公路高性能预防养护技术综述

1 发展历程与现状

20 世纪80 年代，美国公路网总里程已达610 万公里，当时各州公路管理部门持续投入大量资源进行路面破损修复，但养护成效始终未达预期。面对公众对路况的高要求与管养资金压力的双重矛盾，美国联邦公路管理局经研究发现：传统被动响应式修补不仅造成资金利用率低下，且难以维持路面技术状况。正是在此背景下，以前瞻性干预为核心的公路预防性养护理念应运而生[1]。

相较而言，我国虽自20 世纪90 年代引入相关理念，但长期处于“重建设轻养护”阶段，目前预防养护投入占比仍不足 30% ，且区域发展不均衡——东部省份（如浙江、江苏）通过地方标准制定和技术推广，预防养护占比达 40% ，而中西部地区仍以应急修补为主。近年政策引导持续强化，《“十四五”公路养护管理发展纲要》将预防性养护列为重点任务，配套技术标准如《公路沥青路面预防养护技术规范》（JTG/T 5142-01—2021）陆续发布，促进行业向标准化与主动化方向发展。

目前广泛应用的高性能路面预防养护技术主要有裂缝处治、雾封层、碎石和纤维封层、微表处及各类薄层罩面等[2]。

2 高性能预防养护技术

2.1 裂缝处治

裂缝处治技术主要涉及灌缝、填缝及贴缝等工艺。当前研究集中于高性能材料开发与施工工艺升级两大方向以提升处治效果。为增强裂缝密封材料的重复修复能力，有学者研发出含自愈合微胶囊的裂缝密封材料，并通过疲劳修复疲劳试验评估了不同粒径微胶囊对填充材料重复修复性的影响[3]。

在施工工艺方面，有关学者[4]通过比较德克萨斯州两种灌缝处理的现场性能，研究显示，开槽灌缝的处理效果相比不开槽灌缝平均提升 37% ，经济效益更优。同时，在自动化与智能化技术不断迭代的推动下，无损快速修复已成为裂缝处治的核心发展方向。当前，3D 激光扫描技术、3D 打印技术及智能决策算法（如蚁群优化路径规划）正加速构建“识别-规划-实施”闭环技术链，推动裂缝处治向零干预、高精度转型。

2.2 雾封层

雾封层技术向性能强化与功能拓展方向发展。在性能强化方面，一些学者通过添加聚合物改性剂、还原及再生剂、渗透增强剂及细集料等，显著提升黏结强度、渗透深度及抗滑性；在功能拓展方面，一些学者通过添加TiO2 光催化材料降解尾气污染，添加低温调节剂（低冰点填料/相变材料）降低凝冰点、提高融雪速率，添加相变材料及自愈合微胶囊[5]等，赋予病害路面自愈合功能。

相较于传统雾封层，含砂雾封层在抗滑性与耐磨耗性方面具有显著优势。当前研究已建立骨料参数-性能映射模型，量化揭示了抗滑颗粒类型、粒径分布、级配连续性及掺量对路用性能的影响机制。

2.3 碎石封层和纤维封层

碎石封层存在黏结性能欠佳、集料易脱落、泛油等问题。在提升其性能与使用品质方面，主要通过优化黏结料性能、调整碎石粒径和覆盖率、掺加纤维及改良组成结构实现。 前应用较广的是橡胶改性乳化沥青和水性环氧改性乳化沥青碎石封层，其中后者综合性能更优，层间黏结与抗剥离性能达到其他类型的2\~3 倍[2]。在绿色环保施工领域，部分学者已尝试将钢渣、建筑再生集料等再生资源应用于碎石封层，包括低噪声、降解汽车

尾气等功能型碎石封层的探索。

相关研究显示，与普通碎石封层相比，纤维封层技术可使路面层间黏结、耐磨耗、抗裂等性能提升超 30% ，添加的纤维发挥了加筋、增韧、阻裂、吸附、稳定等作用。

2.4 微表处

目前，学者们主要通过多种途径优化微表处的路用性能并赋予其多功能特性。采用高性能改性乳化沥青、调控矿料级配、添加材料等方式提升黏附性、力学强度及高低温、水稳和疲劳性能，其中水性环氧改性乳化沥青表现突出，浸水1h 和 6d 湿轮磨耗值可分别控制在 200g⋅m^- ²和 400g⋅m^- ²以下，轮辙宽度变化率低于 2% 。在降噪方面，通过优化矿料级配调控表面构造和纹理深度，比掺加弹性材料（如橡胶粉、纤维）更有效降低噪声。

微表处作为功能载体，可融合缓释型融冰雪剂、疏水材料、相变材料及纳米TiO₂光催化材料等，在实现除冰雪、降温、净化尾气等功能的同时，尽可能降低对路用性能的影响。此外，钢渣、回收沥青混合料、煤矸石、废玻璃等废旧资源的应用可行性已得到验证，其中钢渣可显著增强抗滑和耐磨性能。

2.5 薄层罩面和超薄罩面

根据我国现行技术规范，沥青罩面按厚度可分为两类：25-40mm 的薄层罩面和小于25mm 的超薄层罩面。超薄罩面因其材料用量少、施工效率高、经济效益显著等特点，已成为当前研究热点。

在技术研究方面，主要集中在胶结材料改良、级配优化设计、结构力学研究、层间粘结强化几个方向[2]。研究表明，优化后的薄层混合料可达到以下技术指标：马歇尔稳定度 15KN 以上，动稳定度超过 10000 次/mm，冻融劈裂强度比不低于 90% 。近年来，常温施工技术取得重要突破，有学者开发的HCUP-8 冷拌超薄罩面（厚度12mm）表现出优异的疲劳性能和表面特性。

3 预防养护技术发展趋势

预防性养护技术正朝着安全可靠、经济实用、施工便捷及绿色环保方向发展，主要趋势包括：改性乳化沥青智能化应用、传统技术革新、多功能化发展。公路高性能预防性养护技术通过材料创新、工艺升级和管理智能化，正推动养护模式从“被动修复”向“主动预防”转变。未来需重点突破资金配置优化、区域技术适配及标准体系构建等瓶颈。随着“交通强国”战略的深入推进，预防性养护占比有望从当前的 20% -30%提升至 50% 以上，逐步成为公路养护的主流模式，最终实现养护成本、道路寿命与社会效益的多维度平衡[2]。

参考文献：

1]张计.山区高速公路沥青路面预防性养护技术应用研究[D].重庆交通大学,2022.

[2]《中国公路学报》编辑部.中国路面工程学术研究综述·2024[J].中国公路学报,2024,37(03):1-81.

[3]TAN X Y, ZHANG J P, GUO D, et al. Preparation and repeated repairability evaluation of sunflower oil-type microencapsulated filling materials[J]. Journal of Nanoscience and Nanotechnology,2020,20(3):1554-156 6.

[4]Mazumder M , Kim H H , Lee S J .Comparison of field performance of crack treatment methods in a sphalt pavement of Texas[J]. Journal of Transportation Engineering Part B Pavements,2019,145(1):04018057.

[5]盛晓慧.具有自愈合功能的沥青路面含砂雾封层性能试验研究[D].南京林业大学,2019.