瀝青混凝土路面病害處治及性能觀測分析

文 / 杭州市路橋集團(tuán)股份有限公司 施海深

引言

道路交通在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)、生活中有著舉足輕重的作用，然而，受限于材料特性、施工技術(shù)工藝、自然環(huán)境侵蝕和人為破壞等因素，大部分瀝青混凝土路面的實(shí)際使用壽命遠(yuǎn)低于規(guī)劃壽命，在使用一段時(shí)間后會(huì)表現(xiàn)出各種路面病害，進(jìn)而威脅到道路安全。因此，需要及時(shí)進(jìn)行病害處治，以此消弭因路面病害帶來的財(cái)產(chǎn)損失和人身安全問題。本文據(jù)此出發(fā)，旨在通過分析瀝青混凝土路面病害表現(xiàn)及成因，進(jìn)而提出瀝青混凝土路面病害的處治措施，并通過病害處治的效果及路用性能觀測，來確定這些處治措施的實(shí)際效果，以期為從業(yè)人員提供一定的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

瀝青混凝土路面病害的處治措施

灌縫

在所有路面病害處治措施中，對裂縫的密封和填充處理一直是延長路面壽命的重要考慮因素。

通常，傳統(tǒng)的灌縫措施是切割裂縫以提供均勻的矩形儲層，以便密封劑更好地滲透以實(shí)現(xiàn)良好的粘合，而裂縫填充只是簡單地插入密封劑而不對裂縫壁進(jìn)行任何修改。

然而，灌縫措施阻止路面裂縫擴(kuò)展的效果，受到交通性質(zhì)、裂縫間距、覆蓋層厚度和成分、土工織物位置等諸多因素的影響。因此，有必要優(yōu)化傳統(tǒng)的灌縫措施，通過將裂紋尖端固定在一起來延緩裂紋擴(kuò)展。

顯然，織物應(yīng)該用裂紋尖端以及舊路面和新路面周圍的集料牢固地錨固，以便將載荷作用下裂紋尖端產(chǎn)生的集中應(yīng)力傳遞到織物上并分布在一個(gè)區(qū)域內(nèi)。另外，防潮織物的結(jié)構(gòu)可以通過阻止水滲入裂縫，間接地防止裂縫的擴(kuò)展。

另一種方法是將封裝的聚合物試劑嵌入基質(zhì)中。當(dāng)裂縫出現(xiàn)時(shí)，封裝的聚合物試劑破裂并釋放藥劑。在這種方法中，聚合物發(fā)生反應(yīng)，隨后細(xì)菌開始將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CaCO晶體，使聚合物結(jié)構(gòu)更加致密，從而完全密封裂縫。

由于通過細(xì)菌修復(fù)裂縫使用與瀝青混凝土更相容的修復(fù)材料，破裂時(shí)，細(xì)菌暴露在空氣中，當(dāng)水進(jìn)入裂縫時(shí)，細(xì)菌變得活躍并用CaCO填充裂縫，并獲得了瀝青混凝土路面機(jī)械性能的恢復(fù)。

這意味著通過使用所提出的自修復(fù)技術(shù)可以將維修工作所需的時(shí)間減少15倍左右，并且獲得更耐用的瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。

罩面

“罩面”又叫無粘結(jié)混凝土覆蓋層，是一種用于改善瀝青混凝土路面現(xiàn)有開裂病害防治的有效措施。在對瀝青混凝土路面進(jìn)行罩面處治時(shí)，由于路面損壞的嚴(yán)重程度極大地影響無粘結(jié)混凝土覆蓋層的性能，因此，準(zhǔn)確確定現(xiàn)有瀝青路面的損壞彈性模量對于預(yù)測無粘結(jié)覆蓋層的準(zhǔn)確性能至關(guān)重要。

具體來說，根據(jù)估計(jì)的模數(shù)比確定，并具有指定的彈性模量所需的覆蓋層厚度，以便界面撓度等于瀝青協(xié)會(huì)推薦的設(shè)計(jì)軸載重復(fù)的允許撓度。

在此背景下，作為傳統(tǒng)銑削和重鋪路面的替代路面保護(hù)，為使路面保持良好的使用狀態(tài)，罩面過程考慮了各種輸入?yún)?shù)，以適應(yīng)路面層厚度、路面層模量、車輛損壞系數(shù)、車道分布系數(shù)和車輛增長率。在用于路面修復(fù)的各種土工布中，合成纖維瀝青罩面布是廣泛使用的一種。

在實(shí)際中，瀝青加鋪層織物作為防裂體系在舊路裂縫修復(fù)中得到了應(yīng)用。瀝青加鋪層必須具有很高的硬度，才能把裂縫頂端固定在一起，同時(shí)又能吸收瀝青，這樣才能在瀝青加鋪層的上下兩層之間形成一個(gè)非常牢固的防潮界面。

因此，網(wǎng)格部分提供必要的強(qiáng)度和剛度，以防止在荷載作用下發(fā)生變形，非織造布部分提供所需的瀝青吸收能力，以便在瀝青覆蓋層之上和之下的各層之間形成一個(gè)非常牢固和防潮的界面。

由黃麻等天然纖維制成的瀝青覆蓋層具有更好的力學(xué)性能，瀝青(基質(zhì))和黃麻-瀝青界面長達(dá)6個(gè)月的水分損失對黃麻瀝青的力學(xué)性能不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，而且瀝青本身可以起到防止生物降解的保護(hù)作用，兩者之間物理和化學(xué)鍵的共存使得這種復(fù)合材料經(jīng)受住了水和酶的考驗(yàn)。

病害處治的效果及路用性能觀測

瀝青路面的性能評估是路面管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵要素，應(yīng)確定路面網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有路段的路面狀況。因此，允許估計(jì)現(xiàn)有瀝青路面的性能水平。此次路用性能觀測選取某高速公路段，按照現(xiàn)行的中國公路工程瀝青和瀝青混合料國家標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（JTG E20-2011）的程序進(jìn)行。具體試驗(yàn)方法及指標(biāo)見表1，各項(xiàng)指標(biāo)根據(jù)瀝青混凝土路面鋪裝設(shè)計(jì)值確定，采用MATEST進(jìn)口多功能材料試驗(yàn)機(jī)DTS-30進(jìn)行瀝青混凝土路面性能試驗(yàn)。

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011），最終測試結(jié)果換算為路面狀況指數(shù) (PCI) 的數(shù)字來描述。PCI 的范圍從“0”表示損壞的路面到“100”表示狀況良好的路面。即，PCI值越低則表示路面病害越嚴(yán)重、路面損失率越高、路面狀態(tài)越差；PCI值越高則表示路面病害越少、路面損失率越低、路面狀態(tài)越好。

結(jié)果顯示，2019年，該高速公路（快速路）段發(fā)生較為嚴(yán)重的路面病害，路況較差，此時(shí)測得PCI為72.9，表示破損率為27.1；2020年，對該高速公路段路面病害進(jìn)行處治，路面修復(fù)平整，此時(shí)，路面尚未有車輛運(yùn)行，測得的PCI為100，表示破損率為0；2021年，經(jīng)過一年的正常運(yùn)行后，對該高速公路段路面進(jìn)行復(fù)測，測得的PCI為95.1，表示經(jīng)過一年的正常運(yùn)行，路面出現(xiàn)一定的破損，但破損率為4.9%，在允許范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)持續(xù)病害。

結(jié)語

綜上所述，極端天氣條件，加上較差的瀝青混合料設(shè)計(jì)和繁忙交通下的集中應(yīng)力，顯著加快了瀝青混凝土路面的劣化速度，導(dǎo)致公路交通水平和服務(wù)年齡方面表現(xiàn)不佳。針對瀝青混凝土路面表現(xiàn)出的裂縫、龜裂、塊裂和其他病害，及時(shí)采取灌縫和罩面的防治措施，有利于改善路面使用性能。

在本次研究中，灌縫和罩面增強(qiáng)了原始瀝青混凝土路面的抗裂性，且將路面PCI由72.9提升到100，并在一年內(nèi)保持在95.1，證明了防治措施的效果和有效性，值得推廣。