1 引言

季冻区高速公路在季节性温度变化作用下，沥青路面频繁经历冻结与融化循环，导致水分迁移、结冰膨胀及材料性能劣化，最终引发裂缝、松散、坑槽等病害，严重影响行车安全与道路使用寿命。传统养护多以被动修补为主，难以从根本上遏制冻融损伤的累积与发展。随着交通荷载不断增加与极端气候事件频发，季冻区路面病害呈现出发展速度快、影响范围广的特点，对预防性养护技术提出了更高要求。本文围绕季冻区高速公路沥青路面冻融损伤机理与预防性养护技术展开研究，旨在揭示冻融破坏的内在规律，提出针对性的防治措施，为延长路面使用寿命、降低全寿命周期成本提供科学依据与技术支持。

2 冻融损伤机理分析

2.1 冻融循环对沥青混合料结构的影响

冻融循环是季冻区沥青路面损伤的主要驱动力之一。在低温阶段，混合料内部的水分冻结膨胀，产生体积应力，导致微裂缝萌生与扩展；而在融化阶段，冰体消融形成孔隙水压力，进一步加剧结构的松散与强度下降。这种反复的胀缩作用使得混合料的黏聚力与内摩擦角逐渐减小，整体承载能力降低。

长期暴露于冻融循环中，沥青与集料界面的黏附性能显著劣化，界面剥离现象加剧，导致路面出现剥落、坑槽等病害。混合料的空隙结构也会发生变化，大孔隙比例增加，渗透性增强，为水分再次侵入创造条件，形成恶性循环。此外，冻融作用还会加速沥青的老化进程，使材料脆性增加，抗裂性能下降。研究冻融循环对混合料结构的影响规律，可为路面材料设计与结构优化提供重要依据，从而提高季冻区沥青路面的抗冻性能与耐久性。

2.2 水分迁移与结冰膨胀作用机制

水分在沥青路面中的迁移与分布直接影响冻融损伤的发生与发展。在温度梯度与毛细作用驱动下，水分从基层与路基向路面表层聚集，尤其在冬季冻结前，大量水分集中在路面上部结构中。当温度降至冰点以下，这些水分冻结成冰，体积膨胀，对周围混合料产生挤压应力。

在融化过程中，冰层消融形成的水压力难以迅速排出，导致孔隙水压力升高，加速集料与沥青的界面破坏。水分的反复侵入与冻结不仅改变了混合料的物理状态，还影响其力学性能，降低抗变形能力与抗疲劳性能。此外，在冻融过程中，水分还可能携带盐分与其他化学物质，加剧沥青与集料的化学侵蚀，进一步削弱界面黏附力。揭示水分迁移与结冰膨胀的作用机制，有助于制定有效的排水与防水措施，从源头上减缓冻融损伤，延长路面使用寿命^[1]。

2.3 冻融损伤的累积效应与演化规律

冻融损伤在沥青路面中呈现出明显的累积效应。每一次冻融循环都会在混合料内部留下不可逆的微损伤，这些微损伤随着循环次数的增加不断扩展与贯通，最终形成宏观病害。损伤的累积速率受材料性质、结构设计、环境条件与交通荷载等多因素影响，呈现出非线性增长特征。

在演化过程中，路面性能参数如强度、模量、抗渗性等逐渐衰减，且衰减速率在循环初期较慢，进入某一临界阶段后显著加快。掌握冻融损伤的累积效应与演化规律，可为建立路面寿命预测模型与制定预防性养护计划提供科学依据，实现病害的早期干预与有效控制^[2]。

3 预防性养护技术与应用

3.1 路面排水系统优化设计

    路面排水系统的优化设计是季冻区沥青路面冻融损伤防控的重要基础。在设计阶段应充分考虑当地降雨强度、地形特点与路基土质条件，合理确定路面横坡与纵坡，缩短地表径流路径，减少雨水在路面表面的滞留时间。对于易积水路段，可适当增大横坡或设置拦水带，引导水流快速排出路面范围。

在路面结构内部，可设置透水基层、排水夹层或纵向排水管道，及时排出渗入结构层的水分，降低孔隙水压力与冻胀风险。同时，应完善路肩与边沟排水设施，防止路侧积水渗入路基。通过地表排水与内部排水的协同优化，可显著减少水分在路面结构中的积聚，降低冻融循环对路面性能的不利影响，延长使用寿命。

3.2 抗冻型沥青混合料与添加剂应用

    抗冻型沥青混合料的研发与应用是提升季冻区路面抗冻性能的重要手段。在材料选择上，应优先采用质地坚硬、吸水率低的优质集料，并搭配高黏度沥青，以增强混合料的抗水损害能力与低温抗裂性能。在混合料中加入纤维稳定剂或抗剥落剂，可有效改善沥青与集料的界面黏附力，减少冻融循环引起的剥离与松散。

此外，新型功能型添加剂的应用为抗冻性能提升提供了新途径。例如，低冰点填料可降低混合料内部冰点，减缓冻结速率，减轻冻胀应力；相变材料能够在温度变化时吸收或释放热量，缓解温度骤变对路面结构的冲击。通过材料组成优化与添加剂技术创新，可显著提升沥青混合料的抗冻融能力，为季冻区高速公路路面提供更持久的结构保障^[3]。

3.3 冻融损伤早期检测与养护时机选择

    冻融损伤的早期检测是实现预防性养护的关键环节。采用探地雷达、红外热成像、激光检测等无损检测技术，可有效识别路面内部含水率变化、空隙率增加及早期病害迹象，为养护决策提供科学依据。建立路面健康监测系统，实时采集温度、湿度与结构响应数据，实现对冻融损伤发展过程的动态追踪。

养护时机的合理选择直接决定预防性养护效果。根据路面性能衰减规律与病害发展趋势，制定分阶段养护计划，在病害达到临界状态前采取措施，可最大限度延长路面使用寿命。结合气候预测与交通荷载分析，优化养护窗口，确保养护作业在适宜的气候条件下进行，提高养护效率与工程质量。通过早期检测与科学决策的有机结合，可实现季冻区沥青路面冻融损伤的有效防控。

4 结语

本文系统研究了季冻区高速公路沥青路面冻融损伤机理与预防性养护技术，从水分迁移、结冰膨胀及损伤累积三个方面揭示了冻融破坏的内在规律，并提出了综合防治策略。通过优化排水系统设计，可有效减少水分在路面结构中的积聚，降低冻胀风险；采用抗冻型沥青混合料与新型添加剂，能够显著提升路面材料的抗冻融能力与耐久性；结合早期检测技术与科学养护时机选择，可实现病害的早期干预与有效控制。研究结果表明，预防性养护理念在季冻区路面管理中具有显著优势，能够延缓病害发展，延长使用寿命，降低全寿命周期成本。未来可进一步开展材料改性技术、智能化监测与大数据分析等方面的研究，不断完善季冻区高速公路沥青路面冻融损伤防治体系，为寒冷地区交通基础设施的长期安全运行提供技术支撑。

参考文献

[1]翟登攀,张熙颖.基于预防性养护的季冻区沥青路面病害研究[J].北方建筑,2020,5(2):67-70.

[2]朱天明.季冻区高速公路预防性养护技术长期应用效果评价[J].科学技术创新,2020(5):96-97.

[3]李平.我国季冻区高速公路养护管理现状与模式探讨[J].交通企业管理,2013,28(7):41-43.