高速公路瀝青路面養護技術研究與應用

呂小兵

摘 要：本文圍繞甘肅蘭州地區高速公路瀝青路面的損壞類型及其原因進行分析，并針對該地區特有的氣候條件和交通特點，研究了適合的瀝青路面養護技術。文章首先識別了蘭州地區瀝青路面常見的損壞類型，分析了氣候和車流量對路面的影響，進而探討了抗裂、防水及耐磨等養護技術的適用性和優化方案。最后，通過實地應用案例，評估了養護技術的效果，并提出了改進建議，旨在為蘭州及類似地區的高速公路瀝青路面養護提供參考。

關鍵詞：甘肅蘭州 高速公路 瀝青路面損壞

1 引言

甘肅蘭州地區的高速公路承載著重要的交通運輸任務，瀝青路面的養護對于保證道路安全和提高交通效率具有至關重要的意義。由于蘭州地區獨特的地理和氣候條件，如冬季低溫、夏季高溫和雨水侵蝕，加之不斷增長的車流量，給路面維護帶來了嚴峻挑戰。因此，本研究旨在通過分析蘭州地區高速公路瀝青路面損壞的原因，探索適合該地區的養護技術，以期延長路面使用壽命，減少維護成本。

2 甘肅蘭州地區高速公路瀝青路面損壞類型及原因分析

2.1 瀝青路面常見損壞類型

甘肅蘭州地區高速公路瀝青路面破壞呈現類型較多，有裂縫，車轍，坑槽，脫層及泛油。其中以裂縫破壞最為普遍，這些裂縫按其成因及表現形態可以劃分為反射裂縫，疲勞裂縫及溫度裂縫。反射裂縫一般是由舊路面開裂或接縫轉移至新鋪路面上產生；疲勞裂縫是由于交通荷載的反復作用而產生的，呈網狀分布；而溫度裂縫是由溫度變化引起收縮與膨脹所致。車轍產生于車輪反復滾壓的道路上，其主要原因是瀝青混合料發生變形或者基底材料未充分壓實而產生凹陷?？硬蹞p傷表現為局部范圍內材料的損失，往往由水損與交通荷載共同作用引起。脫層現象即瀝青表層和下層失去粘結力而引起層間剝離。泛油指瀝青表面高溫時產生油膜降低路面抗滑性。這些破壞類型在降低公路行車安全與舒適性的同時，還會加大養護成本，給蘭州地區高速公路的治理帶來挑戰。

2.2 蘭州地區氣候對瀝青路面的影響

蘭州地區屬溫帶干旱到半干旱的氣候，夏暖冬涼，降雪量大。這一明顯的季節溫差使瀝青路面經常發生熱脹冷縮現象，加快路面老化并促使裂縫產生與擴展。尤其在冬天，溫度較低使得瀝青變脆、變硬、更易開裂。夏季氣溫較高又會導致瀝青變軟，加大路面產生車轍的可能性。另外，蘭州地區雖然降水不多，但是雨水及融雪水可透過路面裂縫向基底滲透，對路基材料穩定性造成損害，誘發坑槽及路面結構損傷。同時冬季降雪及融雪周期會引起凍融循環現象，對瀝青路面結構完整性及功能性造成不利影響，并進一步加重路面損壞。

2.3 車流量及車輛類型對路面損壞的影響

甘肅蘭州地區高速公路瀝青路面破損受車流量，車輛類型等因素影響顯著。隨著經濟的發展，交通需求越來越大，車流量也越來越多，尤其是重載車輛越來越多給路面造成的損害尤其大。重載車輛作用在瀝青路面上的重復荷載比輕型車輛要大得多，使路面材料塑性變形而加速車轍。另外重載車輛會造成路面結構過度壓實、深層疲勞裂縫等病害。軸重，輪胎壓力及構型等車輛類型也會顯著影響路面破壞程度。如帶雙輪或多軸重型車輛較單軸單輪輕型車輛路面損壞嚴重。另外，高速公路急加速、急減速行為會加大路面破壞風險，特別是起步、停車區域。這些影響隨車流量增大而不斷積累，造成路面破壞程度加重，交通流量較大路段尤為嚴重。所以，車流量管理與控制及重載車輛監管在延緩路面損壞，延長路面壽命方面有著十分重要的作用。

3 甘肅蘭州地區高速公路瀝青路面養護技術研究

3.1 現有養護技術的適用性分析

就甘肅蘭州地區高速公路瀝青路面養護而言，對現有養護技術進行適用性分析，對提高道路維護效率、降低成本有著十分重要的作用。傳統的瀝青路面養護技術包括裂縫填充、表面處理（如霧封層或封層）、熱再生和冷再生等。裂縫填充作為最為直接的維護手段，對阻止水入侵路基和延緩路面破壞過程有較好的效果，但是對已形成破壞并不能從根本上恢復路面性能。表面處理技術可在增強抗滑性的前提下提供附加防水層以防護路面不受水害、氧化老化等危害，適合輕、中度破損路面的養護。熱再生技術是對舊瀝青路面材料進行加熱并添加新瀝青及集料進行鋪筑，具有環保、經濟等特點，但是對專門設備及操作技能要求很高。冷再生技術涉及在常溫條件下，將舊的路面材料與新的材料進行混合鋪設，這種方法的應用范圍非常廣泛，尤其在寒冷季節的施工中表現尤為出色。但蘭州地區氣候條件復雜多樣，高載荷交通特性決定了養護技術需要更有效更長效。因此，對于該地區而言，需要結合傳統與現代養護技術，如采用高性能材料（如改性瀝青）、高效裂縫控制技術和先進的路面結構設計理念，為了適應它獨特的地理、氣候條件，使它獲得更長久、更節約的養護效果。

3.2 針對蘭州地區特點的養護技術研究

3.2.1 抗裂技術

本文以甘肅蘭州地區高速公路瀝青路面抗裂技術為研究對象，充分考慮了該區冬季低溫、夏季高溫等極端氣候條件及其導致瀝青路面收縮、膨脹等病害，致使裂縫產生并延伸，抗裂技術研究就顯得格外重要。目前抗裂技術有采用改性瀝青，纖維增強材料，地網加固及應力吸收層。改性瀝青是通過添加聚合物及其他改性劑改善瀝青溫度敏感性及彈性，以提高瀝青低溫抗裂性及高溫抗變形能力。纖維增強材料，例如玻璃纖維或合成纖維，能夠提升瀝青混合物的整體結構強度，有效地抵抗裂縫的產生和擴展。地網加固技術是將金屬網或者合成網敷設于瀝青層之下，以提高路面層間抗拉強度并抑制裂縫反射與蔓延。應力吸收層（SAMI）是一種位于舊路面和新鋪層之間的高彈性中間層，它可以有效地吸收和分散由溫度變化、車輛荷載等因素引起的應力，從而減少裂縫的產生。應用這些抗裂技術并結合蘭州地區實際氣候特點及路面狀況可以顯著增強路面抗裂性能、延長服務壽命、對改善地區交通安全、降低養護成本等方面都有著十分重要的意義。

3.2.2 防水技術

甘肅蘭州地區特殊的氣候條件使得對高速公路瀝青路面防水技術的研究變得格外關鍵。采取有效的防水措施可防止水入侵路基及路面結構中，降低水害造成的路面損害，尤其適用于雨季及融雪時期。目前，防水技術包括防水材料應用，瀝青混合料優化設計，排水系統改進和表面防水處理。防水材料如高分子聚合物防水層、改性瀝青等可以有效地加強路面防水性能、降低水分滲透。通過對瀝青混合料配方進行改良，選擇更為合適的骨料及改性瀝青可增加混合料密實度及防水性并避免水分損害。同時，完善的路面排水系統，包括縱向和橫向排水渠，能夠及時排除路面水，避免水分積聚和滲透。另外，采用如霧封層和薄層覆蓋這樣的表面防水處理方法，不僅有助于增強路面的防水功能，還能為其提供額外的保護層，從而延長其使用壽命。結合蘭州地區特定氣候特點及路面狀況，采取合適的防水技術對改善路面耐久性及服務性能、降低養護成本等方面都有著十分重要的意義。

3.2.3 耐磨技術

針對甘肅蘭州地區高速公路瀝青路面，耐磨技術的研究同樣不可或缺。由于地區內部分路段承受較高的交通流量，特別是重載車輛的頻繁通行，路面的耐磨性成為保證其長期服務性能的關鍵因素。耐磨技術主要涉及到瀝青混合料的選材和配比優化、表面處理技術的應用以及高性能瀝青的開發等方面。通過使用高質量的骨料，如硬質玄武巖或花崗巖，并采用高粘度的改性瀝青，可以顯著提高混合料的耐磨性和承載能力。此外，采用表面處理技術，如高耐磨性表層料的鋪設，不僅能增強路面的耐磨性，還能提高其抗滑性能。近年來，隨著新材料和新技術的發展，高性能瀝青混合料的研究和應用成為提高路面耐磨性的新方向。這些高性能混合料通過在傳統瀝青中加入多種功能性添加劑或采用特殊的制備工藝，能夠在保證良好工作性的同時，顯著提高路面的耐磨和抗老化性能。為了適應蘭州地區復雜的交通和氣候條件，綜合運用這些耐磨技術，對于提高高速公路瀝青路面的使用壽命和行車安全具有重要意義。

4 蘭州地區高速公路瀝青路面養護技術的應用

4.1 養護技術的實地應用案例

以蘭州地區某高速公路瀝青路面維修為例，現場應用實例表明各種維修技術效果良好。以某段高速公路為例，根據常見裂縫、車轍等病害，將改性瀝青與纖維增強材料進行復合。改性瀝青使路面彈性提高，溫度波動導致裂縫減??；并且纖維材料增強了道路的承載能力和抗車轍形成能力。另一則則是施工隊針對冬季低溫及雨水侵蝕，將含抗氧化劑及抗紫外線組分的封層材料應用于某段道路，以有效預防道路老化及水損。另外，鑒于重載車輛作用，又有一段高速路段采用地網加固技術并通過瀝青層下鋪鋼絲網使路面抗剪強度及耐久性顯著改善。這些實例既展現了有針對性的養護技術在蘭州地區的運用情況，又反映出結合地理、氣候特點定制化養護具有十分重要的意義。

4.2 養護效果評估

4.2.1 路面性能改善情況

對于在蘭州地區高速公路上應用的瀝青路面養護技術，養護效果評估顯示出明顯的路面性能改善。在實施改性瀝青和纖維增強技術的路段，路面的抗裂性能顯著提升，裂縫發展速度減緩，延長了路面的使用壽命。采用封層材料的路段表現出更好的防水和防老化性能，減少了因水損和氧化老化導致的損傷。地網加固技術應用后的路段，其路面的承載能力得到加強，重載交通引起的車轍和路面變形大幅減少。此外，經過養護后的路面在平整度和抗滑性方面也有所改善，提高了行車安全性和舒適性。這些改進不僅提升了道路使用者的滿意度，也減少了日常維護和緊急修復的需要，從而在長期內降低了道路養護的總成本。這些評估結果表明，針對蘭州地區特點選擇和優化養護技術是提高路面性能、延長使用壽命的關鍵。

4.2.2 維護成本分析

在蘭州地區高速公路瀝青路面的養護項目中，維護成本分析揭示了采用先進養護技術可以在長期內實現成本效益。盡管初期投入相對較高，如采用改性瀝青、纖維增強材料和地網加固技術等，初始成本比傳統養護技術高出20%至30%。然而，這些先進技術顯著提高了路面的耐用性和性能，從而減少了頻繁維修的需求和長期維護成本。例如，改性瀝青和纖維增強技術的應用有效延長了路面壽命5至10年，減少了周期性重鋪的次數。地網加固技術雖然提高了初始施工成本，但通過提升路面的承載能力，減少了由于重載交通引起的損害，降低了長期的修復和養護費用。綜合考慮，這些技術的應用結果在成本-效益分析中顯示出積極的趨勢，投資回報率高，尤其是在交通量大、氣候條件惡劣的路段更為明顯。因此，盡管先進養護技術需要較高的初始投入，但從長期視角來看，能夠有效降低路面的總體維護成本，實現經濟與性能的雙重優化。

4.3 存在問題及改進建議

盡管蘭州地區高速公路瀝青路面采用的養護技術取得了一定的成效，但在實踐中仍存在一些問題。高性能養護材料和技術的高初始成本限制了其在更廣泛路段的應用。部分養護技術需要特殊設備和高技能操作人員，這在一定程度上增加了養護工程的施工難度和成本。此外，蘭州地區復雜多變的氣候條件對養護材料和技術的穩定性和適用性提出了更高要求。改進建議包括：首先，加大對新養護技術和材料研發的投入，特別是那些適應當地氣候變化和交通負荷的材料和技術，以降低成本并提高適用性。其次，加強養護技術人員的培訓和技術交流，提高施工效率和質量。再次，推廣養護技術試點項目，通過實地應用收集數據，評估技術效果，優化養護方案。最后，建立和完善養護技術的長期效果監測和評價體系，及時調整養護策略，確保養護工作的科學性和有效性。通過這些措施，可以進一步提升蘭州地區高速公路瀝青路面的養護質量和效率，實現道路養護工作的持續優化和改進。

5 結語

通過對甘肅蘭州地區高速公路瀝青路面損壞類型及原因的深入分析，本文成功研究并應用了一系列針對性的養護技術，包括抗裂技術、防水技術和耐磨技術等，有效提高了路面的整體性能和使用壽命。實地應用案例的評估結果顯示，這些養護技術在控制維護成本的同時，顯著提升了路面質量。盡管取得了一定成果，但仍需進一步優化養護技術，并根據實際情況調整養護策略，以應對未來路面養護中可能遇到的新挑戰。未來研究應關注新材料、新技術的開發，以及養護技術的長期效果評估，為蘭州乃至全國的高速公路瀝青路面養護提供更加科學、有效的指導。

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