【摘 要】随着我国高速公路的大量建设，路面养护面临越来越严峻的考验。研究和实践均表明，及时有效的路面养护是提高路面服务质量，延长路面使用寿命的有效途径。本文针对目前常用的路面结构性养护技术进行了介绍，重点碎石封层、改性超薄磨耗层，再生处治及hma加铺罩面，并对各种养护技术的技术特点及其适用性进行了分析。
　　【关键词】道路工程；沥青路面；结构性养护；适用性
　　1. 概述
　　随着社会经济的不断发展，交通量和交通荷载不断增大，路面结构性病害越来越多。本文针对沥青路面结构性病害，着重介绍沥青路面的结构性养护技术及其适用性，重点介绍了碎石封层、改性沥青超薄磨耗层、再生处治及hma加铺罩面技术。
　　2. 碎石封层
　　2.1 概述。
　　2.1.1 碎石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，继而撒布一层碎石，然后再用压路机碾压将碎石嵌入沥青层中形成的一个薄层。碎石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，碎石封层主要作为磨耗层用于低交通量道路，但随着材料技术的不断发展，碎石封层也越来越多地用于重交通量的道路。
　　2.1.2 随着材料及施工技术的不断进步，碎石封层家族又增加了许多新的成员，如橡胶沥青碎石封层、砂封层、“三明治”封层、“披风”封层、多层碎石封层等，这些新成员不但继承了原碎石封层的技术优点，而且在性能上得到了大幅的改善，同时也使得碎石封层的应用范围大大拓展。
　　2.1.3 橡胶沥青碎石封层与传统的碎石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。WwW.11665.cOM橡胶沥青碎石封层通常用作罩面层以延缓反射裂缝的发生。
　　2.1.4 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。
　　2.1 .5 “三明治”封层和“披风”封层是另两类碎石封层。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，而后者则是在碎石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碎石封层中的松散石屑。
　　2.1.6 多层碎石封层是将碎石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。
　　2.1.7 碎石封层对沥青路面功能性病害的处治能力也较强，对路面松散和抗滑性能不足的改善作用较明显。
　　2.1.8 总结起来，碎石封层的特点主要有以下几方面：（1）增加路面抗滑性，提高路面行驶安全程度；（2）增强路面防水性能；（3）防止下层路面氧化、老化和磨耗；（4）赋予干燥、风化路面以新生命；（5）对轻微裂缝进行填封；（6）改善路面纹理结构；（7）成本低。
　　2.2 材料。
　　（1）传统的碎石封层所用的乳化沥青一般为快凝型乳化沥青，以保证与集料的快速反应。这里所讲的反应主要是指沥青微粒从水中破出裹覆在集料上，也就是破乳或凝结。另外，阴离子型乳化沥青应与阳性集料配合使用，而阳离子型乳化沥青应与阴性集料配合使用。
　　（2）曾有单位尝试用沥青胶浆作为碎石封层的胶结料，其胶浆等级为ac-2.5和ac-5，ac-10的胶浆也曾被尝试应用，但是在其中要加入一些粘附剂以增强对石屑的裹覆。
　　（3）当前所用的乳化沥青多为聚合物改性乳化沥青，特别是用于重交通路段时，聚合物改性剂的加入降低了混合料的温度敏感性，增强了封层材料与原路面间的粘结，同时还使开放交通的时间得以提前。
　　（4）应用于碎石封层的集料必须干净、耐久。干净的石屑可以增强与沥青间的粘附，而耐久的石屑可以增加路面的抗磨耗性。另外，集料应尽可能保持均一的粒径，最佳粒径范围为6～16mm，集料的粒径将在很大程度上影响封层的最终厚度。
　　（5）碎石封层所用集料的最理想外形为立方体形。扁平状颗粒由于存在扁平面而易于被沥青所淹没，而圆形集料则易于被车辆荷载推移、滚动。另外，为了保证封层的稳定，要求经过碾压后的石屑有50～70%要嵌入沥青层内。
　　2.3 适用条件及性能状况。
　　（1）同其它的表面预防性

护处治方法一样，碎石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碎石封层处治。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碎石封层的顶面，因此存在较大范围这类病害的路面也不宜进行碎石封层处治。
　　（2）碎石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碎石封层并不是一种经济有效的方法。
　　（3）碎石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℃时不应进行碎石封层施工。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碎石封层施工。在即将降雨前不应进行碎石封层施工。碎石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碎石封层施工。
　　（4）碎石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。
　　（5）沥青胶结料、集料石屑、碾压工艺等三方面因素直接影响着碎石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，则碎石封层的使用寿命一般在4～7年。其中，一般乳化沥青碎石封层一般使用寿命为3～4年，而聚合物改性乳化沥青碎石封层的使用寿命一般在5～7年，多层碎石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，单层碎石封层使用寿命平均为5～6年，而多层碎石封层的平均寿命可达到9～10年。 （6）美国ltpp项目中曾对不同气候区碎石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。
　　3. 改性超薄磨耗层
　　3.1 概述。
　　（1）改性超薄磨耗层具体可分为两部分：一是改性乳化沥青的撒布，二是改性热拌沥青混凝土的摊铺及碾压。改性乳化沥青所起的作用主要为密封原路面及保证新混合料与原路面的有效粘结。而改性热拌沥青混凝土是由较大粒径的断级配集料、改性沥青经热拌和而成，其主要作用是提供一个平顺、耐久、具有一定抗滑能力的表面。改性超薄磨耗层由一台专用施工设备一次性完成改性乳化沥青加水、粘附混合层的喷洒和改性沥青热拌混合料的摊铺。乳化改性沥青粘结层利用改性沥青混合料的热量在瞬间完成与下层的粘结及与上层的吸附。特别设计的断级配改性沥青热混合料在摊铺后，由紧随其后的压路机快速碾压，在20分钟内即可开放交通。
　　（2）改性超薄磨耗层施工须采用专门的摊铺设备，在施工过程中改性沥青封层胶结料存在一个“转移过程”，即当热沥青混合料（150℃）通过熨平板被摊铺于相对较冷的乳化沥青封层（65℃）上时，冷的乳化沥青将破乳，然后有2/3向上渗入新的超薄磨耗层中，而另1/3下渗入原路面，此渗入量与原路面的空隙状况有关。
　　（3）改性沥青超薄磨耗层具有以下一些优势：施工速度快，改性超薄磨耗层可以由一台专用施工设备一次性完成改性乳化沥青加水、粘附混合层的喷洒和改性沥青热混合料摊铺步骤，施工快速便捷，碾压后20分钟即可开放交通；使用周期长，根据国外经验，其使用寿命可达10年以上；使用断级配混和料，可以很好的抗滑、排水，并且有效地降低了路面噪音和雨天行车的水雾，提高了行车安全性。
　　（4）改性超薄磨耗层主要还是处治路面的松散与抗滑性能不足，对于路面的车辙、泛油及不平整等病害的处治效果并不是很理想，对裂缝类病害的处治效果也一般。
　　3.2 材料。
　　（1）超薄磨耗层所涉及的材料主要有封层用的改性乳化沥青及作为磨耗层的改性热拌沥青混凝土。沥青混凝土用的基本原材料包括高质量、单粒径的道路石料，压碎粉料，改性沥青胶结料及少量的石灰。有时还需要一些抗剥落剂以改善胶结料与集料间的粘结。
　　（2）封层材料应采用聚合物改性的阳离子乳化沥青。另外，为了保证对原路面抗渗性能的改善，封层油喷洒过以后，在磨耗层施工以前不应允许任何车辆上路。磨耗层最好在封层油撒布后30s内施工。
　　（3）磨耗层所用的沥青胶结料的针入度宜保持在40～50或60～70之间，并满足相应规范的要求。为了保证磨耗层的使用品质，在胶结料中应添加一定量的抗剥落剂，其用量不宜小于沥青胶结料质量的0.3%。热拌超薄沥

青混凝土的集料使用比例一般为：25%±5%的破碎粉料或填料；75%±5 %的单粒径集料；其中集料的粒径一般为6.7 mm、9.5 mm或 13.2 mm。集料的品质应满足表1中的要求。超薄磨耗层用热拌混合料的体积设计指标可参见表2。
　　3.3 适用条件及性能状况。
　　（1）作为一种路面的预防性养护措施，超薄磨耗层也不能增加路面的结构承载能力，因此对于出现了结构性病害的路面不应采用超薄磨耗层进行处治，对于局部存在结构性病害的路面应先对其进行合理处治后再进行超薄磨耗层施工。
　　（2）一般超薄磨耗层的厚度在15mm～30mm之间，由于厚度较薄，摊铺到路面以后易于冷却，所以施工中要严格控制混合料的拌和温度和碾压温度。超薄磨耗层用沥青混合料的施工温度一般在135℃～165℃之间。而聚合物改性乳化沥青封层的施工温度一般控制在60℃。
　　（3）当环境温度低于8℃或路表温度低于10℃时不应进行超薄磨耗层施工。另外，雨中或者即将下雨的情况下也不应进行超薄磨耗层施工。
　　（4）我国2003年引进超薄磨耗层施工的专用设备，曾在广韶高速公路的车辙病害维修中铺筑2km的试验路，经2004年夏季后效果良好。根据欧洲经验，超薄磨耗层在重交通条件下的使用寿命为7～8年，中等交通量条件下为10年，在轻交通量条件下为12年以上。但是由于欧洲气候、交通条件与国内存在差异，所以超薄磨耗层在国内的应用效果还需在国内的实际工程应用中加以考察总结。
　　（5）超薄磨耗层可有效地改善路面的抗滑性能、降低噪音、减少车后溅水、增强路面排水性能。但经过多年的使用与研究发现，该技术使用中存在一个较大的问题——就是泛油，而且体积设计方法对此问题的处理并不是特别有效，各地需根据实际情况认真设计，并做好室内性能试验。
　　（6）国内由于使用较少，且超薄磨耗层的施工设备价格相对较高，所以国内施工单价较高，根据所采用胶结材料的不同其价格一般在40～50元/m2。
　　4. 再生处治
　　4.1 概述。
　　4.1.1 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。而现场冷再生较多的应用于次级或低交通量道路，这里不作阐述。课题主要介绍现场热再生。
　　4.1.2 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。
　　4.1.2.1 hir的处治过程主要有以下几步：（1）加热软化现有路面；（2）对路面材料进行机械处理；（3）将处理后材料与再生剂拌和；（4）如果需要的话加入新的沥青及集料；（5）摊铺。 　4.1.2.2 此过程可以两种方式进行：（1）一次成型，将原路面材料与新材料一起拌和，然后摊铺成型；（2）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。
　　4.1.3 到目前为止，国内外应用较普遍的hir技术有三类，即加热疏松处治、路面重铺及重新混合。
　　4.1.4 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。
　　4.1.5 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。
　　4.2 材料。在再生处治之前对现有路面材料的性能状况进行评估是必不可少的。评估的目的主要是对现有路面材料的性质进行全面定位并确定混合料存在的不足，以便根据需要确定再生剂及集料的加入

量。再生剂及新胶结料的加入主要是为了改善原路面混合料胶结料的缺陷，而新集料的加入主要是为了满足级配的需要。再生剂是一种有机材料，通过物理或化学过程恢复老化沥青材料的使用性能。现场热再生混合料添加剂主要为乳化沥青或乳化再生剂。在每一项hir工程中，为了合理确定再生剂的品种、等级及新加入集料的质量、级配必须进行详细的路面材料评估及设计。
　　4.3 限制条件及性能状况。
　　（1）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。
　　（2）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。
　　（3）另外，欲利用hir处治的原路面的面层厚度不宜小于75mm，这样可以有效保证经过处治后的路面与原路面基层的有效粘结。还需要进行大量的现场取样及室内试验以确定hir处治过程中需添加的再生剂及新集料的数量和质量。hir处治施工过程中需要控制的温度参数可参见表3。
　　（4）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。
　　（5）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。
　　5. 铣刨后薄hma罩面
　　5.1 概述。
　　5.1.1 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。
　　5.1.2 薄层hma罩面是将厂拌的小粒径沥青混合料摊铺于已建路面，从而提高旧路面的使用品质与使用寿命的过程，其通常采用的厚度在19～38mm之间。薄层 hma罩面处理可以与冷铣刨共同应用，也可以单独应用，前者经过铣刨处理后可避免部分原路面病害对新铺罩面层的影响，而且可保证新铺罩面层与原路面的有效粘结，从而可提高处治路面的使用品质与使用寿命，后者则主要用于处治旧路面的抗滑性能不足、不平整及不防水等缺陷。
　　5.1.3 目前常用的薄层hma罩面类型主要有三种，每种都有各自的集料级配特点：
　　（1）密级配罩面，即罩面所用的沥青混合料为密级配沥青混合料，混合料由沥青胶结料和密级配集料混合而成。所谓的密级配集料即集料中由大到小各级粒径均有，且各级粒径按比例互相搭配组成的矿质混合料，其级配曲线在0.45次方图上平顺圆滑，具有连续不间断性。
　　（2）开级配磨耗层（ogfc），即罩面层所用的沥青混合料为开级配沥青混合料，混合料由沥青胶结料和开级配集料混合而成。开级配集料也称均一粒径集料，即矿质混合料中主要包含的是某一单一尺寸粒径的集料。
　　（3）沥青玛蹄脂（sma）罩面，即罩面层所用的沥青混合料为沥青玛蹄脂混合料，混合料由沥青胶结料、稳定材料和间断级配集料混合而成。断级配集料类似于开级配集料，但是不像开级配那样“开”，其矿质混合料中有粗集料及细集料，只是剔除了中间一个或几个分级的集料，从而形成的一种不连续的混合料。薄层hma罩面的实施原因不同，包括对路面行驶质量的恢复以及对路面表面抗滑性能的改善。另外，ogfc还可以提供一些辅助的功能，如减少水漂、轮胎溅水、眩光及路面噪音等。薄层hma罩面不能明显地改善路面的结构性能。
　　5.2 限制条件及性能状况。
　　（1）当冷铣刨用于消除路面车辙或恢复路面抗滑性能时，原路面应具有较好的结构性能。存在大量疲劳裂缝或较严重裂缝的路面不适于用冷铣刨进行处理。
　　（2）薄层hma罩面几乎不增加

面的结构承载能力，所以对于存在大量结构性病害的路面不应采用此方法处治。如原路面存在发展型裂缝或局部破坏，则病害可能会很快反射到薄层罩面的表面，影响路面的使用性能或引发其它类型的病害。
　　（3）当薄层hma罩面用于处治存在车辙的路面时，在罩面施工前应采用铣刨技术或者设置找平层改善路面的断面型式。对于存在裂缝的路面，在罩面施工前建议采用封缝技术对裂缝进行处治，而且为了防止封缝油上泛，应待封缝处治的路面使用一段时间后再进行罩面施工。
　　（4）对于薄层罩面的施工条件，由于薄层罩面的厚度较薄，所以其施工时热量易于散失，为了保证薄层罩面的压实度，当环境温度低于10℃或路面温度低于15℃时不应进行薄层罩面施工；雨前或雨后路面尚未晾干前不应进行薄层罩面施工。
　　（5）密级配薄层hma罩面是高速公路中常用的一种处治技术。但是关于其使用寿命众说不一，有的报告讲只有2～4年，而有些则达到了9～10年，这可能与原路面的状况、混合料设计的合理性及其施工的质量有关。
　　（6）ogfc通常具有较好的使用性能，其预期寿命，对于重交通路面而言为8年，而对轻交通路面而言为12年。国内的路面使用时间尚短，还不能有效确定其寿命。美国佛罗里达州曾报道在其州际公路上的ogfc路面使用寿命达到了10～12年。俄勒冈州则发现经过250万次的轴载作用后，ogfc 的使用性能要好于密级配的hma。
　　6. 结语
　　随着新材料、新装备不断出现，各种沥青路面养护技术也是层出不穷，但是，每一种技术都有它的适用场合和使用条件，必须根据路面病害类型、病害程度、养护经费等综合考虑，最终选择最适宜的养护措施。