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沥青混凝土路面常见病害成因及处治技术

朱莹莹
  
扬帆媒体号
2025年230期
滁州市路桥工程有限责任公司 239000

摘要:沥青混凝土路面广泛应用,但易出现裂缝、变形、表面损坏和松散等病害。这些病害成因复杂,涉及设计、材料、施工、荷载与环境多方面,不仅影响道路美观,还危及交通安全、降低通行效率、增加运营与养护成本。有鉴于此,本文对沥青混凝土路面常见病害成因进行分析,并提出针对不同病害,需采取差异化处治技术,如裂缝的灌缝、贴缝,变形类病害的微表处填补、铣刨加铺,表面损坏类病害的铣刨加铺,松散类病害的热补等,旨在延长沥青混凝土路面使用寿命,保障公路运行安全。

关键词:沥青混凝土;路面病害;微表处填补;铣刨加铺

沥青混凝土路面因其行车舒适、噪音低、施工周期短、易于维修养护等优点,在全球范围内得到了广泛应用。然而,作为一种由多种材料复合而成的柔性路面,它在车辆荷载、自然环境和材料老化的共同作用下,不可避免地会出现各种形式的病害。这些病害不仅影响道路的服务水平和行车舒适性,更会危及行车安全,若处置不当,还将大幅缩短道路的使用寿命,增加全生命周期的养护成本。因此,深入系统地研究沥青路面常见病害的表现形式及其背后的成因,是进行科学养护、精准处治的前提和基础,对于保障路网畅通、延长道路寿命、优化养护资金配置具有至关重要的现实意义。

1 沥青混凝土路面常见病害极其成因

沥青路面最常见的病害可归纳为裂缝类、变形类、表面损坏类和松散类四大类别,每一类都由其独特的形成机理所主导。

1.1 裂缝病害与成因

裂缝是出现最早、最为普遍的病害形式,主要包括横向裂缝、纵向裂缝、网裂和反射裂缝。横向裂缝多垂直于行车方向,其首要成因是沥青面层材料的温缩行为,在低温环境下,材料收缩产生的拉应力超过其抗拉强度便会导致开裂;其次是基层材料的干缩裂缝反射至面层。纵向裂缝通常平行于行车方向,多因路基压实度不均、局部沉陷,或沥青混合料摊铺时纵向接缝处理不当造成。而网裂或龟裂则表现为交错成网状的裂缝,这是结构型损坏的典型标志,根本原因在于路面结构整体强度不足,无法承受重复的车轮荷载,导致其下层首先疲劳破坏,进而反射至表面形成网状裂缝。反射裂缝则特指在旧水泥混凝土路面上加铺沥青层后,下层接缝或裂缝处的应力集中导致上层沥青层随之开裂的现象。

1.2 变形类病害及成因

路面在车轮荷载的反复作用下产生的永久性变形,统称为变形类病害,主要表现为车辙和拥包。车辙是沿车道轮迹带分布的纵向带状凹槽,其成因极为复杂,是混合料、荷载与环境的综合结果。一是压密性车辙,源于施工时压实度不足,开放交通后混合料在车轮作用下进一步被压密;二是流动性车辙,或称失稳性车辙,这是最为常见的类型,因沥青混合料在高温下稳定性不足,其内部的沥青胶浆如润滑剂般减少了集料间的摩阻力,在重载车辆的剪切作用下,混合料产生侧向流动和塑性变形而形成;三是结构型车辙,其根源是路基或基层强度不足,在荷载作用下发生永久变形并累积导致面层下沉。拥包则表现为路面局部隆起,通常发生在路口或坡道等需要频繁刹车、加速的部位,由于水平力显著增大,超过了沥青面层的抗剪强度,导致层间产生剪切滑移而形成。

1.3 表面损坏类病害及成因

表面损坏类病害主要包括泛油和磨光。泛油是指路面沥青含量过高,在高温季节受重载车辆挤压,导致过量沥青上浮至路表,形成一层光滑的油膜,严重降低路面的抗滑性能,对雨天行车安全构成极大威胁。其成因多与混合料设计不当(油石比偏高)、施工控制不严或使用了抗高温性能差的沥青材料有关。磨光则是指路面集料表面被车轮长期摩擦而变得光滑,同样会导致抗滑系数下降。这主要与集料的耐磨耗性能有关,若采用的集料质地偏软、磨光值过低,便难以抵抗轮胎的长期磨耗,最终导致宏观构造深度丧失,路面光滑如镜。

1.4 松散类病害及成因

松散类病害以坑槽和松散为代表。坑槽是局部集料脱落形成的孔洞,通常是其他病害未及时处治而恶化的最终结果。例如,水从裂缝侵入路面结构,在行车动水压力的反复冲刷下,侵蚀沥青与集料的粘附界面,导致粘附力丧失(水损害),混合料强度骤降,集料逐步脱落,最终形成坑槽。材料本身的原因,如沥青老化变脆、粘附性下降,或使用了酸性集料却未添加抗剥落剂,也会加剧这一过程。松散则是小范围集料从路面散失,成因与坑槽类似,但程度较轻,可视为坑槽的前兆。所有这些病害的形成,绝非单一因素所致,往往是设计、材料、施工、荷载与环境五大因素交织作用的结果。设计环节的结构层厚度不足、混合料配比不当;材料环节的沥青性能不达标、集料质量差;施工环节的压实度不均、温度控制不当、层间结合不良;荷载方面的超载、重载车辆反复作用;以及环境方面的温度骤变、雨水侵蚀、紫外线老化等,共同构成了沥青混凝土路面病害滋生的复杂温床。

2 沥青混凝土路面病害的危害性

沥青混凝土路面一旦出现病害,其危害性远不止于影响道路表面的美观。这些病害是路面结构完整性遭受破坏的直观表现,会引发一系列连锁反应,对行车安全、道路服务功能、车辆运营成本以及社会经济效益构成多层次、系统性的严重威胁。若不及时加以干预和处治,局部病害会加速扩展和恶化,最终导致路面结构功能彻底丧失,迫使进行大规模重建,造成巨大的经济损失和社会资源浪费。因此,充分认识路面病害的危害性,是树立预防性养护理念、主动进行路况维护的重要驱动力。

2.1 ju 重危及道路交通安全

各类病害通过不同机制显著增加行车风险。裂缝类病害,尤其是网裂和裂缝,为地表水侵入路面结构内部提供了便捷通道,不仅软化路基基层,在冬季冻胀地区还会引发冻胀翻浆,极大削弱路面承载能力。更重要的是,雨后裂缝中的积水在车轮碾压下会形成“水雾”,严重影响后方车辆的视线,易引发追尾事故。变形类病害中,车辙的危害尤为突出,带状凹槽在雨天极易形成“积水带”,使车辆轮胎与路面接触区产生水膜,大大降低附着力,导致车辆在高速行驶时发生“水漂”现象,车辆瞬间失控,制动距离急剧增加,是重大交通事故的重要诱因。而泛油和磨光等表面损坏则直接导致路面抗滑性能断崖式下跌,摩擦系数不足,使车辆在刹车或转弯时极易打滑侧滑,在交叉路口、坡道和弯道等关键部位,此风险被进一步放大。

2.2 显著降低道路通行效率与服务水平,大幅增加车辆运营成本

一条平整、无损的路面是保障交通流畅通、高效运行的基础设施。而当路面出现大量车辙、坑槽和不均匀沉降时,车辆无法保持平稳高速行驶,驾驶员为规避颠簸和冲击,会本能地降低车速或频繁变道,从而引发交通流紊乱,甚至在高峰期造成拥堵,降低了整条道路的通行能力。同时,车辆在病害路面上行驶犹如经历持续不断的“颠簸测试”,不仅驾乘舒适性极差,还会导致车辆零部件损耗加剧。持续的振动和冲击会加速轮胎的非正常磨损、缩短悬架系统、减震器甚至车身结构的寿命,导致车辆的维修保养频率和成本显著上升。对于整个社会物流体系而言,这意味着更高的运输成本和更低的效率。

2.3 大幅增加养护成本,对社会经济资源造成巨大负担

路面养护遵循“成本效益递减”法则:在病害初期进行预防性养护,处治成本最低,技术简单,且能有效阻止病害扩展,延长大中修周期,资金使用效率最高。若放任不管,待病害发展为结构性破坏时,简单的封缝或罩面已无法解决问题,必须进行开挖基层、甚至路基的彻底翻修,其成本将是前期预防性养护的数十倍乃至上百倍,且施工周期长,对交通的干扰和造成的社会影响也更为严重。巨大的养护资金压力会挤占本可用于新建道路或其他民生项目的财政资源,形成恶性循环。因此,对路面病害的忽视,实质上是一种短视行为,将对道路资产的长期价值和社会经济的可持续发展带来深远的负面影响。

3 沥青混凝土路面常见病害的处治技术

对沥青混凝土路面病害进行科学、及时、有效的处治,是恢复路面使用性能、保障行车安全、延长服务寿命的关键环节。处治技术的选择必须遵循“对症下药”的原则,根据病害的类型、 jn, 重程度、成因以及所处的环境条件,综合考虑技术可行性、经济性和长期效益,采取从日常养护到结构性重建的差异化技术方案。现代路面养护理念的核心是“预防为主,防治结合”,强调在病害发生初期或萌芽期就主动干预,从而以最小的成本获得最大的养护效益。

3.1 裂缝类病害的处治技术

裂缝是路面最常见且最早出现的病害,其处治方法根据裂缝宽度、密度和发展阶段有所不同,核心目标是封堵水分下渗的通道,防止裂缝进一步扩展和引发次生病害。

3.1.1 灌缝与封缝

这种方法是处治裂缝最经济、最常用的方法,主要适用于宽度在 5mm 以上的孤立裂缝或轻微裂缝。施工时,首先需使用专用清缝设备将裂缝内的杂物、灰尘和水分彻底清除,并保持干燥,这是保证密封材料与缝壁粘结牢固的关键。然后,根据裂缝宽度、气候条件和等级要求,选用合适的密封材料进行灌注。传统材料有热沥青或乳化沥青,但其低温性能差,易老化脱落。目前广泛应用的是高性能专用密封胶,其在高温下呈液态便于灌入,冷却后具有高粘结性、高弹性和良好的耐久性,能有效封水并适应温度变化。施工可采用手动灌缝枪或大型自动灌缝机,要求填充饱满,并形成一定的“贴封”宽度,但需避免形成过厚的水洼。

3.1.2 贴缝

贴缝适用于处理宽度较小的线性裂缝。该方法采用预先制成的带状防粘卷材,施工时只需揭开隔离纸,将材料贴于已清扫干净的裂缝上,通过碾压或车辆自然碾压即可使其与路面牢固粘结。贴缝施工速度快,无需加热,开放交通迅速,但耐久性略低于高质量的灌缝。

3.1.3 裂缝修补车作业

对于大规模的路面裂缝养护,采用综合式裂缝修补车是高效的选择。该设备集成了清缝、加热、灌缝等功能于一体,机械化、标准化程度高,能显著提高作业效率和质量一致性。

3.1.4 表层处治与薄层罩面

当路面出现密集的、非结构性的细裂缝时,可采用雾封层、稀浆封层、微表处等表层处治技术。这些技术通过在路面形成一层薄薄的保护膜,封闭细微裂缝,防止路表水下渗和空气进入,从而延缓沥青老化,并改善路面外观和抗滑性能。当裂缝较多但基层仍完好时,可采用铣刨原路面1.5-4cm 后,加铺一层热沥青混合料薄层罩面,既能有效封闭裂缝,又能消除轻微车辙,平整路面,恢复使用功能。

3.1.5 结构性修复

对于由基层强度不足引起的严重网裂或龟裂,表明路面已发生结构性损坏。此时,简单的封缝或罩面已无济于事,必须进行开挖式补强修复。即铣刨或破碎挖除损坏区域的面层和基层,重新处理路基并换填新的、强度高的基层材料,然后重新摊铺沥青面层。这是最彻底的处治方法,但成本高、工期长、对交通影响大。

3.2 变形类病害的处治技术

变形类病害处治的关键在于判断变形的性质和深度,区分是面层问题还是基层、路基问题。微表处或超薄罩面填补适用于深度较浅( 10-15mm 以下)的压密性车辙或轻度流动性车辙。聚合物改性乳化沥青、集料、水和添加剂的混合料具有良好的流动性,可填充车辙槽并恢复平整度,同时提供优良的抗滑表面。铣刨加铺是处治中深度车辙( 15-25mm 以上)最常用且有效的方法。首先使用铣刨机将产生车辙的沥青层铣刨掉,清扫干净后,喷洒粘层油,然后重新摊铺一层新的、高性能的沥青混合料。此法能从根本上消除车辙,恢复路面标高和横坡度。

对于深度流动性车辙,可采用就地热再生技术。该技术通过加热软化旧路面,耙松、收集旧料,掺入一定比例的新集料、再生剂和新沥青混合料,经拌和、摊铺、碾压形成新的面层。此法环保节能,100%利用旧料,能有效改善旧混合料的高温稳定性,处治车辙的同时也处理了裂缝,实现了旧路面材料的循环利用。对于因基层或路基软弱引起的结构性车辙,必须在处治面层前先处理下层问题。通常需要开挖至软弱基层或路基,进行换填、注浆加固等处理,再重新铺筑基层和面层。

拥包处治相对简单,通常采用铣刨或铲削的方式,将隆起的部分清除,使路面恢复平整。如果拥包范围较小,可人工铲除;如果范围较大,则使用小型铣刨机作业。处治后,需对作业面进行清理,并视情况涂抹密封材料以防水分侵入。

3.3 表面损坏类与松散类病害的处治技术

表面损坏类与松散类病害直接危及行车安全与路面耐久性,其处治需针对性恢复路面功能并阻断病害发展路径。对于泛油病害,处治关键在于消除光滑表面并重建抗滑构造。轻微泛油可采用撒布预拌沥青碎石或耐磨细集料并碾压的方式,通过骨料嵌入吸收多余沥青,即时提高摩擦系数。对于中重度泛油,则需采用铣刨加铺技术,彻底移除沥青富集的功能失效层,重新铺筑具有高抗滑、高稳定性的沥青混合料层,如采用SMA 或改性沥青 AC 结构,并从材料设计上严格控制油石比和选择高粘度沥青,从根本上预防复发。磨光病害的处治核心在于更新路表纹理,恢复宏观和微观构造深度。最有效的技术是铣刨原磨光层后,加铺新的抗滑磨耗层,其集料必须严格选用坚硬、耐磨、磨光值高的优质石料。

松散与坑槽类病害的处治遵循“彻底清创、紧密粘结、有效防水”的原则。对于日常养护中的零星坑槽,永久性热补工艺是标准做法:首先将坑槽切割成规则几何形状,垂直凿边以提供良好的受力界面;然后彻底清除松散料、水分和灰尘,并在洁净干燥的槽壁与底壁喷洒粘层油;随后填入高温的热拌沥青混合料,采用分层填筑方式,每层用平板夯或小型压路机充分压实,确保新老材料紧密结合且修补区域略高于原路面以供后续压实。对于因水损害引发的大面积松散,需划定区域进行集中处治,铣刨后必须分析透水原因,完善排水设计,并在重铺时考虑使用抗剥落剂改性的沥青混合料。在冬季或雨季等不利条件下,可采用高性能冷补料作为应急措施,但其耐久性有限,待条件允许时仍需进行永久性热补。所有修补工作的最终目的是形成一个密封、坚固、高强的补丁,有效阻止水分再次侵入,从而中断“水损害-松散-坑槽”的恶性循环。

3.4 预防性养护技术体系

除了上述针对特定病害的矫正性处治,更高级的策略是实施预防性养护。它是在路面结构强度良好、仅表面功能开始衰减、尚未发生严重损坏时,主动采取的保护性措施。核心技术包括:(1)喷洒慢凝乳化沥青稀释液,封闭细微裂缝,更新老化沥青。(2)先后喷洒沥青结合料和撒布单一粒径碎石,形成抗滑耐磨表面。(3)铺筑2-4cm 厚的热拌沥青混合料层,全面提升路面表面功能。预防性养护能以较低的成本,显著延长路面使用寿命,推迟昂贵的大中修,是优化全生命周期养护成本的关键策略。

4 结语

沥青混凝土路面病害的成因复杂多样,其危害深远,不仅关乎行车安全与道路通行效率,更直接影响到社会经济的可持续发展。科学、及时、有效的病害处治技术是恢复路面性能、延长使用寿命的重要保障。从裂缝修补到变形矫正,从表面功能恢复到松散病害的彻底治理,每一步都需精准施策,确保技术可行、经济合理。更重要的是,预防性养护理念的树立与实践,能够在病害萌芽阶段就进行有效干预,以最小的成本获取最大的养护效益,实现道路资产的长期保值增值。

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