寒冷地区的路面养护与修复

寒冷地区的路面养护与修复

施伟鹏

重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400041

摘要：在寒冷地区，路面养护与修复面临独特的挑战，由于低温环境和冻融循环[1]， 道路基础设施的维持和性能延长尤为复杂。本文基于寒冷地区的多项研究，探讨了不同路面材料对冻土稳定性的影响，分析了现代养护技术在这些极端条件下的适用性和效果。研究指出，传统的沥青和水泥混凝土材料在冻土区的性能会因为温度的极端变化而大幅降低。因此，选择和设计适合寒冷地区的路面材料和结构是提高道路寿命的关键。文章还分析了使用概率劣化模型[2] 来评估不同预防性养护措施的效益，验证了各种养护技术的实际效果。

关键词：低温环境；冻融循环；道路养护；修复

1寒冷地区路面病害分析与识别

1.1病害类型详解

在高寒地区，沥青公路面临的主要病害往往比气候温和地区更加严峻，通常为变形与裂缝。变形是高寒地区沥青公路最常见的病害[3] 之一，表现为路面波浪形、沉陷或车辙。这些变形影响驾驶舒适性，可能导致交通安全问题。裂缝是另一种普遍存在的病害，可分为横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝和龟裂。

1.2病害成因分析

多年冻土与季节性冻土的影响，高寒地区的土壤特性，尤其是多年冻土的存在，会导致土壤体积的不规则变化，从而影响上面的路面结构，造成变形。昼夜温差大和季节性温差可导致沥青材料反复扩展和收缩，使路面产生变形，尤其是波浪形变形和车辙[4]。 通过以上分析，我们可以看出，高寒地区沥青公路的病害成因主要与极端气候和施工质量密切相关。

2预防性养护策略

2.1预防性养护的基本理念和目标

预防性养护是一种系统的道路管理策略，旨在通过定期维护预防或减缓路面病害的发展，同时降低长期维修和重建的成本。这种策略在全球范围内越来越受到重视，特别是在面对极端气候条件的地区。预防性养护的核心理念是尽可能早地介入，即在路面病害初期就进行干预。预防性养护的实施需要各方面的协同合作，包括政策制定者、路政管理机构、养护承包商以及公众的理解和支持。

2.2养护工艺改进

如今路面养护工艺已经发生了翻天覆地的变化，改性沥青应用如SBS或EVA改性沥青，提高了沥青混合料的低温柔性和高温稳定性。施工工艺的显著优化大大提升了路面的质量，在铺设和压实沥青时使用特制的设备和技术，如加热铺路机[5]， 确保沥青混合料在低温条件下仍能达到理想的压实度

3阿坝州的沥青路面养护工作[6]

3.1实施效果和存在的问题

在四川阿坝州这样的高寒地区，沥青公路的维护管理尤为复杂，因此采取有效的预防性养护措施是提高道路性能、延长使用寿命并降低维修成本的关键。

3.1.1实施效果

1）改用性乳化沥青稀浆封层[7]在轻微病害地段的直接微表处封水处理显示出良好的防水和封层效果，有效延缓了路面老化和病害的发展。对于严重损坏的地段，如沉陷区，进行地基重建和修复后的稀浆封层处理能够恢复路面的结构完整性，提高了路面的使用性能和行车安全。
    2）裂缝和车辙的专项处理，特别是对细小裂缝的灌缝和微表处理，以及对大裂缝的开槽、灌缝和密封措施，显著减少了水分和污染物的渗透，防止了裂缝的进一步扩展。

3.1.2存在的问题

1）技术和材料选择局限，管改性乳化沥青和碎石封层技术在高寒地区表现良好，但这些材料和技术的成本相对较高，且在极端气候条件下的长期性能仍需进一步验证。部分高新技术的应用需要专业操作和维护，当地缺乏足够的技术人员和设备。
    2）养护管理和制度执行，公路养护的规范在实际操作中执行不足，部分养护措施未能严格按照技术指南执行，影响了养护效果。需要加强对养护人员的培训和考核，确保所有养护措施都能得到有效实施。

3.2经验与教训

阿坝州在实施预防性养护措施过程中累积的经验是高寒地区道路维护管理的宝贵财富。在沥青公路养护中广泛采用了改性沥青和同步碎石封层技术，这些技术提高了路面的耐久性和抗裂性能。阿坝州在一些案例中缺乏对新养护技术长期性能的监测和评估，可确保养护措施能够在极端气候条件下持续有效。持续的财政支持和资源分配对于保持养护措施的有效性至关重要。提高公众对道路养护重要性的认识是确保道路养护措施得到社会支持和资源配合的关键。从阿坝州的经验和教训中可以看出，高寒地区的沥青公路养护需要综合考虑技术选型、资金投入、人员培训和公众参与等多个方面。未来的养护策略应更加注重技术的实际适用性、养护成本的优化、以及持续的性能监测[8] 和评估。

4研究局限与展望

本研究主要基于阿坝州的案例进行分析，可能存在地域性的局限。因此，研究结果可能不完全适用于其他高寒地区或具有不同地理和气候特征的区域。研究中使用的养护技术和材料虽然短期内表现出色，但缺乏对这些技术和材料长期性能的系统评估。虽然提出了多项预防性养护措施，但对这些措施的成本效益分析不够深入，未能充分考虑经济可行性和可持续性未来的研究应考虑在不同高寒地区实施类似的养护策略，以验证和完善预防性养护措施的普适性和有效性。通过克服这些局限并追求上述研究方向，可以有效提高高寒地区沥青公路的预防性养护策略的科学性、实用性和经济性，更好地服务于公路的长期发展和区域的经济建设。

5.参考文献

[1].Nian, T., et al., Connections between chemical composition and rheology of aged base asphalt binders during repeated freeze-thaw cycles. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, 2018. 159: p. 338-350.

[2].Zhang, K., et al., Freeze-Thaw Damage Degradation Model and Life Prediction of Air-Entrained Concrete in Multi-Year Permafrost Zone. MATERIALS, 2023. 16(24).

[3].Zhao, L., et al., Automatic Defect Detection of Pavement Diseases. REMOTE SENSING, 2022. 14(19).

[4].Zubeck, H.K. and G. Dore. Introduction to cold regions pavement engineering. 2009. Duluth, MN, United states: American Society of Civil Engineers (ASCE).

[5].兰华, 分析高寒地区沥青公路的预防性养护.科技创新导报, 2019. 16(08): 第22+24页.

[6].房建宏, 高海拔寒冷地区沥青路面养护技术.中国公路学会养护与管理分会2012年学术年会2013: 中国辽宁沈阳.

[7].包文哲, 寒冷地区大掺量温再生沥青路面施工技术研究. 内蒙古公路与运输, 2023(06): 第14-18页.

[8].Lu, F. and W. Si, Reliability risk modelling of asphalt pavement structure performance under the impact of freeze-thaw cycles. Case Studies in Construction Materials, 2024. 20.