预养护措施。
然后，按选择结果，以决策矩阵法表示，最终便形成高速公路沥青混凝土路面的预养护对策库。
6预防性养护的重要意义
围绕建设与养护、维修与预防的关系，我们认为，随着路网的不断完善，只有长期保持良好的路面使用性能，公路建设的巨额投资才能充分发挥其投资效益，而长期保持路面良好的技术状况必须有一个强有力的养护维修支持系统来保障，从这一意义上来说，养护维修实际上是公路建设的一种继续。
在路面养护和维修的关系上，长期以来人们总是习惯于等到路面开始出现损坏后，才想起要对它进行维修，而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。
预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施，它并不考虑路面是否已经有了某种损坏。
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