大连理工大学 远程与继续教育学院
本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目：沥青路面养护技术研究
层 次： 专科起点本科
专 业： 土木工程(道桥方向)
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2022年9月6日
我国道路的养护工作对于经济的进步非常关键，公路沥青路面的预防性养护，可以让人们在驾车行使的道路运行时间变得更长，防止路面在刚刚被修整好以后的不久时间又因为其他的原因受到相关的损坏，以及降低路面被损坏的程度，在不对路面进行施压的条件下，我们可以对于路面会发生的种种问题制定出相关的对策并且使用到路面养护当中。对于那些结构比较科学的路面或者是另外的附属设施而言，在规划完毕之后再利用有关的有效率的、合理的措施，这样才可以在更好的层面上得到我们想要的结果。即使沥青道路的养护对策在我国已经得到了非常广泛的开展，然而结合有关的路面规定，我们在具体对于路面开展养护的时候，其措施经常缺乏科学的依据，这样将会直接导致养护的效果收到非常大的干扰，也会对于该种技术的利用起到一定的限制。
关键词：公路沥青路面；预防性养护；解决对策；
引 言............................................................. 1
1 国内外研究现状................................................... 2
1.1高速公路沥青路面预防性养护国外研究现状...................... 2
1.2 高速公路沥青路面预防性养护国内研究现状...................... 2
1.3研究内容.................................................... 3
2 预防性养护现状................................................... 4
2.1养护的意义及任务............................................ 4
2.2预防性养护的工作原则........................................ 4
3 沥青路面常见病害形式及其成因..................................... 6
3.1沥青路面常见的病害形式...................................... 6
3.2沥青路面常见病害的产生原因.................................. 6
4 沥青路面预防性养护技术.......................................... 12
4.1开槽、灌缝工艺............................................. 12
4.2 微表处..................................................... 12
4.3 同步碎石封层............................................... 12
4.4稀浆封层................................................... 12
4.5 薄层罩面................................................... 13
4.6沥青路面热再生技术......................................... 13
5 高速公路沥青路面预防性养护措施.................................. 15
5.1定期检测路面状况........................................... 15
5.2 路面预防性养护指标量化..................................... 15
5.3 路面质量衰减规律归纳....................................... 15
5.4确定沥青路面预防性养护技术................................. 15
6.5正确认识预防性养护......................................... 15
6 预防性养护技术在公路养护中的应用................................ 17
6.1预防性养护维修方法......................................... 17
6.2预防性养护路段划分......................................... 17
6.3各种预防性养护措施的效益分析............................... 17
7 结论........................................................... 18
参考文献.......................................................... 19
截至到 2016 年底，全国公路网总里程达到 469.63万公里，其中高速公路里程13.1 万公里。等级公路占公路总里程的90.0%。改革开放以来，我国的公
路建设突飞猛进，近二十年来，高速公路发展速度举世瞩目。在我国已建成的高速公路中，约90%以上都采用了沥青混凝土路面，新建道路沥青路面比例大幅增长。沥青路面以其众所周知的无接缝、噪音小以及出现损害后易于修补等特质而优于水泥混凝土路面。随着路龄的增加和交通量的增长，早期修建的高等级公路及大量建成通车的一、二级公路陆续进入维修养护高峰期，道路维修养护任务日益繁重。公路的建设与养护、维修与预防是相辅相成的关系，养护过程是保证公路使用质量平稳缓慢下降的过程。只有保证路面长期处于良好的状态和功能，才能使公路建设投资发挥良好的效益和作用。
预防性养护是在路面整体结构未出现明显损坏或路表发生轻微病害、破损时，通过采取适当的处治措施抑制病害进一步发展，从而达到延长道路使用寿命、推迟大中修或重建时间的一种周期性保养措施。路面预防性养护是一种新的路面维护理念，它的实质就是“通过采用较少费用投入的养护维修措施，较长时间地维持较好的路况”。按照交通运输部的测算，满足我国公路网正常养护需要，每年至少需要1000亿的养护资金。每年巨大的养护维修投入，给公路行业管理部门和公路运营企业带来了很大的资金压力。在我国公路交通建设由新建逐步过度到以养护为主，道路维修养护任务越来越繁重，养护维修资金不充分的形势下，研究沥青路面预防性养护技术具有非常重要的意义。
1 国内外研究现状
1.1高速公路沥青路面预防性养护国外研究现状
道路的预防性养护，是通过合理的费用——效益取舍，制定适当的养护规程，有系统有计划的进行养护工作。目标是在保持现有路面结构承载力的前提下，延长道路适用寿命，显著改进现有路面乃至整个公路系统的适用功能，进一步更好服务于社会需要。该养护计划争取做到推迟大修、改建以及重修工程的进度，最大限额延长道路的破坏进程。
预防性养护的观念于上世纪九十年代在美国被提出，进入二十一世纪，国家道路预防性养护中心于2003 年在美国密歇根州立大学成立，该机构积极开展预防性养护的科研工作，并伺机将其应用于具体实践。
2004年美国国家公路合作研究计划找到了一种方法，能够简洁准确的找到预防性养护的合理时间节点，实现费用与效益的最大收益。但关于养护决策方面涉及不多。
2009年美国田纳西大学在当地开展积极实践，制定编写了适用于田纳西本地高速公路的相关使用指南，内容以预防性养护为主，为后来研究者提供了一些以数学模型为基础的评价手段。
现今时代，世界范围内以发达国家为代表的很多地区已经开始重视起道路预防性养护的作用。具体到高速公路，由于国外采用的沥青路面多为全厚式柔性结构，与国内不同，所以更多需要学习借鉴的是一种思想以及科学的模型与分析方法。
1.2 高速公路沥青路面预防性养护国内研究现状
国内的公路预防性养护还处于起步阶段，在一些偏远地区甚至还没有在相关方面引起足够的重视。然而国内高速公路由于条段基数巨大，如同人口老龄化一般，高速公路的老化趋势也非常明显，预防性养护既是一种未雨绸缪的做法，在未来也必将成为管养部门的重要工作之一。目前在全国范围内的实验性工作已经开展，成效十分显著，再加上相关政策的扶持与鼓励，该项技术已经越来越被人们所接纳。但总体上说，国内的预防性养护研究从科研到实践还有很长的路要走。江苏省交通厅，早在 2001 年的便将《乳化沥青稀浆封层技术应用研究》项目提上日程，在随后的两年间，从原料、技术、工艺乃至具体实践、质量把控以及验收等各种环节上均投入大量人力物力，为此项技术在具体推广做出了卓越的贡献，在此基础上形成了相关的《应用指南》和《施工技术规程》。
除此之外，全国各地也在积极开展道路预防性养护的相关研究与实践工作，2002 年，山东省政府针对全省沥青路面进行了针对性维护，组织大量人力，采用先进设备利用高质量建筑材料，对省内路面进行灌缝修缮，平均每年维护里程数达到了200万延米，预防性养护效果显著。进而当地管养部门提出了一系列新型理念，并深刻影响了之后的公路管理与养护。
2003 年夏天，河北省在衡水市政府的大力支持下，在国道 G307进行了 12km 试验段，同步碎石封层实践效果良好。2006 年，东方明珠上海市，当地公路管理部门，根据两年前开展的 4 条试验路，补充编写了地方规范《上海市公路沥青预防性养护技术规程》，并于次年2月1 日正式实施。就目前而言，关于预防性养护的技术五花八门，包括微表处、薄层罩面、就地热修补等等各种预防性养护的新工艺、新技术依次被发掘并逐步应用于实际。
1.3研究内容
高速公路沥青路面性能评定及预测。通过深度研究高速公路沥青路面各类病害，探寻病害发生的深层原因，阐述高速公路沥青路面使用性能的具体评定方法，利用灰度理论建立预测模型，并对预测精度进行分析，模拟高速公路沥青路面的性能的衰减情况，预测其发展趋势。
高速公路沥青路面预防性养护对策研究。分析高速公路沥青路面预防性养护决策影响因素，系统阐述确定沥青路面预防性养护时机的几种方法，给出改进的基于路况的预防性养护时机确定方法，针对不同的路面病害类型，建立出能够为沥青路面预防性养护措施选择提供依据的决策树，针对沥青路面预防性养护管养水平提出了具体的提升对策，以利于做出科学的预防性养护决策。
2 预防性养护现状
建设与养护一直是高速公路建设最为重要的两大主题，建设是为了更好地满足使用者的需求，而养护则是为了保证资源的永续利用。但是在我国高速公路的养护过程中，仍然存在着很多问题，大致归纳为以下四点：一是意识上重视建设而轻视养护工作，二是在时间上基本为矫正性养护，三是养护维修的技术专业性落后于发达国家，四是维护基础的检测水平较低。以上问题共同构成了我国高速公路养护工作水平较低的现状。因此，针对此类问题提出了预防性养护的概念，以提升我国高速公路沥青路面的养护工作。预防性养护的原理是，在路况良好的情况下，充分考虑经济型需求，对道路进行计划性养护策略规划，以此提升路面结构的耐久性，延缓路面毁损的周期。预防性养护的设计需要结合诸多影响与因素开展，良好的预防性养护必须要选择合适的路面、时间以及技术措施。
2.1养护的意义及任务
公路沥青路面在使用过程中受到环境因素和行车荷载的作用，加上前期设计、施工的缺陷，容易造成道路的使用功能下降，产生病害，中断交通，提高工程管养成本，通过预防为主、防治结合的有效措施，可以保证车辆行驶的安全性、舒适性等。通过采取预防性养护可以显著提高道路的使用寿命和服务质量，保障投入资金的效益最大化，促进公路事业的可持续发展。
沥青路面的预防性养护技术需要采用新材料、新技术、新方法，同时对养护资金能合理分配和使用，有计划地改善道路的技术指标。预防性养护的任务包括：路基、路面、桥涵、绿化设施、交通安全设施和特殊构造物养护等。
2.2预防性养护的工作原则
预防性养护工作在开展过程中必须要遵循以下几个方面的原则：第一，必须要掌握科学的、合理的时机进行养护。具体的时机选择必须要按照公路自身的使用性能确定，因此，进行养护工作的相关技术人员必须要理清楚各个公路的具体功能极其这些公路功能的失效周期，以便确定最佳的养护时间。在具体的实践过程中，进行预防性的养护必须要在道路的路面条件等其他基本状况良好时，或是路面受到了基本损坏的情况下进行，一旦公路路面已经受到了大规模的损坏，那么就无法选择预防性的养护措施，自然也无法进行补救。在实际的工作过程中，相关技术人员必须要及时、有效地采用对症的预防性养护措施，以此保证良好的公路路面状况，确保车辆的行驶质量，有效降低交通堵塞的概率，从而实现延长公路使用寿命的目标。第二，要做好全方面地调查并且进行科学的评价，相关研究人员要强化公路的观测调查和实际的路况调查工作，固定周期进行考察，充分做足信息的动态控制，并建立起一个较为完善的路面评价的信息平台，长期补充道路动态信息，以便了解公路近些年来的变化和状况。在信息平台的基础上再通过各方面的比对，观测技术指标数据的变化，控制好公路功能、公路技术的变化情况，从而更加科学地实现交通情况的预警，制定适当的周期养护计划，从而全面提高决策的准确性。第三，要做好小修保养工作，并且适当地采取中修措施。做好预防性养护工作只是日常养护的一个简单部分，除此之外，还应该做好小修保养、中修措施等基本的工作，当路面出现了开裂、老化或者不平坦等问题发生时，必须要采取一些相对应的措施进行处理和调整，这就是所谓的小修。对于施工单位和道路养护单位来说，中修不仅需要考虑到公路的特点和实际状况，还要将资金考虑进来。第四，必须要制定完善、科学的粘度养护计划，必须要根据公路的实际情况安排修补，路况不同，需要修补的里程数也有所不同，才能巩固确保养护发展的良性循环。
3 沥青路面常见病害形式及其成因
3.1沥青路面常见的病害形式
通过对不同地区以及不同天气情况下的路面进行分析可以看到，路面病害主要有横缝、纵缝、车辙以及降水引起的坑槽和唧浆。除此之外，还有因为路面特殊情况而产生的其他路面病害。一般情况下，主要的沥青路面病害可以分为以下几类。
公路路面经常存在龟裂，其主要原因是路面强度不均匀，在车辆荷载的不断施压下，导致路面产生裂缝，再加上雨水通过裂缝对基层造成侵蚀，使路面软化，从而加速龟裂的危害和影响。
块裂是对块状裂缝的简称，是由于材料方面的原因产生的一种公路病害。块裂与路面所受到的荷载关系不大，其主要原因是路面上的沥青在低温下会产生收缩和老化，使得路面状况不稳定，从而出现块裂。相比于龟裂，块裂对路面造成的损害范围更大，对整个路面的影响也更严重。
公路路面会因为土层路基分布以及受力不均产生相应的裂缝，主要以纵向裂缝为主。产生纵向裂缝的原因主要有两种：一种是路基自身的原因，路基会产生不均匀沉降，导致纵向裂缝的产生；另一种是因为在沥青摊铺过程中，没有对纵向接缝做很好的处理，再加上后期的车辆荷载以及气候的影响，逐渐产生裂缝。
横向裂缝与纵向裂缝同为裂缝类病害，但横向裂缝的种类更多，常见的有沉降差异裂缝、荷载性裂缝和半刚性基层反射裂缝。
3.2沥青路面常见病害的产生原因
高速公路沥青路面的水损坏，主要指雨水作用或冻融循环两类环境条件下，
加之车辆荷载的反复碾压，路面缝隙中的水分产生压力，循环作用在沥青混合料
上，从而降低了沥青材料的粘合特性，进而混合料的表面沥青会与集料分离，使得整体路面面层变得松散、松动，最终形成了水损作用下的高速公路沥青路面坑
槽病害。坑槽破坏如图 1 所示:
①水损坏导致的坑槽
沥青混凝土路面的水损坏破坏是比较常见的，在降水或者雪融化产生积水的
情况下，加上交通荷载和反复作用，路面会出现松散、脱落。渗水加剧了路面的
损坏，如果不加以处理，就会发展为坑槽。
②施工因素导致的坑槽
温度过高的情况下，会使沥青混合料老化，粘结能力大幅下降，在此前提下，
加之各类车辆的反复碾压，极易形成坑槽病害；而在温度过低的情况下，尤其是
下承层与面层相接的部位，如果降温过快造成贴合不够紧密，也会形成坑槽。层间接触不良导致的坑槽：在施工过程中，沥青路面的层间施工应尤为注意，如不按照施工流程，不遵守工艺要求进行铺设洒布，或者是由于操作不当造成了层间污染，很容易造成路面层与层间的密实度不足、受力体系不均。在此基础上，当收到车辆碾压时，表面上层由于独自承受大量应力，没法传递、分担给基础结
构，裂缝病害会随之诞生，进而成为道路坑槽。
③交通因素导致的坑槽
高速公路的交通量与日俱增，各类严重超载的现象时有发生，这对于高速公
路路面稳定性的破坏性影响不言而喻。沥青路面的疲劳裂缝早早产生，在风吹雨
淋、干湿更替的外部环境作用下逐步发展为坑槽病害。另外交通事故造成的腐蚀
性液体外泄，也会侵蚀沥青混合料面层，形成坑槽。更极端的情况，车辆维修时
千斤顶也会压迫路面出现坑槽。
由于面层沥青与内部集料的粘接能力不足，从而产生的沥青混合料内部逐渐
酥软进而出现流失现象，这种病害称之为路面松散，如图 2所示，道路出现麻面现象或者星罗棋布的坑洞，这都是道路松散破坏的典型表现形式。道路的松散病害主要发生在表面层，由于长期处于复杂多变的自然环境中，加之高密度的车辆荷载作用，水稳性不足的沥青结构层非常容易发生松散破坏。
裂缝类破坏是高速公路最为常见的病害种类，对于高速公路沥青路面的危害
不容小觑，主要有以下几种：
①横向裂缝
横向裂缝与行车方向相互垂直，其周围偶尔会有少量支缝发生，如图 3所示。根据裂缝产生的原因，横向裂缝分为荷载型和非荷载型两种类型。高速公路大量、严重的超载现象是导致横缝产生的主要原因，此类裂缝是从路面的底面发
生进而扩张到表面的，首先在路肩出现，之后若不及时采取措施就会发展到整幅
路面。非荷载因素是形成横向裂缝的主要原因，包括沥青面层裂缝和基层反射裂
缝。
图3横向裂缝
温缩裂缝是沥青面层裂缝中非常重要一种。多发生在我国北方。按照目前掌
握资料与实际情况分析，温缩裂缝按照发生原因大致有两种类型，一种是由于季
节变化，造成的温度下降幅度明显，路面铺筑骨料收缩，在面层之间产生拉应力，当此类应力超过了沥青混凝土本身材料的抗拉性能上限之后，造成的一种路面开
裂，其开裂趋势为从上而下、由表及里的。另一种是由于温度频繁发生变化而
产生的温度疲劳裂缝。该类裂缝的成因主要是由于昼夜温差所致，特别是一些白
天夜晚温度变化较大的地区，路面铺筑材料在汽车荷载的作用下，造成了材料的
疲劳，沥青混合料不论是应力还是应变，都与理论可承受值相比产生了变化，整
体性能降低。
②纵向裂缝
与行车方向相互平行的裂缝类型，统称为纵向裂缝，如图 4所示。主要成
因有：路面施工时，沥青接茬处的处置不当，在外部环境影响下开裂；如果轴基
材料不均匀或填方路段压实度达不到规范和设计要求，经过时间的不断推移，会
出现沉降，尤其是雨季，由于雨水的反复冲刷，造成高速公路基础稳固不足，由
下及上，反映到路面之上，形成裂缝；地基处理不当，造成的不均匀沉降；在
改扩建工程中，在新建路面的接缝处，如果处理不当，也会出现纵向裂缝；从设
计到施工，都会影响到高速公路边坡稳定性，边坡不够牢固进而造成路面横向裂
缝的出现。
③网状裂缝
网状裂缝是指密如蛛网一般的细小裂缝，其特点是裂缝成片出现。如图5
所示。网状裂缝的成因有：地基处理不当，材料塌陷；原材料为劣质产品，造成
沥青混合料的技术规范不达标；施工不当、拌制温度、储存时间都是影响原材料
的重要因素，如处置不当也容易产生网状裂缝；沥青混合料每层之间的粘接不够，雨水或冰雪融化后渗入，可导致裂缝出现；通行压力加大，各类车辆的反复碾压，材料疲劳；一些强腐蚀材料的倾洒，酸雨霜冻等外界因素也会引发网状裂缝。
(4)变形类破坏
沥青路面的变形类破坏降低了路面的平整度与道路行驶质量指数，主要包括：车辙、沉陷和波浪拥包。
①车辙
高速公路沥青路面的破坏形式有很多，其中车辙影响是其中最常见的一种，车辙破坏占整个道路破坏的80%，对车辙的预防性养护非常重要。具体的车辙种
类：磨耗型、结构型、失稳型、压密性等。车辙破坏如图 6所示。
磨耗型车辙是外部环境作用下的磨损所致。结构车辙产生的原因是基层或其
他结构层强度不足，车辆荷载来回碾压，造成结构塑性变形。失稳型车辙是车辆
作用产生的路面凹陷所致。压密性车辙是施工阶段由于碾压不足导致，主要是属
于施工阶段质量控制疏漏，一般不予考虑。
②沉陷
沉陷是指高速公路沥青路面因基层或路基的局部压实不足所导致的局部凹
陷，如图7 所示。
③波浪拥包
波浪拥包多发生于道路接合处，车辆变速带来的轮胎摩擦所致。
4 沥青路面预防性养护技术
4.1开槽、灌缝工艺
沥青路面早期损坏主要表现为路面裂缝的大量出现，如果这些裂缝是半刚性基层产生的反射裂缝，那么路表水就会沿着裂缝进入路面的内部，最终影响路基，当荷载车辆，甚至超载车辆长期碾压路面时，就会造成在路基内的动态水流动，引起路基的频繁舒张，长期导致基层细骨料发生流失，甚至造成路基的坑槽与垮塌现象。通过应用专用开槽具沿裂缝开具一定宽度和深度的矩形小槽的是开槽、灌缝工艺，之后运用自行加热与灌注于一体的灌缝机把热熔型聚合物密封胶灌入槽。开槽、灌缝工艺所使用的开槽工具比较灵活，而且密封胶材料的密封性能较为优越，这就使得路面裂缝得到了很好的处理，路面耐久性得到大幅提升，真正达到了抑制裂缝，延长道路使用寿命的目的，另外，当路面出现较大的裂缝时，可以适当选择直接灌注的方式来处理裂缝，进而提高工作效率，防止裂缝进一步加大。
