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摘要：巩固和提高城市道路的工程质量及交通服务功能，道路养护是关键。路面预防性养护是近年发展起来的行之有效的先进的道路养护技术。本文分析了沥青路面预防性养护的主要技术及几个关键问题。
关键词：沥青路面；路面预防性养护；养护技术；养护关键问题
近年来，随着我国城市化进程步伐的加快，各地市的城市基础设施建设正在紧锣密鼓的开展，随之而来的是市政设施数量日益剧增，路面的养护维修工作量也愈来愈大，尤其是随着人们生活水平的提高，对道路的使用质量的要求也越来越高，各级政府也越来越重视城市道路建成投入使用后的养护维修工作，这就对我们市政设施养护管理工作者提出了更高的要求，如何摆脱过去那种“重建设、轻管理，重大修、轻养护”、“坏了再修，临时决定”等传统观念的束缚，如何提高城市道路预防性养护的观念和技术，切实从早期有计划的防止病害进一步发展，让有限的养护资金发挥更大的作用，为养护维修企业创造更大的经济效益，为城市管理树立良好的社会形象，成为摆在我们道路养护管理及技术工作者面前的一个重要课题。
一、沥青路面预防性养护技术分析
沥青路面预防性养护技术有：稀浆封层、沥再生、石屑封层、微表封层和热
薄层罩面（包括开级配、密级配和间断级配等。
（一）稀浆封层
1．稀浆封层技术最初产生于德国，20世纪80年代后期引入我国。它是指由一定级配的骨料、乳化剂、沥青、水和添加剂按一定配合比拌和成的稀浆混合料，及时、均匀地摊铺在路面上的薄层。经过十多年的实践证明，稀浆封层是一种较理想的筑、养路施工方法。它能够快速维修养护新、旧路面，治愈沥青路面早期出现的磨损、老化、裂缝、松散、坑槽等病害，提高路面的防水、抗滑、耐
磨等功能，同时稀浆封层使用的沥青材料较少，施工工艺简单，且造价较热沥青低。
2．稀浆封层通常按封层的厚度分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，相应的称为细封层、中封层、粗封层。细封层宜用于填封裂缝、填充空隙；中封层宜用于预防性的养护，以修补沥青面层的松散、开裂和老化，改善路面的抗滑能力，并可用于沥青路面或水泥混凝土路面的磨耗层或者稳定类基层的封层；粗封层可用于多层式封
层的底层，并可用于面层，提高重交通量道路抗滑能力。
3．进行稀浆封层的配合比设计时，应根据道路及路面情况，明确采用稀浆封层的类型及预期达到的效果，并根据封层的结构与耐磨性确定集料品种及质量、规格及级配，选择适宜的改性剂、乳化剂、外加剂，并根据现场情况确定适宜的填料种类及用量。确定配合比应首先在室内进行试验，定出初步配合比，并以此作为施工机械计量控制的依据，但是现场的气温、材料、湿度等多种因素与室内试验条件不同，所以必须因时制宜，因地制宜，制定相应的调整措施，确定
最终配合比。
（二）微表处
微表处是一种专门为高速公路、城市干线、机场道面等高等级路面表层设计的养护技术，它由聚合物改性乳化沥青、100%轧碎集料、矿物填料、水和必要的添加剂组成。要使用专用的摊铺设备，一次性完成摊铺，并可根据路面损坏程度进行一层或多层摊铺。当路面出现开裂、磨光、车辙、松散、老化等病害时，采用微表处能迅速提高路面平整、耐磨、防滑、防水等性能，使路面达到良好的状
态。
微表处技术在国外主要用于预防性养护，而国内的微表处施工更多地被用于修补性路面养护中。修补性养护是公路出现病害后进行修补养护，这种养护方式常因为病害路面零星分散、线长、面广，造成施工繁琐、功效低、成本高。因此，在公路养护技术发展中，先进的国家普遍采用预防性养护技术，即根据路面中结合料沥青性能的变化的规律，经过一定年限行车后，在其将要出现但尚未出现病害（或严重病害）之前，便进行预防性养护，做到防患于未然，从而使沥青路面经常保持良好的服务状态。据报导，采用预防性养护技术，不仅在直接工程费用上可节省50%以上，而且它带来的社会效益将成倍增长。微表处养护技术的应用
主要有如下几个方面：
1．作封水处理，处治路面水损害。水损害是高速公路路基路面破坏的主要因素，据有关部门调查显示，使用1年以上的高速公路，都不同程度地存在水破坏现象。主要是由于高速公路铺筑的不均匀性，路面总存在一些空隙率较大和自由水容易渗透的位置，再加上行车作用，从而出现一些随机分布的小坑洞等水破坏。采用微表处技术作防渗水处治后，可延缓和阻止病害的继续发展，防止路面病害进一步恶化，避免造成结构性破坏，维持路面的使用，推迟大修日期，有效
延长路面使用寿命。
2．当出现了表面功能衰减、轻微车辙和不平整时，恢复路面服务功能。无论是在高速公路、城市道路上或在交通量大的交叉路口，微表处理技术都能以其特有的方式在一次摊铺中解决提高道路的抗滑能力、提高路面性能或封填网状裂纹等问题。微表处技术，可以在路面上形成比较密实、坚固的路面磨耗层，治疗路面早期病害，延长路面使用寿命，节约沥青材料和资金，提高养护质量。而且这项技术不同于以往的热沥青摊铺，路面能够在较短时间内达到正常使用功能，
适用于城市一般道路、城市快速路和高速公路路面磨损后的修复。
3．用于桥面防水层、隧道内水泥路面罩面以及半刚性基层与沥青层的联结
层等。
（三）沥再生
在沥青路面的养护中，多年来对路面病害多是采取挖弃旧面层重做新面层，在公路改造中多是采取挖弃或填埋。对挖取的废弃物沿线堆弃路边，既破坏环境又侵占粮田，尤其是高等级公路油路面层较厚，常需征用土地堆弃废料。破坏环境，侵占粮田，资源浪费，增大成本等矛盾更显突出。我们通过实际应用，深深
体会到废旧沥青路面材料再生利用技术十分值得推广。
沥青路面在使用过程中，经受着行车和各种自然因素的作用，逐渐脆硬老化，其实是旧路面材料中的沥青结合料发生了老化。主要表现为针入度减小、软化点有所上升、延度降低。沥青材料不是单体，主要是由油分、胶质、沥青质等组成。在生产作业和使用一段时间后，沥青的化学组分及性质也随之改变，以致使沥青变硬，降低粘性而产生龟裂，松散病坏（除路基和路面基层质量问题外）。通过掺入适量的再生剂在混合料中，经过加热拌合产生物理化学反应，使旧沥青恢复路用性能（必要时增加少量新沥青），达到路用技术要求后实现再生利用目的。
二、预防性养护技术关键问题
1多目标决策的养护措施选择
路面损坏有多种表现形式,预防性养护措施也有多种不同类型。选择预防性养护措施,有如为损坏的木桶选择修复板块(图1),不仅要考虑待选择的板是否适合于损坏板,还需考虑待选板给桶中其他板所带来的影响。预防性养护措施对不同路况指标的影响具有矛盾性。例如雾封层措施在改善路面松散状况的同时降低了抗滑性能；封缝措施修复路面裂缝的同时降低了平整度水平。选择预防性养护措施,不仅需要建立合理的路况评价指标和指标的触发值,还需要研究不同的路况指标和不同的预防性养护措施性能之间的属性关系。这种属性具有多目标、 多因素和多层次的特点，多目标决策方法有助于解决此类问题。
图 1养护措施选择的多目标决策问题
2 养护措施功能性衰减与原路面结构性衰减的交互效应问题
预防性养护措施可修复路面功能性损坏,延缓结构性损坏。养护措施的功能性衰减与原路面的结构性衰减之间存在着交互效应。例如,假设路面建成通车后第三年采取碎石封层措施,此时措施使用寿命为年,可延长原路面结构寿命为 5 年,而在第6年继续使用同样的措施,由于路面结构性能衰减,则此时措施的使用寿命仅为两年,延长原路面结构寿命也降为3年(图2)。预测养护措施功能性衰减和原路面结构性衰减,进而分析其交互效应,建立养护措施功能性衰减和原路面结构性衰减之间的相互关系,可能会成为解决养护时机确定问题和养护措施选择标准问题的有效途径。
图 2功能性衰减与结构性衰减的交互效应问题
3 系统最优化的多阶段决策
预防性养护策略是成套的技术体系。例如,在路面建成通车后第3年应用雾封层,第6年应用微表处第8年应用封缝,第9年应用碎石封层,这一系列养护措施计划性地应用构成了系统的预防性养护策略。这种策略由前后多个不同阶段的決策问题构成,前一阶段的决策结果直接影响下一阶段的决策,整体最优化是预防性养护策略最终的追求结果。在解决1节和2节问题的基础上,结合全寿命周期成本分析方法利用多阶段决策思想,可能有助于解决系统性的预防性养护策略决策问题。
三、结束语
预防性养护在国内发展起步晚，尚未得到充分发展，“重建设、轻养护”的思想观念根深蒂固，因此向公路管理者及其他相关人员贯彻预防性养护理念成为道路养护工作者的首要任务之一。对于不同的路面，其破坏类型及原因各不相同，而各种养护措施的机理、工艺、应用范围及其所达到的效果各不相同，例如雾封层主要封堵细小裂缝及表面孔洞，也可改善路面的松散、轻微干裂，但会引起抗滑性能的下降；微表处可增加路面平整度、进行车辙填充、恢复路面抗滑能力，等等。因此，选择合适的处置措施至关重要，否则，既浪费了资金，又达不到预期的效果，甚至会引起其他问题的产生。 注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：沥青路面；路面预防性养护；养护技术；养护关键问题
近年来，随着我国城市化进程步伐的加快，各地市的城市基础设施建设正在紧锣密鼓的开展，随之而来的是市政设施数量日益剧增，路面的养护维修工作量也愈来愈大，尤其是随着人们生活水平的提高，对道路的使用质量的要求也越来越高，各级政府也越来越重视城市道路建成投入使用后的养护维修工作，这就对我们市政设施养护管理工作者提出了更高的要求，如何摆脱过去那种“重建设、轻管理，重大修、轻养护”、“坏了再修，临时决定”等传统观念的束缚，如何提高城市道路预防性养护的观念和技术，切实从早期有计划的防止病害进一步发展，让有限的养护资金发挥更大的作用，为养护维修企业创造更大的经济效益，为城市管理树立良好的社会形象，成为摆在我们道路养护管理及技术工作者面前的一个重要课题。
一、沥青路面预防性养护技术分析
沥青路面预防性养护技术有：稀浆封层、沥再生、石屑封层、微表封层和热
薄层罩面（包括开级配、密级配和间断级配等。
（一）稀浆封层
1．稀浆封层技术最初产生于德国，20世纪80年代后期引入我国。它是指由一定级配的骨料、乳化剂、沥青、水和添加剂按一定配合比拌和成的稀浆混合料，及时、均匀地摊铺在路面上的薄层。经过十多年的实践证明，稀浆封层是一种较理想的筑、养路施工方法。它能够快速维修养护新、旧路面，治愈沥青路面早期出现的磨损、老化、裂缝、松散、坑槽等病害，提高路面的防水、抗滑、耐
磨等功能，同时稀浆封层使用的沥青材料较少，施工工艺简单，且造价较热沥青低。
2．稀浆封层通常按封层的厚度分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，相应的称为细封层、中封层、粗封层。细封层宜用于填封裂缝、填充空隙；中封层宜用于预防性的养护，以修补沥青面层的松散、开裂和老化，改善路面的抗滑能力，并可用于沥青路面或水泥混凝土路面的磨耗层或者稳定类基层的封层；粗封层可用于多层式封
层的底层，并可用于面层，提高重交通量道路抗滑能力。
3．进行稀浆封层的配合比设计时，应根据道路及路面情况，明确采用稀浆封层的类型及预期达到的效果，并根据封层的结构与耐磨性确定集料品种及质量、规格及级配，选择适宜的改性剂、乳化剂、外加剂，并根据现场情况确定适宜的填料种类及用量。确定配合比应首先在室内进行试验，定出初步配合比，并以此作为施工机械计量控制的依据，但是现场的气温、材料、湿度等多种因素与室内试验条件不同，所以必须因时制宜，因地制宜，制定相应的调整措施，确定
最终配合比。
（二）微表处
微表处是一种专门为高速公路、城市干线、机场道面等高等级路面表层设计的养护技术，它由聚合物改性乳化沥青、100%轧碎集料、矿物填料、水和必要的添加剂组成。要使用专用的摊铺设备，一次性完成摊铺，并可根据路面损坏程度进行一层或多层摊铺。当路面出现开裂、磨光、车辙、松散、老化等病害时，采用微表处能迅速提高路面平整、耐磨、防滑、防水等性能，使路面达到良好的状
态。
微表处技术在国外主要用于预防性养护，而国内的微表处施工更多地被用于修补性路面养护中。修补性养护是公路出现病害后进行修补养护，这种养护方式常因为病害路面零星分散、线长、面广，造成施工繁琐、功效低、成本高。因此，在公路养护技术发展中，先进的国家普遍采用预防性养护技术，即根据路面中结合料沥青性能的变化的规律，经过一定年限行车后，在其将要出现但尚未出现病害（或严重病害）之前，便进行预防性养护，做到防患于未然，从而使沥青路面经常保持良好的服务状态。据报导，采用预防性养护技术，不仅在直接工程费用上可节省50%以上，而且它带来的社会效益将成倍增长。微表处养护技术的应用
主要有如下几个方面：
1．作封水处理，处治路面水损害。水损害是高速公路路基路面破坏的主要因素，据有关部门调查显示，使用1年以上的高速公路，都不同程度地存在水破坏现象。主要是由于高速公路铺筑的不均匀性，路面总存在一些空隙率较大和自由水容易渗透的位置，再加上行车作用，从而出现一些随机分布的小坑洞等水破坏。采用微表处技术作防渗水处治后，可延缓和阻止病害的继续发展，防止路面病害进一步恶化，避免造成结构性破坏，维持路面的使用，推迟大修日期，有效
延长路面使用寿命。
2．当出现了表面功能衰减、轻微车辙和不平整时，恢复路面服务功能。无论是在高速公路、城市道路上或在交通量大的交叉路口，微表处理技术都能以其特有的方式在一次摊铺中解决提高道路的抗滑能力、提高路面性能或封填网状裂纹等问题。微表处技术，可以在路面上形成比较密实、坚固的路面磨耗层，治疗路面早期病害，延长路面使用寿命，节约沥青材料和资金，提高养护质量。而且这项技术不同于以往的热沥青摊铺，路面能够在较短时间内达到正常使用功能，
适用于城市一般道路、城市快速路和高速公路路面磨损后的修复。
3．用于桥面防水层、隧道内水泥路面罩面以及半刚性基层与沥青层的联结
层等。
（三）沥再生
在沥青路面的养护中，多年来对路面病害多是采取挖弃旧面层重做新面层，在公路改造中多是采取挖弃或填埋。对挖取的废弃物沿线堆弃路边，既破坏环境又侵占粮田，尤其是高等级公路油路面层较厚，常需征用土地堆弃废料。破坏环境，侵占粮田，资源浪费，增大成本等矛盾更显突出。我们通过实际应用，深深
体会到废旧沥青路面材料再生利用技术十分值得推广。
沥青路面在使用过程中，经受着行车和各种自然因素的作用，逐渐脆硬老化，其实是旧路面材料中的沥青结合料发生了老化。主要表现为针入度减小、软化点有所上升、延度降低。沥青材料不是单体，主要是由油分、胶质、沥青质等组成。在生产作业和使用一段时间后，沥青的化学组分及性质也随之改变，以致使沥青变硬，降低粘性而产生龟裂，松散病坏（除路基和路面基层质量问题外）。通过掺入适量的再生剂在混合料中，经过加热拌合产生物理化学反应，使旧沥青恢复路用性能（必要时增加少量新沥青），达到路用技术要求后实现再生利用目的。
二、预防性养护技术关键问题
1多目标决策的养护措施选择
路面损坏有多种表现形式,预防性养护措施也有多种不同类型。选择预防性养护措施,有如为损坏的木桶选择修复板块(图1),不仅要考虑待选择的板是否适合于损坏板,还需考虑待选板给桶中其他板所带来的影响。预防性养护措施对不同路况指标的影响具有矛盾性。例如雾封层措施在改善路面松散状况的同时降低了抗滑性能；封缝措施修复路面裂缝的同时降低了平整度水平。选择预防性养护措施,不仅需要建立合理的路况评价指标和指标的触发值,还需要研究不同的路况指标和不同的预防性养护措施性能之间的属性关系。这种属性具有多目标、 多因素和多层次的特点，多目标决策方法有助于解决此类问题。
图 1养护措施选择的多目标决策问题
2 养护措施功能性衰减与原路面结构性衰减的交互效应问题
预防性养护措施可修复路面功能性损坏,延缓结构性损坏。养护措施的功能性衰减与原路面的结构性衰减之间存在着交互效应。例如,假设路面建成通车后第三年采取碎石封层措施,此时措施使用寿命为年,可延长原路面结构寿命为 5 年,而在第6年继续使用同样的措施,由于路面结构性能衰减,则此时措施的使用寿命仅为两年,延长原路面结构寿命也降为3年(图2)。预测养护措施功能性衰减和原路面结构性衰减,进而分析其交互效应,建立养护措施功能性衰减和原路面结构性衰减之间的相互关系,可能会成为解决养护时机确定问题和养护措施选择标准问题的有效途径。
图 2功能性衰减与结构性衰减的交互效应问题
3 系统最优化的多阶段决策
预防性养护策略是成套的技术体系。例如,在路面建成通车后第3年应用雾封层,第6年应用微表处第8年应用封缝,第9年应用碎石封层,这一系列养护措施计划性地应用构成了系统的预防性养护策略。这种策略由前后多个不同阶段的決策问题构成,前一阶段的决策结果直接影响下一阶段的决策,整体最优化是预防性养护策略最终的追求结果。在解决1节和2节问题的基础上,结合全寿命周期成本分析方法利用多阶段决策思想,可能有助于解决系统性的预防性养护策略决策问题。
三、结束语
预防性养护在国内发展起步晚，尚未得到充分发展，“重建设、轻养护”的思想观念根深蒂固，因此向公路管理者及其他相关人员贯彻预防性养护理念成为道路养护工作者的首要任务之一。对于不同的路面，其破坏类型及原因各不相同，而各种养护措施的机理、工艺、应用范围及其所达到的效果各不相同，例如雾封层主要封堵细小裂缝及表面孔洞，也可改善路面的松散、轻微干裂，但会引起抗滑性能的下降；微表处可增加路面平整度、进行车辙填充、恢复路面抗滑能力，等等。因此，选择合适的处置措施至关重要，否则，既浪费了资金，又达不到预期的效果，甚至会引起其他问题的产生。 注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。