隨著公路交通量日益增長(zhǎng)，公路建設(shè)事業(yè)得到了迅猛發(fā)展，截至2012 年底，我國(guó)公路通車總里程
達(dá)到423.75 萬(wàn)km，高速公路達(dá)9.65 萬(wàn)km。四通八達(dá)的公路網(wǎng)，已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要
保障。但是，經(jīng)過(guò)多年的使用和觀測(cè)表明，許多高速公路通車一年后路面就出現(xiàn)嚴(yán)重的橋頭跳車和早期
損壞，有的通車幾年后由于早期病害嚴(yán)重，特別是裂縫過(guò)多就不得不進(jìn)行翻修，使其使用性能大大降低。
文獻(xiàn)[1]把瀝青路面損壞分為11 類21 項(xiàng)，其中有4 類9 項(xiàng)與裂縫有關(guān)，特別是疲勞開裂對(duì)路面使用性能
影響較大。因此，對(duì)疲勞裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行系統(tǒng)的分析，提出經(jīng)濟(jì)、合理、適用的瀝青路面結(jié)構(gòu)，并
從設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)等多方面對(duì)防止疲勞開裂和路面破壞提出有效的預(yù)防措施，采用先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)維
修養(yǎng)護(hù)，使其在公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)中進(jìn)一步推廣應(yīng)用，發(fā)揮更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
二、疲勞開裂原因分析與防治措施
（一）基本理論
隨著傳統(tǒng)的疲勞破壞理論的發(fā)展，人們認(rèn)識(shí)到，路面的破壞是由于荷載在路面材料中引起的重復(fù)
加載疲勞應(yīng)力，超過(guò)了路面混合料的抗拉強(qiáng)度而發(fā)生的。美、英、蘇、德等國(guó)，根據(jù)十多年的大量試
驗(yàn)，相繼進(jìn)行了基于疲勞強(qiáng)度理論在設(shè)計(jì)上的重大改革。并且，目前各國(guó)瀝青類路面設(shè)計(jì)仍主要沿用
這種疲勞強(qiáng)度理論。我國(guó)從六十年代開始對(duì)路面疲勞特性進(jìn)行系統(tǒng)研究，借鑒金屬材料斷裂力學(xué)理論，
認(rèn)為疲勞斷裂是一個(gè)疲勞裂紋的萌生、擴(kuò)展直至后斷裂的逐漸發(fā)展過(guò)程[2]，如圖1。理論與實(shí)踐證
明，路面在移動(dòng)車輪荷載作用下，其內(nèi)部各點(diǎn)處于不同的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)之下，路面結(jié)構(gòu)的底面各點(diǎn)，
當(dāng)輪載駛近時(shí)該點(diǎn)出現(xiàn)擠壓應(yīng)力；當(dāng)輪載處于正上方時(shí)則受到全拉應(yīng)力作用，當(dāng)輪載駛離時(shí)，該點(diǎn)的
主拉應(yīng)力減弱并伴有剪應(yīng)力產(chǎn)生，路面表面則相反，車輪駛近時(shí)受拉，車輛直接作用時(shí)受壓，車輪駛
過(guò)后又受拉。路面在整個(gè)使用過(guò)程中，因長(zhǎng)期處于拉壓應(yīng)力重復(fù)循環(huán)并伴有剪切作用的狀態(tài)而產(chǎn)生疲
勞破壞。瀝青路面抗拉強(qiáng)度比較小，所以路面多是從底部或頂部受拉而產(chǎn)生裂紋以至破壞。[3]另外，
國(guó)內(nèi)現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)方法一般基于靜態(tài)彈性體系模型，而實(shí)際車輪荷載均為動(dòng)態(tài)，對(duì)路面施以隨時(shí)間變
化的垂直振動(dòng)和沖擊作用以及水平推擠作用。由于路面結(jié)構(gòu)本身對(duì)荷載的時(shí)變因素具有相當(dāng)?shù)拿舾行�，因而在�?shí)際動(dòng)態(tài)荷載作用下所表現(xiàn)出的力學(xué)性能通常與靜態(tài)模型的情況存在較大差異，對(duì)路面的
早期破損有著不可忽視的作用。
（二）疲勞開裂防治措施
國(guó)內(nèi)外對(duì)于疲勞開裂防治常用方法主要有土工織物材料、橡膠瀝青封層和應(yīng)力吸收膜等。通過(guò)進(jìn)行
材料的合理組成設(shè)計(jì)，調(diào)整結(jié)合料用量與配比來(lái)實(shí)現(xiàn)抗裂性能。另外，也可以在瀝青面層上采用預(yù)切縫。
級(jí)配碎石緩沖層，即所謂倒裝結(jié)構(gòu)，在美國(guó)、澳大利亞及南非瀝青路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多，厚度為10 ～
15 cm，具有一定效果。
三、常用的疲勞開裂的養(yǎng)護(hù)方法
（一）霧封層—預(yù)防性和輕微病害治理
霧封層是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的一種，它是將慢裂乳化瀝青稀釋液或特制路面保護(hù)劑噴灑（霧花）到現(xiàn)有
瀝青路面表層，目的是恢復(fù)那些由于瀝青在正常使用中氧化造成的輕微干裂、損失小骨料等損壞，同時(shí)
還可以起到封住細(xì)小裂縫及表面孔洞、防水及抑制松散的作用。使用年限一般為1～2 年，如圖2。
（二）上封層（磨耗層）—增加路面紋理，初期綜合病害治理，防止水損害
磨耗封層主要增加路面紋理。撒布瀝青后，撒布均勻粒徑石屑。重交通工程可以采取兩層法。采用
乳化改性高模量瀝青，慢裂型。適用于各種道路，使用壽命在3 年以上。
（三）稀漿封層—適合路面中、后期綜合病害的維修
稀漿封層，由適當(dāng)級(jí)配的石屑或砂、填料水泥、石灰、粉煤灰、石粉等、乳化瀝青、外摻劑和水為
材料，按一定比例拌和成稀漿狀，攤鋪、硬化、成型后起到封層作用的一種路面結(jié)構(gòu)。由于該種稀漿混
合料的稠度較稀，形態(tài)似漿狀，鋪筑厚度一般在3-10mm 之間，主要起防水或改善恢復(fù)路面功能的作用。
見(jiàn)圖3。
（四）微表處—適合路面車轍嚴(yán)重、損害嚴(yán)重的路面
微表處采用改性乳化瀝青混合料鋪筑8-12mm 的路面處置層。其優(yōu)點(diǎn)路面防水性能好，封閉表面防
止水下滲。高速路路面剎車性能好。施工后可以快速通車；路面耐磨性能好，夏天抗車轍，冬天抗龜裂。
環(huán)保性能好，常溫瀝青不散發(fā)污染物。填補(bǔ)車轍性能好，無(wú)須打磨路面。路面的使用壽命可以延長(zhǎng)。其
不足就是對(duì)攤鋪設(shè)備要求很精確，施工控制難度加大。
（五）超薄磨耗層—適合路面損害嚴(yán)重，綜合治理
改性超薄磨耗層采用優(yōu)質(zhì)軋制集料，間斷級(jí)配，具有可以分為兩部分：一是改性乳化瀝青的撒布，
二是改性熱拌瀝青混凝土的攤鋪及碾壓。改性乳化瀝青所起到的作用主要是密封原路面及保證新混合料
與原路面的有效粘結(jié)。而改性熱拌瀝青混凝土是由較大粒徑的斷級(jí)配集料、改性瀝青經(jīng)熱拌和而成，其
主要作用是提供一個(gè)平順、耐久、具有一定抗滑能力的表面。
四、疲勞開裂的養(yǎng)護(hù)的新設(shè)想
疲勞開裂是瀝青混凝土模量長(zhǎng)期變化，引起長(zhǎng)期破壞的結(jié)果，當(dāng)路面出現(xiàn)許多細(xì)小裂縫時(shí)，說(shuō)明路
面已經(jīng)出現(xiàn)破壞，現(xiàn)在我們采用一種新型技術(shù)——“超薄養(yǎng)護(hù)封層”來(lái)處理這些因?yàn)槠陂_裂引起的路
面病害，超薄養(yǎng)護(hù)封層技術(shù)是介于霧封層和超薄磨耗層之間，或替代磨耗層而采取一種新型養(yǎng)護(hù)技術(shù)，
這種技術(shù)已經(jīng)在歐美等很多國(guó)家開始使用，利用這種技術(shù)處理公路道路，城市道路由于汽車荷載引起的
路面疲勞開裂，來(lái)延長(zhǎng)道路的使用壽命。超薄養(yǎng)護(hù)封層技術(shù)主要原料為封層乳化瀝青膠漿（簡(jiǎn)稱瀝青膠漿），在國(guó)外其發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一階段，使用熱瀝青與無(wú)機(jī)物乳化技術(shù)。隨著對(duì)產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)
定性能、路用性能的要求提高，出現(xiàn)了第二階段產(chǎn)品煤瀝青類（或混合瀝青類），具有好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性
和滲透性能，缺點(diǎn)是抗氧化性和環(huán)保性能堪憂。隨著乳化瀝青技術(shù)的不斷完善，乳化劑性能不斷提升，
第三階段產(chǎn)品在此背景產(chǎn)生。采用乳化瀝青與無(wú)機(jī)礦料溶合制成乳化瀝青膠漿。隨著化工工藝的發(fā)展，
新的產(chǎn)品引進(jìn)了改性乳化瀝青技術(shù)，克服了之前改性劑與無(wú)機(jī)礦料的相互“干擾現(xiàn)象”�，F(xiàn)在這種產(chǎn)
品被廣泛應(yīng)用于各等級(jí)公路、城市道路、停車場(chǎng)、車庫(kù)和水泥路面的疲勞開裂防護(hù)上。現(xiàn)就這種新型技
術(shù)在國(guó)外鋪筑的試驗(yàn)路介紹給大家。
五、試驗(yàn)路段鋪筑及性能檢驗(yàn)
（一）停車場(chǎng)試驗(yàn)路段的鋪設(shè)
2011 年8 月，加拿大乳化瀝青有限公司首先研發(fā)出新一代產(chǎn)品——超薄養(yǎng)護(hù)封層，采用手工方式施
工，使用封層乳化瀝青膠漿，在停車場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。原有路面有大量疲勞開裂的裂縫，并且部分路面出現(xiàn)
松散掉粒現(xiàn)象，顏色淡白，見(jiàn)下圖。通過(guò)人工清理路面，吹凈路表面的顆粒及粉塵，以手工方式進(jìn)行超
薄養(yǎng)護(hù)封層施工，施工結(jié)果2 小時(shí)后，車輛可以駛?cè)胪＼噲?chǎng)，停車場(chǎng)路面可承載，維修養(yǎng)護(hù)后路面不滲
水，松散部分黏合良好，疲勞裂縫消失，色澤黑亮。見(jiàn)圖4、圖5。
超薄養(yǎng)護(hù)封層試驗(yàn)路鋪筑完成后要進(jìn)行的檢測(cè)項(xiàng)目包括：
（1）滲水性試驗(yàn)，要求實(shí)際滲水率小于200ml/min。
（2）裂縫修復(fù)率試驗(yàn)，表觀檢測(cè)原有裂縫是否封閉完好，是否肉眼可見(jiàn)。
（3）松散修復(fù)率試驗(yàn)，原有路面的早起松散治理情況，達(dá)到修復(fù)后平整，松散部分固化并不可見(jiàn)。
（4）色澤恢復(fù)率試驗(yàn)，恢復(fù)黑色并有光澤、不泛油。
（5）平整度試驗(yàn)，修復(fù)后此路段具有良好的平整度。
（6）1 年以后檢測(cè)指標(biāo)：①不褪色；②平整度保持良好；③裂縫不可見(jiàn)；④持續(xù)保持不滲水性能；
⑤沒(méi)有松散發(fā)生。
一年后復(fù)查，見(jiàn)圖6，路面保持原有黑色不退，沒(méi)發(fā)現(xiàn)新的裂縫出現(xiàn)，防水性能保持不變。
經(jīng)當(dāng)?shù)貦z測(cè)部門檢測(cè)以上檢測(cè)指標(biāo)完全達(dá)到技術(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。
（二）高速公路試驗(yàn)段鋪設(shè)
2011 年在蒙特利爾640高速公路部分路面進(jìn)行超薄養(yǎng)護(hù)封層，采用機(jī)械攤鋪施工，施工后效果良好，
高速公路修復(fù)后的路面見(jiàn)圖7。修復(fù)了原有裂縫，增加了路面紋理、使路面重新返回黑色，防水性滿足
設(shè)計(jì)要求。
采用超薄養(yǎng)護(hù)封層技術(shù)（厚度可以1—10mm 之間，通常在5mm 以下）無(wú)論手工還是機(jī)械施工，都
能達(dá)到預(yù)期效果。施工工期短，開放交通快，一般1-2 小時(shí)即可開放交通。超薄養(yǎng)護(hù)層的施工工藝簡(jiǎn)單
有效，施工設(shè)備投入少；同時(shí)原料造價(jià)低廉。工程成本不足稀漿封層的三分之一。因此超薄養(yǎng)護(hù)封層技
術(shù)對(duì)路面的早起防護(hù)和疲勞性開裂治理非常見(jiàn)效，施工后2年內(nèi)性能基本保持不變。在公路養(yǎng)護(hù)施工中，
可以替代霧封層、碎石封層或稀漿封層。
這種新型材料新型工藝的引進(jìn)是完全可以各級(jí)路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。對(duì)路面輕微病害路面的處治性養(yǎng)
護(hù)（疲勞裂縫、表層石料松散、路面紋理差、泛油等）是完全使用的，同時(shí)可以防止路面因疲勞開裂引
起的水損害；還可以改變由于路面長(zhǎng)期使用引起的泛白，使其變成黑色和亮麗，保證行車安全具有很好
的用途。超薄養(yǎng)護(hù)封層應(yīng)用相當(dāng)廣泛，可用此維修養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行前期、中期養(yǎng)護(hù)，工藝簡(jiǎn)單快捷，對(duì)提
高公路使用壽命，降低公路養(yǎng)護(hù)成本具有廣泛的應(yīng)用前景，因此值得在國(guó)內(nèi)進(jìn)行推廣。
