预防性养护技术措施及适用范围Word下载.docx
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养护时机的确定通常是建立关键路用性能指标的触发值，通过路用性能预测或实地检测获取某路用性能指标的数据，一旦发现该路用性能指标达到其触发值，则认为此时需采取预防性养护措施。
如美用PCI进行控制，PCI在60~75时，要开展预防性养护。
而这种方法的基础是建立路面性能变化规律预测模型。
目前国外常用的预测方法可分为确定型方法和概率型方法。
在我国，确定型方法较为常用，即通过历年来路面性能变化规律进行外延来推测，通常为指数型。
养护措施的选择主要基于路面状况、养护技术适用条件和效益费用分析。
其中效益费用分析在多种养护措施同时适用时起到关键作用。
可采用全寿命周期路面成本进行分析，即在路面全寿命周期的路面建设费用和养护费用的总和进行分析。
也可简单地采用等效年度费用（单位成本/预期寿命）进行分析。
2国外预防性养护措施
预养护措施是预养护计划实施的手段，在70年代，美国就开始使用预防性养护措施。
根据预养护的定义，预养护措施主要作用在路面结构完好的路面上，用来改善路面的表面使用性能和耐久性。
美国常用的预养护措施主要包括以下这些：
（1）灌缝（CrackSeal），采用密封材料填入路面的裂缝，防止水和杂物进入路面部，加速路面的损坏。
裂缝修补包括裂缝的清理、灌填空间的形成（如切割）和填缝料的灌入。
这种措施在国外都得到了广泛的应用，在国被作为小修保养的围，单其使用材料施工工艺需要进一步的规化。
图2-1灌缝
（2）雾封层（FogSeal），采用机械设备将稀释的慢凝乳化沥青喷洒在路面上，密封细小的裂缝和孔隙，防止路面的松散和老化。
图2-2雾封层
（3）碎石封层（ChipSeal），是指在路面上直接洒布沥青（一般为乳化沥青），紧跟着撒布一层集料，然后用轮胎压路机进行碾压。
碎石封层主要用来防水、修补细小的裂缝（主要为与荷载无关的裂缝）、改善抗滑性能，在美国大量使用在低交通量道路和城市道路。
近年来美国对碎石封层在大交通量道路和高速公路上的应用也展开了研究。
碎石封层可以是单层应用也可以是多层应用。
图2-3碎石封层
（4）砂封层（Sand/FlushSeal），与碎石封层的结构和工艺类似，区别在于砂封层在洒布乳化沥青后覆盖的是砂或则细集料。
砂封层可以用来富养干燥、氧化的沥青路面表面，防止松散，阻止水的渗入，增加路面的抗滑性能。
该措施在国的下封层中有广泛应用，单在面层的使用还缺乏经验。
（5）稀浆封层（SlurrySeal），指在路面上摊铺一层由级配良好的细集料、矿物填料和慢凝乳化沥青组成的混合料。
封层的厚度一般在3~12mm。
稀浆封层可以有效地阻止松散和充填物的损失，改善路面的抗滑性能。
适用于由于老化而引起的损坏，不适合于要引起剥落或则路面时开裂的情况。
（6）微表处（Microsurfacing），微表处是稀浆封层的一种类型，一般使用聚合物改性的乳化结合料、高质量的填料和一些添加剂。
微表处可以有效地改善路面的抗滑性能，修复车辙（<
=40mm）和轻微的表面不规则，防止路面的老化和松散。
微表处的层厚一般在10~20mm。
（7）复合封层（CapeSeal），是指在碎石封层之上再施工一层稀浆封层。
稀浆封层的采用可以减少碎石层的石料损失。
复合封层可以提供密实防水的表面，并具有很好的抗滑性能和行驶质量。
（8）就地热再生（HotIn-PlaceRecycling），就地热再生有三种形式：
热翻松（Heater-scarification）、重铺处理（Repavingprocess）和重拌和处理（Remixingprocess）。
翻松在美国的60年代和70年代早期使用较多，该措施先采用设备加热路面，然后使用机械翻松路面，同时加入回收剂，最后整平压实，处理的厚度不大于50mm。
重铺处理包括加热路面，翻松或洗刨面层到一定深度（一般为19~25mm），加入再生剂进行混合，整平后摊铺一层新的热拌混合料磨耗层，然后压实。
重拌和处理包括加热路面，翻松或洗刨路面，把旧料回收到拌和设备中，加入白料和再生剂重新拌和，然后再摊铺到路面上形成单一、均匀的面层。
就地热再生的处理的厚度一般为25~50mm。
就地热再生近年来在国开始在、等地得到了初步引用。
（9）薄热拌沥青混凝土加铺层（ThinHot-MixACOverlay），包括密级配、开级配和断级配热拌沥青混合料加铺。
HMA加铺层可以改善路面的行驶质量、提供表面排水和抗滑、修复路面表面的不规则变形。
厚度一般在20~50mm。
（10）超薄抗滑层（UltrathinFrictionCourse），指采用特殊的设备在相对较厚的聚合物改性乳化沥青涂层上再摊铺一层超薄的断级配HMA，以提高路面的抗滑性能，厚度约在10~20mm。
（11）刷入封层（ScrubSeal），指在路面表面喷洒一层聚合物改性沥青，然后用特殊的刷子把沥青刷入路面的裂缝和空袭中，再均匀地撒一层砂或者细集料，再把集料和沥青的混合物刷一遍，最后用轮胎压路机进行碾压。
刷入封层一般适合于在低交通量的道路使用，主要用来填缝和孔隙。
国的在路面表面涂刷沥青还原剂也可以认为是刷入分层的一种。
3省常用预防性养护措施
通过调研，目前省常用的预防性养护措施主要是：
（1）雾封层（FogSeal）；
（2）碎石封层（ChipSeal）；
（3）稀浆封层（SlurrySeal）；
（4）微表处（Microsurfacing）；
（5）薄层加铺（ThinHot-MixACOverlay）；
（6）就地热再生（HotIn-PlaceRecycling）；
（7）再生剂喷涂类。
3.1雾封层（FogSeal）
雾封层是将乳化沥青、改性乳化沥青或沥青路面养护剂等流体状的材料，经喷洒机械喷洒在沥青路面上，进而达到封闭路面孔隙，稳定松散集料，修复路面老化的预防性养护目的。
主要用来密封面层，防止或减少水份的渗入，阻止路况继续恶化，改善老化变硬的沥青性能。
雾封层工作原理见图2-4。
乳化沥青的喷洒
图2-4雾封层工作原理
雾封层适合路面表面贫油、细颗粒脱落等病害情况，也适用于路面出现轻微的纵向、横向或块状裂缝，防止雨水与紫外线对沥青路面的损坏。
雾封层的防护机理见图2-5。
雾封层的实施与应用效果分别见图2-6～3-8。
图2-5雾封层的防护机理
图3-6雾封层的实施
图2-7沥青路面雾封层施工前后
图2-8雾封层施工前后沥青路面表面状况对比
雾封层这种养护措施对结构强度没有贡献，但是能降低通过疲劳裂缝而引起的水损坏，这种方法对于选择适当的养护时机非常重要，如果养护时间偏后，病害发展严重，雾封层的使用效果就会大大降低。
由于雾封层会使路面摩擦系数降低，因此这种养护技术不适合路面摩擦系数较低的路段。
由于雾封层使用的乳化沥青中的乳化剂类型为慢凝型乳化剂，所以需要时间使其凝固,一般是中断2h的交通来使其进行养生。
3.2碎石封层（ChipSeal）
碎石封层，是指在路面上直接洒布沥青，紧跟着撒布一层集料，然后用轮胎压路机进行碾压。
按采用的照沥青形式，可分为乳化沥青、稀释沥青、改性沥青等类型。
按照应用工程，可分为沥青路面封层、桥面防水封层、与稀浆封层/微表处理结合施工形成的开普封层、沥青路面防反射裂缝应力吸收层SAMI等。
按照施工顺序来，可以分为异步与同步碎石封层。
碎石封层按照铺装层数与材料，可分为单层、双层、嵌挤式、开普与纤维封层等类型；
（1）单层同步碎石封层
单层同步碎石封层指在原有路面上仅喷洒一层粘结层及一层碎石层的碎石封层技术。
单层碎石封层要求撒布的碎石达到接近100%覆盖率，并使沥青包裹石料粒径70%。
单层同步碎石封层是最为常用的形式，广泛应用于沥青路面预防性养护、桥面防水封层等工程。
图2-9单层同步碎石封层
（2）双层同步碎石封层
双层同步碎石封层指在原有路面上先后进行两次单层碎石封层的碎石封层技术。
通常第二次封层采用较小粒径的碎石，以形成嵌挤结构。
通常这种形式的封层施工是分阶段完成的，即第一次封层施工后2~3周后进行第二次封层。
这种方式将使第一层的碎石处于稳定自锁的“玛赛克”镶嵌状态，为第二层封层提供一个牢固的基础。
双层同步碎石封层适用于交通量大的沥青路面养护，可延长封层使用寿命，尽可能减少日常养护。
图2-10双层同步碎石封层
（3）嵌挤式碎石封层
这种形式的碎石封层是指在喷洒一层厚的沥青后，在其上撒布一层大粒径的碎石，这层碎石层要覆盖沥青层约90%左右。
紧随其后，撒布一层较小的碎石，用于镶锁大的碎石，形成稳定的玛赛克结构。
嵌挤式碎石封层所用的沥青量要多于单层碎石封层所用的沥青量，而又比双层碎石封层所用的沥青量少。
嵌挤式碎石封层降低了大碎石剥离的风险，同时由于良好的机械自锁性，早期稳定性好，适用于交通量大且车速快的路段。
较小碎石
较大碎石
图2-11嵌挤式碎石封层
（4）开普（Cape）封层
开普封层起源与南非，是在单层同步碎石封层上再进行一层稀浆封层或微表处。
开普封层兼具碎石封层抗滑耐磨和稀浆封层密水抗剥落等优点，可显著降低石料脱落的可能性并提高稀浆封层的抗剪切强度。
但是其造价较高，施工工艺相对复杂，目前仅在南非和美国重交通道路、城市主干道路、高速公路等养护工程得到了应用。
沥青
图2-12开普（Cape）封层
（5）纤维碎石封层
纤维封层技术是指纤维封层设备同时洒布沥青粘结料和玻璃纤维，然后在上面洒布碎石经碾压后形成新的磨耗层或者应力吸收中间层的一种新型道路建设施工和养护技术。
主要用于道路面层或粘结层的施工，由于破碎纤维细丝形成不规则网状结构与沥青结合同时洒布在路面上，极大增加了沥青粘结层的强度有效解决路面裂缝反射的问题，有效吸收应力和分散应力，防止裂缝产生，起到防水、防滑、平整、耐磨等作用。
图3-13纤维碎石封层
纤维碎石封层技术在英国、美国、澳大利亚、法国等国家均已得到普遍应用。
二十世纪90年代，美国A&
M大学（TexasA&
MUniversity）进行一项长达15年之久、分布于四个不同国家的性能跟踪试验。
对4个不同国家的性能跟踪测试一致表明，纤维封层能够明显改善沥青路面的质量：
抗拉强度提高30%以上；
抗疲劳性能增加30%以上；
抗车辙性能增加300%以上，如图2-14所示。
图2-14纤维封层性能观测
碎石封层按采用的照沥青形式，可分为乳化沥青、稀释沥青、改性沥青等类型。
图2-15给出了美国与加拿大碎石封层采用的沥青种类的比例。
可见，在北美乳化沥青是碎石封层主要采用的沥青类型。
值得注意的是在加拿大不采用普通沥青作为同步碎石封层的粘结料。
国主要采用乳化沥青与改性乳化沥青作为粘结料。
▇美国□加拿大
改性乳化沥青
改性沥青
乳化沥青
普通沥青
图2-15北美碎石封层采用的沥青比例
美国澳大利亚英国加拿大新西兰
图2-16国外碎石封层使用里程
美国加拿大英国
图2-17碎石封层使用寿命
碎石封层已经在国外得到了广泛应用，图2-16为国外碎石封层使用里程，使用寿命见图2-17。
碎石封层预养护技术目前在国主要应用在普通公路上，其中已经生产国产同步碎石封层车，同时省公路局也引进了纤维碎石封层车，在国省道公路已经有所应用。
虽然许多方法可以提高这种养护技术的性能，但应用在大交通量的高速公路，表面颗粒容易脱落，影响使用效果。
碎石封层适用的病害类型有：
1）路面横向、纵向裂缝。
2）轻微破损、沥青老化。
3）摩擦力降低。
4）路表贫油、泛油。
5）路面渗水。
碎石封层不能增加路面承载能力，不适用路面出现的严重结构性病害，如严重的疲劳裂缝、结构性破损和严重的车辙。
施工时路表必须清洁，石屑撒布机必须紧跟沥青撒布机，压路机紧跟石屑撒布机，施工后使公路恢复交通，大约需要2h。
在预防性养护的情况下，期望寿命为3-5年。
3.3稀浆封层（SlurrySeal）
稀浆封层技术是将级配良好的集料（优质细集料和矿物填料）和乳化沥青组成的混合料均匀的撒布在整个路面上。
这项技术最大的优点是可以有效的封闭路面表层裂缝,提高面层的防水性,并且可以提高表面层的抗滑能力。
根据混合料最大工程粒径的不同，稀浆封层混合料分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，摊铺厚度为5～10mm。
图2-18稀浆封层工作原理
稀浆封层适用的路面病害类型有：
1）路面横向裂缝,纵向裂缝,非结构性的块状裂缝。
2）路面轻微破损（要求摊铺前清理脱落下来的材料）。
3）沥青路面表面的沥青老化、贫油。
4）路表摩擦系数降低。
5）路表渗水。
稀浆封层技术对路面结构强度没有贡献，当路面出现较大的疲劳裂缝或者严重车辙时，不能应用此项养护技术进行养护。
为了使乳化沥青硬化，常常需要将公路封闭2小时。
施工中应注意路表必须保持干净，石料要求选择有棱角、耐用、并且级配良好的石料，并且拌和前必须清洗干净。
应避免在炎热的气候条件下施工,根据乳化剂的类型要保持足够的开放交通的时间。
稀浆封层技术在预防性养护的情况下，期望寿命一般为3～5年。
3.4微表处（Microsurfacing）
微表处是一种特殊的稀浆封层技术，较传统的稀浆封层技术，微表处混合料的粘结材料选用改性乳化沥青。
整个混合料由聚合物改性乳化沥青、级配石料、矿物填料、水和添加剂组成。
图2-19微表处工作原理
微表处技术能够解决沥青路面老化、贫油、非结构性破损、裂缝、路表渗水、摩擦力下降等病害。
另外,微表处除了进行罩面具有以上优点以外，还可以单独进行填补车辙，对车辙较深的路段还可以采取两次填补的办法。
微表处的施工可以适合于所有的气候条件。
但在温暖的气候条件下会有更好的使用效果。
如果施
工温度较低，强度会上升的较慢。
微表处对增加结构承载能力一般认为很有限。
对路面出现的疲劳裂缝等结构性破坏，施工前要求做预先处理，处理完毕后再进行微表处罩面。
在预防性养护的情况下，期望寿命为4～6年。
3.5薄层加铺（ThinHot-MixACOverlay）
薄层加铺可以定义为：
采用细粒式、间断级配或开级配沥青混合料，用普通摊铺机与压路机施工、厚度小于30mm并具有良好抗滑功能的沥青罩面层。
法国的薄层沥青混凝土分为三类：
薄层TAC（30～50mm）、很薄VTAC（20～30mm）、超薄UTAC（10～20mm）。
南非将铺筑厚度小于30mm的各种级配沥青面层定义为薄层路面，包括传统沥青混合料（连续级配、开级配等）铺筑的小于30mm沥青面层、SMA混合料铺筑的小于25mm的沥青面层和沥青砂铺筑的小于30mm的沥青面层。
美国《HMAPavementMixTypeSelectionGuide》中要求用于中等与重交通道路的SMA-10混合料铺筑厚度为25～37.5mm，OGFC-10铺筑厚度为19～25mm。
可见，超薄磨耗层的铺装厚度没有统一的规定，一般为20～30mm。
为适应薄层铺装，要求采用较小粒径的沥青混合料。
对于超薄沥青磨耗层，为防止摊铺时大粒径形成划痕，保证达到压实度要求，通常铺装厚度为沥青混合料最大公称粒径的2～2.5倍。
对于密级配沥青混合料，可采用最大公称粒径为6mm、9.5mm或13mm。
对于开级配和间断级配可采用9.5mm或13mm。
但是，采用传统级配如AC型或沥青砂铺筑的超薄沥青磨耗层，由于这种混合料的抗车辙能力有限，而且抗滑性能不足，仅适用于低交通量的道路养护。
目前国际上多采用间断级配或开级配沥青混合料，常用的混合料类型如SMA-10，OGFC-10等。
美国国家沥青研究中心（NCAT）已开展采用最大公称粒径为4.75mm的SMA沥青混合料铺筑超薄沥青磨耗层。
另外为增加超薄沥青磨耗层的耐久性，采用聚合物改性沥青也是一个发展趋势。
美国2000年版HMA路面沥青混合料类型选择指南提出不同最大公称粒径混合料推荐的铺装厚度，见表3-1。
可见，铺筑2.5mm厚度的磨耗层，一般要求选择最大公称粒径小于9.5mm。
表3-1不同级配沥青混合料推荐铺装厚度
混合料类型
密级配
SMA
OGFC
最大公称粒径
4.75
9.5
12.5
推荐铺装厚度
12.5～19
25～37.5
37.5～50
19～25
随着超薄沥青磨耗层的发展，为保证路面的抗滑性能及其良好的耐久性，并提高抗车辙性能，沥青混合料逐步由密级配向开级配与间断级配发展。
目前应用较多的有两种类型：
一种是骨架密实结构，以SMA为代表；
另一种为骨架孔隙结构，以OGFC为代表。
前者具有耐久性好、强度高、密实不透水等优点，适用性较为广泛，是国际上应用较为广泛的级配类型；
后者具有排水性好、雨天抗滑性能优良，并具有降噪性能，在国外发达国家应用较多。
目前国际上普遍采用的级配以SMA和OGFC为代表。
OGFC是一种开级配沥青混合料，由表3-2可见，对于最大公称粒径为9.5mm的SMA混合料，其2.36mm以上集料含量超过80％，但是矿粉含量只有5％左右。
与SMA相比其粗集料含量更多，但矿粉与沥青用量相对较少，因此OGFC形成一种骨架孔隙结构。
表3-2一些国家OGFC级配围
筛孔（mm）
2.36
0.075
美国AASHTO
100
95～100
30～50
5～15
2～5
德国
90～100
25～50
10～20
2～6
英国
30～40
17～23
3～5
中国
90~100
50~70
10~22
2~6
SMA是一种间断级配的沥青混合料，它是由沥青马蹄脂填充碎石骨架组成的骨架嵌挤型密实结构混合料。
由表3-3可见，对于最大公称粒径为9.5mm的SMA混合料，其2.36mm以上集料占70％以上，同时矿粉含量超过10％。
SMA中粗集料含量较高，粗集料之间形成嵌挤结构，因此具有良好的抗车辙能力并具有较高的抗滑性能。
同时，SMA中矿粉和沥青含量较高，形成较为丰富的马蹄脂填来填充粗集料骨架之间的孔隙，因此SMA的空隙率较低而称为密实结构。
骨架密实结构的形成赋予了SMA良好的抗车辙能力、耐久性和抗滑性能。
表3-3一些国家SMA级配围
26～60
20～28
8～10
20～27
9～13
28~60
20~32
8~13
表3-4几种超薄沥青混合料级配中粗集料含量与性能比较
级配
AC-10L
AC-10H
SMA-10
OGFC-10
SAC-10
4.75mm以上含量（％）
2.5
29
71
80
65
2.36mm以上含量（％）
43
46
77
85
73
构造深度（mm）
0.2~0.3
0.3~0.4
0.6~1.0
1.0～1.5
0.6~0.8
抗滑性能
差
良
优
抗水害能力
抗车辙能力
几种超薄沥青混合料级配粗集料含量比较见表3-4。
OGFC-10级配中4.75mm以上粗集料含量高达80％，是一种典型的开级配混合料。
由于细集料含量少、沥青用量低，形成较大空隙率，一般可达到18～20％。
因此可形成丰富的表面纹理，其构造深度可达到1.5mm以上。
而SMA-10级配中4.75mm以上粗集料含量在70％左右，矿粉含量高达10～12％，这样0.075～4.75mm之间的集料仅为15％左右，形成一种间断级配。
SMA路面构造深度一般在1.0mm左右。
SAC级配介于OGFC与SMA之间，构造深度一般为0.
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