养护讲义文档格式.docx
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改正性养护策略是路面状况恶化到了必须维修的程度时才采取相应措施来恢复路面功能。
采用这种养护策略时，路面的服务状况通常都较差；
而采用预防性养护的要点在于，当路面还处于良好的使用状况时就采用预防性养护措施改善路面状况，从而及时阻止路面状况的急剧下降。
因此不仅可以获得更长的使用寿命，而且在路面使用寿命期间，始终维持较好的服务水平。
由此产生的社会效益也很突出。
在美国密歇根州交通运输部的一项关于路网性能状况的研究中，曾就预防性养护与改正性养护对路面状况的影响进行分析，其结果如图3.1.2所示，其中（a）图为改正性养护（主要为对路面病害的修复与对路面的重建）对路面状况的影响，（b）图为预防性养护对路面状况的影响。
对于两种养护策略均提供15年的资金资助。
由图中的结果可见，对于改正性养护，当没有养护资金支持时，路网中路况为差的路面所占的比例剧增；
而对于实施了预防性养护的路面而言，由于预防性养护措施的实施阻止了未处理工程的进一步恶化，使得路网中的路面可长时间地保持较好的路面性能。
（a）
（b）
图3.1.2预防性养护与改正性养护效果对比
（2）从施工工艺上来看，改正性养护往往对路面进行大规模的翻修以恢复其结构功能，施工难度、规模都较大，费时费力，而且对交通的影响较大。
预防性养护施工则相对简单，而且由于当前预防性养护施工机械自动化、智能化的不断进步使得预防性养护施工速度较快，可最大限度地减小施工对交通的影响。
另外由于实施了预防性养护后路面状况始终较好，就减少了紧急养护的必要。
（3）从费用上来看，通过寿命周期费用分析和实践证明，预防性养护具有最好的经济性。
美国亚利桑那州的公路部门就工程费用做过如下比较：
铺筑完沥青混凝土路面后，不做任何中间的维修与养护，行车20年后，进行大翻修；
铺筑完沥青混凝土路面后，在行车10年后，做一次修补性养护，而后做一次沥青混凝土罩面；
按预防性养护的要求，对于已铺的沥青混凝土路面，根据路面检测结果，及时定期地做预防性养护。
对三种维修养护方式的经济分析表明，第一种方式的养护工程费用是第三种的163%，第二种方式为第三种方式的155%。
因此，预防性养护是最经济的。
（4）预防性养护是一种主动性的养护策略。
预防性养护改变了过去在路面损坏后才采取措施的被动状况，而是根据路面的状况，有计划的采取预防措施，变被动为主动。
另外养护费用可以平摊在各年份内，养护管理部门可以有计划的调配资金。
美国近半数以上的州使用10种以上的预防性养护技术。
表3.1.2为美国柔性路面和复合路面的预防性养护技术。
表3.1.3为美国一些沥青路面预防性养护技术的适用性比较。
表3.1.2美国柔性路面和复合路面使用的预防性养护措施技术
处治技术
应用州的数目
铣刨和罩面
38
沥青罩面（<
40mm）
37
冷铣刨和沥青罩面（<
34
单层石屑罩面
33
沥青裂缝处治（分层和灌缝）
30
微表处（microsurfacing）
28
（轮廓）断面铣刨（profilemilling）
25
沥青路肩整治（移走和重铺路肩）
24
雾状封面（fogseal）
21
多层微粒罩面（microsurfacing）
冷拌现场再生
overband裂缝灌缝
19
多层石屑罩面
18
超薄沥青罩面（<
20mm）
14
热拌沥青现场再生
超薄磨耗层（NovaChip）
11
洗刷封层（ScrubSeal）
7
表3.1.3沥青路面预防性养护技术（仅用于结构良好的路面）
选用原因
平均处治寿命（年）
平均单价
摩阻力
松
散
车
辙
坑
槽
裂缝
低
中
高
裂缝处治
灌缝处治裂缝
清理并灌缝
×
3
$0.66/延米
预切缝并灌缝
7~10
$5.58/延米
开槽灌缝
$2.30/延米
裂缝灌填
2~3
$0.82/延米
挖补换填
5
$16.40/延米
表面处治
雾状封层
1~2
$0.18/m2
单层石屑封层
3~6
$0.66/m2
双层石屑封层
$1.79/m2
3~5
5~8
$2.09/m2
热拌沥青混合
料薄层罩面
$25/ton
坑槽和修补处理
冷拌沥青混合料
1
$55/tona
喷射修补
1~3
不定b
热拌沥青混合料
$25/tona
修补（稀浆封层
或微表处）
$1.02/m2a
注：
1）a.仅为材料费用。
b.价格随情况变动。
2）表中单价为美国的价格。
主要养护措施
目前，高速公路中常用的养护措施主要有以下几种。
1.微表处
微表处也可称为“聚合物改性乳化沥青稀浆封层”，是将聚合物改性乳化沥青、高质量集料、水、添加剂和填料（通常为水泥）按一定比例拌和成混合料并利用专用撒布车摊铺于路面，经养护、碾压形成的薄层路面。
微表处已经被广泛地应用于各种交通量的道路中，用于改善路面抗滑性能、填充路面车辙及不平整、进行路表密封、处理路面沥青老化及路面松散等。
微表处可提供10～20mm厚的表面处治，一次处理可以填充深达28mm的路面车辙。
图3.2.1展示了微表处的实施过程。
图3.2.1微表处施工
微表处实际上是稀浆封层的一种，但是与稀浆封层相比，微表处具有了更多的优势，主要体现在：
微表处所用的聚合物改性剂的品质和含量比稀浆封层更多；
与稀浆封层相比，微表处乳化沥青的破乳速度大大加快，从而有利于交通的快速恢复，减少用户延迟；
微表处所用集料要求更干净、具有更高的抗磨耗性，这就提高了微表处的耐久性；
微表处可用于填充车辙，因为微表处可多层铺撒，而聚合物改性剂为其实施提供了稳定性。
总的来说，微表处可用于处治的病害包括：
路表面摩阻力降低、松散、轻微车辙、较小的裂缝等，可提高路面的抗滑能力，有效封闭路面，防止水分进入沥青层，并可恢复路面断面形状。
微表处对于提高路面的结构强度作用很小，不能处治较严重的病害。
因此在加铺微表处前，路面应清理干净，并完成必要的破损修补。
较宽的裂缝应得到适当的处治。
原路面一般不要求洒粘层油，对于路面光滑、松散的情况，可以采用洒粘层油的方法。
施工过程中，混合料不得出现水分过多和离析现象，任何情况下都不能直接向摊铺箱内注水。
在摊铺箱不能到达的地方必须采用人工施工，通过人工用橡胶辊碾压封层达到均匀和平整。
在混合料固化成型前禁止一切车辆驶入，行人不得踏入，严格管制交通。
微表处的集料，必须坚硬、耐磨，不含泥土杂质，其砂当量大于65％，并且级配组成必须符合一定的级配标准；
一般采用国际稀浆封层协会ISSA的Ⅱ、Ⅲ型级配，美国、加拿大等北美国家均采用这些级配。
微表处混合料中各种材料均应严格筛选，保证质量。
试验表明，乳化剂、改性材料和沥青这三者的性能和相互匹配是决定微表处路用技术性能的关键因素。
2.铣刨重铺
冷铣刨是利用特殊设计的设备将路面切削到所需深度的一种方法，铣刨可使路面恢复到某一特定的等级或斜坡状况，消除拥包、车辙及其它病害对路面使用品质及使用性能的影响。
处理后的路面具有较粗的路表纹理，可用于直接行车，也可用于罩面处理，而且由于接触界面粗糙可以增强罩面层与原路面的粘结。
3.雾封层
雾封层是对稀释、慢凝乳化沥青的一种较典型应用，它利用沥青喷洒车直接将乳化沥青撒布于路表面而无需集料覆盖。
雾封层主要用于处治开始出现轻微疲劳龟裂、损失部分细骨料的路面，是这一阶段养护的最有效手段，且它的费用较低。
雾封层可起到恢复路表氧化及硬化沥青粘附力、填补路面微小裂缝和空隙、防止路表水下渗、使低温下的路面免受损害、防止开级配路面松散等作用，雾封层还可用于加深路面颜色以区分路面行车车道。
此外，雾封层可与石屑封层结合使用，使石屑封层具有一个黑色表面，并可加强石屑封层骨料间的粘结，进一步延长石屑封层的使用寿命。
图3.2.2对碎石封层进行雾封层处理前后效果对比
图3.2.3雾封层处理路面前后效果对比
雾封层仅适用于沥青路面的轻微疲劳裂缝和轻微的线形或块状裂缝，对路面的轻微松散也有一定的效果，雾封层处治虽然可用于路面不平整，但是没有什么效果，所以不建议应用。
雾封层处理不宜用于表面裂缝较严重的路面，对于坑洞及较严重的松散也无处治效果。
雾封层对路况较好，仅存在轻微裂缝、轻微表面松散及胶结料老化的路面最有效，而且定期的实施雾封层处治可以强化其使用效果。
另外，对于油石比设计值偏低的混合料采用雾封层处理可谓是一种快速而有效的修复方法。
雾封层不适用于表面较致密的路面，因为雾封层会降低表面纹理从而使路表面的成为一个光滑的平面，不利于行车安全。
另外，雾封层不宜用于橡胶沥青混凝土或聚合物改型沥青混合料路面，除非路面的使用年限已超过了5年。
当用于行车道时，雾封层仅应用于具有开表面纹理的位置，如石屑封层、使用年限较长的密级配或开级配混合料路面。
但是，雾封层会填充路面空隙，如对于以OGFC做面层的路面，雾封层的使用可能会减小或消除原路面体系的排水功能。
另外，施工中也要时刻注意沥青用量，避免沥青用量过多在路表形成油膜，降低路面的抗滑性能。
雾封层不宜在秋季或冬季施工，这样可降低在施工期遇到降雨的概率，另外可保证乳化沥青完全破乳前不会遇到冰冻的情况。
如果在冬季施工的话，乳化沥青没有足够的时间渗入路面结构，而且由于渗入不充分还会在路面形成一层油膜，进而降低路面的抗滑性能。
另外，由于雾封层采用的是慢凝型乳化沥青，所以在雾封层施工后必须封闭交通2小时以上，以保证乳化沥青的完全破乳。
经过雾封层处理的路面在进行下一次雾封层处理或其它处理（如微表处、薄层罩面等）之前一般可使用1～2年。
雾封层是一种低耗费的改善路面材料活性、防止路面松散病害发生的有效手段。
如果在路面使用早期进行处理的话，雾封层可有效地延长路面的使用寿命。
但是到目前为止，还没有关于雾封层处治对路面使用性能及使用寿命影响的正式研究成果。
4.石屑封层
石屑封层也称为表面处治或沥青表面处治，是将沥青（一般为乳化沥青）直接喷布于路表，继而撒布一层石屑，然后再用压路机碾压将石屑嵌入沥青层中形成的一个薄层。
石屑封层主要用于密封不存在荷载型裂缝的路面，改善路面的抗滑性能。
传统上，石屑封层主要作为磨耗层用于低交通量道路。
随着材料及施工技术的不断进步，石屑封层家族又增加了许多新的成员，如橡胶沥青石屑封层、砂封层、“三明治”封层、“披风”封层、多层石屑封层等，这些新成员不但继承了原石屑封层的技术优点，而且在性能上得到了大幅的改善，同时也使得石屑封层的应用范围大大拓展。
各种石屑封层的施工顺序可参见图3.2.4。
图3.2.4各种石屑封层施工顺序
橡胶沥青石屑封层与传统的石屑封层相比并没有太大的变化，只是以轮胎橡胶（或乳胶）和沥青胶体的混合物代替了沥青胶结料，但是橡胶添加剂的加入增强了胶结料的弹性和粘附性。
橡胶沥青石屑封层通常用作罩面层以延缓反射裂缝的发生。
砂封层所用的材料主要是乳化沥青、砂或其它细集料，砂封层主要用于处治干燥、氧化的路面，同时保护路面免受水和空气的影响。
“三明治”封层和“披风”封层是另两类石屑封层。
前者的施工顺序为大粒径集料撒布、乳化沥青喷洒、小粒径集料撒布，而后者则是在石屑封层上再做一个稀浆封层。
前者主要用于密封路表，改善原路面的抗滑性能，而后者主要可提供一个致密的、防水的表面，同时改善路面的抗滑性能。
对于“披风”封层而言，稀浆封层的应用也减少了石屑封层中的松散石屑。
多层石屑封层是将石屑封层在同一路段上多次、重复施工获得，某些情况下其最终厚度可达到25mm。
总结起来，石屑封层的特点主要有以下几方面：
增加路面抗滑性，提高路面行驶安全程度；
增强路面防水性能；
防止下层路面氧化、老化和磨耗；
赋予干燥、风化路面以新生命；
对轻微裂缝进行填封；
改善路面纹理结构；
成本低。
同其它的表面预防性养护处治方法一样，石屑封层也不能提高现有路面的结构性能，所以存在结构性病害的路面也不能采用石屑封层处治。
另外，因为较宽的裂缝或者经受过较大的移动的裂缝很可能会反射到石屑封层的顶面，因此存在较大范围这类病害的路面也不宜进行石屑封层处治。
石屑封层的效果在很大程度上还与原路面沥青胶结料的脆性有关，相关研究证明，对于使用年限较长、沥青胶结料老化或硬化严重的路面石屑封层并不是一种经济有效的方法。
石屑封层适宜的施工季节相对较短，尤其不应在气温较低的季节施工。
当环境温度低于15℃或者路面温度低于13℃时不应进行石屑封层施工。
当路面表面存在大量灰尘或路面表面比较潮湿时不应进行石屑封层施工。
在即将降雨前不应进行石屑封层施工。
石屑封层施工后通常需要1个月较温暖的时间以利于集料颗粒重新定位并嵌入沥青膜中，所以不应在晚秋或者冬季进行石屑封层施工。
石屑封层撒布完碎石经压路机碾压后即可开放交通，但是刚碾压完2小时内行车的速度应控制在32km/h以内。
沥青胶结料、集料石屑、碾压工艺等三方面因素直接影响着石屑封层的使用品质和使用寿命，如果这几方面的因素得到了合理确定，则石屑封层的使用寿命一般在4～7年。
其中，一般乳化沥青石屑封层一般使用寿命为3～4年，而聚合物改性乳化沥青石屑封层的使用寿命一般在5～7年，多层石屑封层处治的使用寿命要更长一些。
部分研究显示在低交通量道路中，单层石屑封层使用寿命平均为5～6年，而多层石屑封层的平均寿命可达到9～10年。
美国LTPP项目中曾对不同气候区石屑封层处治的路面使用性能进行观察研究，结果发现使用了5年后所有调查段的路面性能均较好，且非冰冻区的使用性能要明显好于冰冻区。
5.再生处治
沥青再生技术是指对不能满足使用要求的沥青路面废料通过各种措施进行处理后重新利用的技术，包括对旧沥青路面进行翻挖、破碎、筛分，再和新集料、新沥青、再生剂（必要时）重新混合形成具有预期路用性能的混合料，并重新铺筑成路面的各种结构层（包括面层和基层）。
沥青再生技术按照生产地点不同可分为厂拌再生和现场再生两种。
与一般沥青混凝土生产相比，厂拌热再生只是原材料有些许变化，其它生产过程都一致，所以本文中对其不进行说明，具体可参见沥青混合料的生产。
主要介绍现场再生技术，包括现场冷再生及现场热再生。
现场冷再生（CIR）是对现有路面部分深度或者全深的处治，对全深进行处治时可以不包括基层材料也可以包括少量的基层材料。
CIR较典型的处理深度为50mm～100mm，也可以根据需要进行更深的处理。
当前，CIR的处治方法主要有两种：
简单再生机，主要进行铣刨、破碎及再生剂添加操作。
此设备还需要跟其它设备共同工作以完成施工。
一次成型再生列车，其中一系列的设备各司其职，最常用的组成部分有冷铣刨器械、轻便式破碎器械、移动式拌和设备及摊铺设备。
图3.2.5单设备处治
（包括铣刨、乳化沥青注入、拌和及新料摊铺）
图3.2.6单设备处治（包括铣刨、再生剂添加及新混合料带状堆积）
图3.2.7单设备处治（加入新集料再生）
图3.2.8一次成型再生列车
CIR可有效地改善路面的断面形式及现有路面的断面坡度。
当AC路面的病害仅发生在面层部分时，CIR可对其进行有效的处理。
但是，如果路面病害源于路面基层或路基，则CIR无法有效处理。
CIR较多的应用于次级或低交通量道路，但是当中心拌和站距离较远时CIR具有较大的使用优势。
现场热再生（HIR）也可称为热表面再生，主要用于矫正或处理路表病害而不移除原路面材料。
HIR可处治大部分的路面病害，包括车辙、波浪拥包、松散、泛油、表面抗滑性能不足、轻微温度裂缝及轻微疲劳裂缝等。
但是路面结构性必须完好。
HIR的处治过程主要有以下几步：
✧加热软化现有路面；
✧对路面材料进行机械处理；
✧将处理后材料与再生剂拌和；
✧如果需要的话加入新的沥青及集料；
✧摊铺。
此过程可以两种方式进行：
一次成型，将原路面材料与新材料一起拌和，然后摊铺成型；
两次处理，先将原路面材料处治后摊铺于路面，再在其上加铺一层新的磨耗层。
到目前为止，国内外应用较普遍的HIR技术有三类，即加热疏松、路面重铺及重新混合。
加热疏松是早期使用的HIR技术。
其施工过程主要有对原路面的加热、利用疏松齿对原路面的疏松处理、加入再生剂后拌和、整平及碾压成型。
其疏松深度一般在19mm～25mm，最大可达到50mm。
此过程中不需加入新的集料，但是一般会在其后摊铺一层新的磨耗层。
其基本过程可见图。
图3.2.9加热疏松处治过程
路面重铺，首先对现有路面进行加热，疏松或铣刨19mm～25mm后与再生剂拌和，然后将再生材料作为整平层摊铺于路面，再用新的沥青混合料摊铺一层磨耗层。
再生利用的旧料及新的磨耗层材料可利用特殊设备一次完成，也可利用加热疏松设备和传统铺路设备分两次完成。
图3.2.10路面重铺处治过程
重新混合是将原路面材料加热疏松后与一定量新的沥青混合料（可根据需要加或不加再生剂）在车载拌和器中拌和成新的沥青混合料并摊铺成单一、均质路面层的过程。
此过程改变了混合料的级配、调整了胶结料的品质，因此使原路面的性能得到了改善。
其成型过程可见图3.2.11
图3.2.11重新混合处治过程
因为CIR可处理的路面深度为50～100mm，所以其适用的路面病害只能发生于路面表层，如块裂、温度裂缝、表面松散等，如果路面的病害源于路面基层或路基，如龟裂、不稳定车辙就不能利用CIR进行处理，除非可以明确的界定路面病害仅限于路面表层。
冷再生料经摊铺和碾压，一般2小时后即可开放交通。
但是要冷再生料的含水量达到1～1.5％一般需要7～14d的养护周期。
另外，虽然CIR处治后可形成一层稳定的表面，但是一般情况下在冷再生料达到养护周期后还是要在其上摊铺一层罩面层，因为再生表面的抗水损及车辆磨耗的能力并不是很强。
CIR在我国应用不是很多，所以其使用寿命资料多源于国外的工程实践。
CIR应用较早的国家是新墨西哥（从1984年开始应用），于1996年对其境内45条CIR处治路面的观察发现大部分路面在使用10年后仍具有很好的使用性能。
美国部分州也曾报道CIR路面在使用了5～7年后仍有较好的使用性能。
但也有部分处治不是很成功，使用几年后就出现了路面病害，分析其原因可能是胶结料含量过高、胶结料分布不均匀或冷再生料中水分过多。
图3.2.12为CIR处治的路面前、后状况对比。
图3.2.12CIR处治效果对比
HIR也仅适用于结构状况相对较好的路面，其对路面的处治厚度为25～50mm，而且对路面结构承载力的贡献也不是很大。
对于存在明显的基层破坏、频繁出现不规则修补或大面积排水状况差的路面不宜进行HIR处理。
对于局部的较严重病害必须合理处治后方可利用HIR。
寒冷季节和大风天气一般不宜施工，有研究表明：
气温在10℃以下，以及风速在8km/h以上，HIR的施工效率将显著降低，建议施工时环境温度在15℃以上比较合适。
雨后需路面晾干后才可进行HIR施工。
HIR处治施工过程中需要控制的温度参数可参见表3.2.1
3.2.1HIR路面的正常施工温度要求
温度控制点
温度要求（℃）
测量部位
环境温度
＞15
未加热路表
外掺新沥青混合料到场温度
140～160
运料车
路表预热温度
＜250
加热机后方
新旧混合料拌和出料温度
120～140
摊铺机
铣刨路底温度
＞60
铣刨滚筒处
摊铺温度
＞115
初压温度
＞110
碾压层内部
碾压终了温度
＞70
路表面
经过合理设计及施工的HIR工程其路面性能类似于传统的HMA路面。
但是，因为HIR处治过程的步骤较多，所以其实际的工程效果与期望的效果可能存在一定的差异。
而且，HIR技术的快速发展与不断进步也使得对这项先进技术的长期性能的全面评价变得尤为困难。
最原始的HIR技术－加热疏松处治路面的使用寿命一般在3～5年，也有部分工程的使用寿命超过了10年。
路面重铺的使用寿命一般在8～12年，而重新混合处治由于技术较新、使用时间尚短，所以其使用寿命还不明确，但是其主要性能的优秀表现是值得肯定的。
图3.2.13是HIR处治的路面前、后状况对比。
图3.2.13HIR处治效果对比
6.裂缝的处治
在对裂缝进行灌治之前，要对裂缝进行实地调查，记录裂缝的位置（桩号）、长度、宽度等相关信息。
一般来说，高温季节全部或大部分可愈合的轻微裂缝，目前可以暂不处理；
对于缝宽在5mm以内的裂缝，直接灌缝；
对于缝宽大于5mm的裂缝可以进行开槽灌缝加以处治；
对于缝宽大于20mm、严重的裂缝，要进行挖补处理。
按照裂缝的形式特点,沥青路面常见的裂缝主要有横向裂缝,纵向裂缝和网状裂缝三大类。
横向裂缝是沿路面横断面方向出现的裂缝,较有规则。
横缝轻微时多为局部细线状裂缝,严重时通常贯穿整个路面宽度,有时伴有少量横向或斜向支缝.路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。
裂缝间距
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