沥青路面坑槽修补工艺的研究与加固对策
2011-05-30 来源：
坑槽是沥青路面的典型病害，严重影响路面的平整度和行车的舒适性．若不及时修补，在交通荷载和水的综合作用下．破坏会较快发展，造成养护费用的增加并严重危及驾乘人员的安全。由于其安全隐患大，通常在高速公路的养护管理中明确提出了“坑槽不过夜”的养护要求。本文根据沥青路面坑槽修补的最终目的，对比研究日常养护中坑槽的不同修补材料和修补工艺冷料冷补、热料热补和热料冷补，使之能达到理想的维修效果．以期对坑槽修补材料和修补工艺的应用具有一定的指导作用。
1坑槽破损和维修机理
1．1坑槽破损主要表现形式
（1）表面层产生坑槽
由于沥青路面上面层混合料局部空隙率较大、沥青与石料问的粘附力不强，路表水（雨水或雪水）进入并滞留在表面层沥青混合料中，在行车荷载尤其是重载车辆的不断作用下，产生的动水压力使表面层的沥青从石料表面剥落下来，沥青路面便会出现局部松散破损．散落的石料被车轮甩出，路面自上而下逐渐会形成坑槽。这类坑槽通常深度为2～5 cm，在中国沥青路面早期破坏中是各类坑槽中最早产生，也是产生数量最多的一类。
（2）表面层和中面层同时产生坑槽
当沥青路面表面层和中面层都是空隙率较大的半开级配沥青混合料，而底面层为空隙率较小的密级配沥青混合料时，路表的自由水较易渗入并滞留在表面层和中面层内。行车荷载的作用使得中、上面层内的沥青剥落，沥青混合料失去粘结强度，导致路表面产生网裂、形变（局部沉陷）和向外侧推挤，并最终出现粒料分离。粒料被行车作用带离，最终形成坑槽，此类坑槽完全形成后深度一般为8-10 cm。由于近年来高速公路的中上面层均采用密级配混合料，同时对预防性养护的重视，对坑槽及时修补，因而此类坑槽产生数量不是太多。
（3）底面层和基层问产生坑槽
此类病害容易发生在翻浆现象非常严重的路面，在重载车辆作用下，自由水产生很大的压力冲刷基层混合料表层细料，形成灰白色浆。在动水压力和孔隙水压力的反复作用下，使得整个面层范围内的基层粒料出现松散，并反射到面层，形成恶性循环。最终会导致坑槽出现。这类坑槽完全形成后通常深度都大于10cm，并且绝人多数都在车流量较大的行车道上或重载车辆较多的道路上。发生该类病害时，通常基层也已严重破坏，而且在形成坑槽之前路面亦表现出其他破坏现象而需要治理．因而该种病害相对来说很少。
（4）桥面铺装层等构造物产生坑槽
由于水泥混凝土梁与沥青铺装层的材料差异较大，层问粘结处的变形不一致，为了减少桥面的水损坏，对桥面防水层和粘结层的要求越来越高。但由于种种原因，使得层间局部粘附性较差，并出现分层，使得沥青铺装层在车辆荷载和水的共同作用下形成剥落和税皮，最终产生坑槽。在日常养护中，桥面翻浆现象比较严重，每次连续雨天过后桥面容易出现坑槽，由于桥面铺装层一般在10 cm，因而该类坑槽相对来说都不算深，约3-5 cm。
1．2沥青路面坑槽的维修机理
沥青路面产生坑槽破损不仅严重影响路面的表面功能和使用性能．更对安全有很大的影响。坑槽及时修补的功效，总的来说可以概括为如下几点：
（1）恢复沥青混凝土路面的表面功能，恢复行车的、平顺性和舒适性。
（2）坑槽的破坏减薄了结构层，及时修补能恢复路面的局部强度和承载能力。
（3）弥补坑槽破损处原有路面的强度和耐水性的不足，具有明显的补强作用。
（4）改善破损处承受车辆和水等外部荷载的进一步破坏扩展，做到防治结合。
2坑槽修补材料的研究
2．1坑槽冷修补材料
这类快速补路材料呈黑色颗粒状固体，有石油溶剂气味。不溶于水，无腐蚀性，符合环保要求。一般有2种集料规格．第一种主要骨料粒径为8-10 mm，可用来修补深度在30 mm以上的坑槽：另一种主要骨料粒径为3-5 mm，可用来修补深度在30 mm以下的坑槽。
该种材料无需加热或搅拌，无需特别工具或技能，操作简单方便，自由流动性高，与其他材料粘结性强，可以在低温、酷暑等气候下实现对路面坑槽的24 h修补。修补完工可立即开放交通，解决了传统路面因受养护期、气候、材料最低购买量的制约，而使路面坑槽不能及时修补．或者在修补过程中严重影响交通的固有弊病。其一般为桶装，密封桶装储存可长达10个月以上。开桶后，用剩余料不会短时硬化固结，在1个月内仍可正常使用。
2．2坑槽热修补材料
用于日常养护的热修补材料主要为各种规格的沥青混合料，由于一般的坑槽只有5 cm左右，为了保证修补处的压实度，不发生离析现象。根据实际经验，选择日常用的热料规格主要为AC-16或AC-13及添加改性剂的这类粒径较小的集料。
3坑槽修补工艺的研究
3．1冷料冷补工艺
该施工工艺主要用于应急性修补，通常先要开槽成型，将待补坑槽松散物、灰尘或淤泥清除，倒入冷补料．松铺系数为1．2-1．5，摊铺均匀，保证坑槽周边材料充足。但不要漫散至坑槽边沿外的路面。后用夯锤或振动式路碾机压实（日常施工时通常采用平板夯，如遇特殊情况可直接使用夯锤），深度在6 cm以上的坑槽必须分层投料夯实。若密实度不足，则经车辆行驶碾压，修补处会略有下沉，此时不必挖除坑内原填冷补材料，只需将更细一级的冷补料铺上压实即可。为防止此类情况的发生，通常使修补后坑槽地表面略高于周围路面约5～lO mm）。运行一段时间修补处即会与路面持平。每桶25 kg装的冷补材料可修补面积约为50 cm~50cm、深4．5 cm左右的坑槽。使用冷补材料只需要大约10 min即可开放交通。
3．2热料热补工艺
随着养护设备的发展，逐渐采用加热设备进行路面的就地热修补，能较好地解决接缝的问题，并且热修补技术明显提高施工质量。市场上使用的设备如英达科技公司生产的“修路王”设备以及河南高远养护公司生产的热修补设备等，其主要原理是采用100％高强度辐射热加热墙，先将沥青路面加热、耙松、喷洒乳化沥青，使沥青料再生，再加入热的新料，用自带的压路机将其压实，能够达到很好的修补效果。这类就地热修补设备的主要工艺包括：
（1）测定破坏部分的范围与深度，按“圆洞方补、斜洞正补”的原则，划出坑槽修补轮廓线（正方形或长方形），适当外移5 cm左右，使得接缝处理效果更好。
（2）将加热板调整到合适的位置，选择适当的加热区域。
（3）用加热板加热待修的区域，可以自行设定时间，一定时间后路面被软化。
（4）耙松软化的路面，切边。
（5）喷洒乳化沥青形成一层粘接沥青，从料仓中输出一直保温的新的沥青混合料。
（6）摊铺整平，再喷洒适量乳化沥青作为再生剂。
（7）由边部向中间反复压实4～6遍。
（8）清理作业区域，开放交通，通常夏季开放交通略晚。
一般情况下修路王修补加热墙面积范围内的病害大概需要20 min，修复后接缝密合、平整、美观、耐久。
3．3热料冷补工艺
热料冷补适合于雨天抢救性修复。通常路面在通车几年后，一场雨会引起全线路面出现几百、上千个坑槽。为了确保行车安全，可以利用热修补设备的加热仓保温热料，沿线填补坑槽。此时不用对原始坑槽进行处理，填满后直接压实，待好天后用加热墙对原修补坑槽接缝处进行加热处理。这样既达到了道路安全防范的应急处理，同时也不影响路面的修补质量，此措施越来越多地被高速公路养护单位在雨天施工时所采用。
4修补工艺的寿命周期费用分析
4．1冷修补技术
根据养护的大量实践，对于冷补材料修补坑槽，可以充分发挥施工方便、开放交通快的优点，但由于与原路面较薄弱的粘结性，在行车荷载和雨水的不断冲刷下其最终的修补寿命通常达到2个月左右即需要再次处理。对于50 cmx50 em的表面层坑槽，通常需要一桶25kg的冷料。这是一种应急性的修补措施。可以解决临时性的影响安全的坑槽修补。但作为全线的日常使用，相对来说价格偏高。
4．2热修补技术
就地热修补技术通常需要配备较昂贵的修路设备，一次性投资较大，但是每次的原始材料成本非常低，相当于沥青混合料的材料价格加上所耗费的液化气价格，通过对路面病害修补的合理安排、统筹规划，日常养护成本将可以降到最低。通常采用热修补技术修复的坑槽能达到1年以上才需要再次修补，而有的已达到了永久性修复的水平。对于具有独立养护职能的高速公路养护单位，采用大型热再生修路设备，无论从经济效益，还是公路养护质量，均具有明显的优势。
沥青路面坑槽的修补质量除与修补材料的性能有很大关系外，还在很大程度上取决于坑槽修补的工艺方法。本文研究了实际养护作业中的冷料冷补、热料冷补以及热料热补3种工艺，认为冷料冷补作为应急性修补具有很好的适用性；而热料冷补适合雨天大量的坑槽修补；热料热补尽管初期设备投资较大，但通过病害修补的合理安排，其每次的养护成本并不高，并且修补的质量明显优于其他工艺，是高速公路养护单位日常养护的首选工艺。
