摘要：微表处作为高速公路预防性养护措施。通过调查沥青路面的主要病害, 对微表处的适用条件以及性能进行了分析, 提出微表处的材料标准、施工流程等相关技术要求, 介绍了江苏高速公路的应用情况。
关键词：微表处; 预防性养护; 高速公路养护
【中图分类号】【文献标志码】
【文章编号】1007-9467( 2008) 01-0082-04
1 引言
国民经济的快速发展，对交通设施提出了越来越高的要求，不仅要加快公路建设，而且要做好对已建公路的养护工作，保证整个路网畅通，并不断提供其性能。我国沥青路面设计使用生命为15a，今后我省的高速公路将陆续进入使用中期，而且交通量还在持续增加，路面的破损也随之增加，为了保持高速公路良好的使用性能，延长其使用寿命，必须加强高速公路的养护工作。
微表处（Micro-surfacing）是国外在稀浆封层技术的基础上开发出的沥青路面养护技术，它以其开放交通快、抗滑性能卓越、可修复车辙等技术优点，成为国外发达国家重要的路面维修养护手段。按照国际稀浆封层协会（ISSA）的定义：微表处是一种由聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水和外加剂按合理配比拌和并通过专门施工设备摊铺到原路面上，达到迅速开放交通要求的薄层结构。我国高速公路的沥青路面结构、交通状况、气候条件等与国外大不相同，结合我国高速公路沥青路面病害的特点，因地制宜地使用微表处来养护维修国内的高速公路，值得研究。本文从我国沥青路面的病害着手，对微表处技术性能以及设计施工等进行了探讨。
2 高速公路沥青路面的破损
我国的高速公路路面结构绝大多数是半刚性基层+ 沥青路面，出现的病害具有普遍性，主要有下面几种类型。
2. 1 裂缝
半刚性基层沥青路面在使用中均出现了横行裂缝，例如1999 年3 月沪宁高速公路仅苏州段裂缝总数为1 478 条（见2001 年江苏宁沪高速公路股份有限公司，东南大学交通学院《沪宁高速公路江苏段路面性能评价及养护对策研究》），比1998 年同期增加了1 264 条，2001 年8 月裂缝总数沪宁方向为1 559 条，宁沪方向1 533 条，总计3 092 条。横行裂缝主要发生在行车道上，有少数贯穿整个路幅，裂缝沿路面大致呈均匀分布。道路的路基和路面是一种带状构造物，其长度远远大于宽度，冬季低温收缩，即在路面产生横行裂缝；半刚性基层材料容易发生收缩裂缝，反射到路面上，也形成了横行裂缝，这种类型的横行裂缝占多数；车辆荷载重复作用或严重超载也会导致横向裂缝。
纵向裂缝即与路面中线大致平行的裂缝。大多出现在高填方、半填半挖路基或路面加宽处。其原因是由于压实度不够，高填方路段路基土滑移，路基或基层出现不均匀沉降而产生纵向裂缝。混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好，也会出现纵向裂缝。
2. 2 水损害
水损害是沥青混凝土路面早期破坏中最为常见的类型。
在降雨中，雨水通过沥青混凝土的空隙渗入到混凝土路面上面层中，侵入沥青与集料的界面。在行车荷载的作用下，产生很高的动水压力，例如车速100km/ h 时的动水压力能达到30kPa[1]，沥青混凝土长期在动水压力作用下，使得沥青膜与集料开始剥离局部沥，青混凝土松散，碎石被车轮甩出，在道路的表面形成坑洞。
如果雨水渗入到上面层和中面层并滞留在这两层中，在行车的作用下，使沥青混凝土中部分混凝土的沥青剥落，导致表面产生网裂、变形和向外侧推挤，或产生坑洞。剥落的沥青向上迁移，最终在路表面形成1mm～2mm 的油膜即泛油，这种形式的泛油出现在行车道，与沥青混凝土的油石比无关。
水透过沥青混凝土面层滞留在半刚性基层顶面，沥青下面层又往往是空隙率大的混合料，空隙中充满水，给水损坏提供条件。当集料与沥青膜剥离后，沥青混合料不再是一个整体，集料在荷载作用下，对基层产生了力的作用，使基层的局部松落形成灰浆，从路面的缝隙向上挤出来，在沥青路面上形成了白色的唧浆。路面结构强度下降，发生变形沉陷、网裂、坑槽。
2. 3 车辙
沥青路面在轮胎的反复作用下，轮迹带向下凹陷，形成车辙，这是沥青混凝土路面一种主要病害。如果沥青混凝土的压实度不够，那么车辙的表现就是向下凹陷；如果车辙主要是是由于行车产生的，轮迹带产生凹陷的同时，两侧的沥青混凝土臌起。车辙对行车安全危害极大，特别在车辙内有积水，如果行车的速度过快，容易发生滑水现象，即在动水压力的作用下，轮胎与路面脱离接触，方向失去控制；在寒冷的冬季，积水就会变成冰，降低了轮胎与路面的附着系数。
车辙深度达到什么程度需要养护维修，各国的做法不尽相同。英国规定车辙深度达到10mm 为路面的临界状态，需要对路面进行养护维修，美国沥青协会的沥青路面设计方法中规定车辙的临界值是13mm，SHELL 沥青路面设计中规定高速公路的车辙临界值是10mm，日本规定车辙达到20mm 时必须进行加铺。沪宁高速公路南京段的车辙深度在10mm～30mm，京沪高速公路徐宿段的车辙大部分2mm 左右，局部路段超过3mm。
2. 4 松散
松散是指沥青面层中的集料由于丧失相互间的黏结而逐渐酥软直至松垮的现象，首先集料颗粒从表面层开始脱落，并从表面逐渐向下发展。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失黏结力是颗粒脱落的主要原因。松散后丧失的集料颗粒被轮胎带起引起安全问题；松散的路面会留下一个一个洼坑，如果有足够的深度有水，还能引起滑水现象。
3 微表处
微表处作为一种薄层结构，主要用于预防性养护，按照沥青路面使用性能的变化，在其即将出现但尚未出现病害之前，进行预防性养护，使道路能够继续保持良好的使用状态。当然，微表处也可以对有些功能型破损进行处理。
3.1 微表处的技术特点
微表处薄层的空隙率小，不透水，以作封水处理。水损害是目前高速公路破坏的一个主要因素，微表处后，可有效防止路表水下渗，并对路面细小的渗水裂缝进行有效处治，防止路面病害进一步发展，避免造成结构性破坏，延长路面的使用寿命。
微表处可填补修复轻度车辙及其他轻微病害，改善路面裂缝的状况，特别是道路表面的外观和平整度，可以提高路面宏观构造深度和摩擦系数，使路表面具有良好抗滑性能。
微表处所含的聚合物使乳化沥青增加了黏结力，并采用质量较高的骨料，使得微表处比普通稀浆层有着更强的黏合力，能够适应重交通路面。微表处作为一种薄层结构，不会改变路面的断面和排水系统。
3.2 材料
改性乳化沥青是微表处的黏结材料，我国目前还没有制定改性乳化沥青的技术标准，对改性乳化沥青和微表处的研究和应用主要参照美国、日本和国际稀浆封层协会的有关技术标准，当前建议的技术要求如表1。
用于微表处的集料应当坚硬、耐磨，不含泥土杂质，砂当量大于65%，并且其级配组成必须符合一定的级配标准，一般采用ISSA 推荐的Ⅱ、Ⅲ型级配（见表2）。
3.3 微表处的施工
微表处施工是在常温条件下作业，降低能耗、不释放有毒物质，符合环保要求。施工速度快，连续式稀浆封层机一天之内能摊铺500t 的微表处混合料，折合为一条10.6km 长的标准车道，施工后1h就可通车。成型快，工期短，可迅速开放交通，对交通的影响小。施工季节长，可以夜间作业的优点尤其适用于交通流量大的高速公路。
3.3.1 施工前准备工作
微表处由于厚度薄，主要起防水、防滑、耐磨和改善路面平整度的作用，在路面结构体系中，只能作为表面保护层和磨耗层，而不起承重性的结构作用。原路面必须具有足够的强度和刚度，表面平整、密实、清洁，整体稳定。
在施工之前，应对提前对施工段路面病害进行彻底处治,保证原路面的平整度及完整性。当原路面上有坑洞、边线破损和裂缝宽大时，应进行修补。
有深洞时，应分层填补并压实。虽然稀浆可以填补多数的裂缝，但最好还是在铺设稀浆之前，将宽大的裂缝封起来。对于大的拥包和深的车辙（如车辙深超过10mm），应先进行铣刨和填补。
修补完成后，对需加铺封层的路面应事先将所有杂草、松动的材料、泥块等任何障碍性的东西加以清除，可以采用人工清扫、机械清扫、空气吹扫或水冲等方法。但是如果原路面空隙率很大或透水性太高时，应避免用水冲洗，可采用高压气吹的方法清理。原路面有大块油污时，应将其清除，以免影响稀浆封层与原路面的黏结。
微表处摊铺车采用的是体积计量方式, 在铺筑前对其进行认真标定确定材料配合比等施工技术指标和施工工艺。对用于施工的各类机械作全面的检查、调试,使之处于良好状态,并准备备用配件。
3.3.2 施工工艺
微表处施工通常采用以下工艺流程（见图1）：
摊铺是最关键的一环，一般采用机械摊铺。微表处摊铺施工中，施工车走线要顺直，使外观线条整齐美观。施工过程中，应灵活掌握各种情况并及时调整，以确保工程的质量。摊铺后的局部缺陷应及时使用橡胶耙等工具进行人工找平，特别应该注意个别超大粒径矿料产生的纵向刮痕，横、纵向接缝等。
4 微表处应用概况
自2002 年3 月起[2]，开始对南京段实施微表处技术维护，至2002 年10 月，共计完成316 103m2。南京段主线双向共17km，实施微表处后对路面病害数量进行了跟踪调查,结果表明PCI 提高了35%，SFC 提高能了70。还采用铺2 层微表处手段来处理长约8km 的车辙，通过一年多的观察，效果明显，基本能消除车辙，稳定性好。
江苏某高速沥青路面于2000 年建成通车[ 4 ]，经过近4a 的通车后该段路面整体性能较好，但路面还是出现了一些较明显的早期病害，路面病害主要表现为路面车辙、横向裂缝，其中车辙大的地方超过了2 cm，对路面进行了微表处处理。在施工完成通车1 年后，对施工路面进行了表面服务功能测试，摩擦系数平均值为56. 8，构造深度平均值为0. 79 cm，平整度在0mm~3mm 之间，处理效果较好。
5 结论
微表处养护措施适合于路面病害程度较轻，还未出现严重破坏的沥青路面的预防性养护, 可以处理路表面的松散、表面细小裂缝、车辙和坑槽等各种病害，提高路面的抗滑性和防水性，改善路面平整度和行车舒适性。微表处施工方便、成本低、材料环保无污染，成型时间短，不影响交通，经济效益和社会效益显著，可以在高速公路的养护中推广应用。
参考文献：
【1】孙立军，等. 沥青路面结构行为理论[M]. 上海：同济大学出版社，2003.
【2】吴赞平，徐中宁，徐卫东，等.沪宁高速公路微表处实施路段路用性能评价[J].公路，2004（12）：190-193.
【3】胡厚琪, 张守城, 辛宇. 微表处技术在高速公路养护中的应用[J]. 石油沥青, 2006, 20(3):35-38.
