武玉華

瀝青路面裂縫修補材料性能及控制指標研究

武玉華

武玉華

新鄉(xiāng)市方正公路工程監(jiān)理咨詢公司

武玉華（1980-）女，新鄉(xiāng)市方正公路工程監(jiān)理咨詢公司，現(xiàn)任交通類工程師，主要從事公路工程、監(jiān)理、試驗等方面工作。

當前關(guān)于瀝青路面裂縫修補材料的研究較為集中，主要從試驗檢驗及材料性能指標上來進行可行性分析，以改進修補效果。本文筆者將結(jié)合實際試驗測定參數(shù)，提出常規(guī)試驗控制的建議，以改進室內(nèi)模擬手段衡量裂縫密封修補材料的黏附抗裂性能。

當前公路建設(shè)中瀝青路面由于受到環(huán)境溫度、濕度及車輛載荷的影響，均會出現(xiàn)不同程度的裂縫。在瀝青路面裂縫修補中，如果縫隙雜物清理不干凈，很容易導致路面結(jié)構(gòu)及路面裂縫的繼續(xù)擴張，嚴重時出現(xiàn)局部沉陷或坑槽，對公路行車安全帶來隱患。從施工工藝來看，針對瀝青路面裂縫處理主要有裂縫填封、表層處理、混合料填補、坑槽修補等技術(shù)。對于中低密度、非結(jié)構(gòu)性破壞誘發(fā)的瀝青路面裂縫，以填充和密封為常用方法，在密封材料使用上，針對路面裂縫水平或豎向位移，對材料的耐久性、粘附性以及抗變形能力提出更高要求。歸納來看，主要從四個方面來改善裂縫破損：一是實現(xiàn)對瀝青路面的平整度目標；二是恢復路面局部的承載力和強度；三是增強裂縫處路面的強度；四是避免地面雨水等滲入帶來的二次破壞。傳統(tǒng)瀝青路面修補主要采取熱瀝青或乳化瀝青直接澆灌，在施工后很難獲得較為理想的效果，再加上修補材料性能及相應(yīng)技術(shù)檢驗不夠，難以從質(zhì)量上加以有效控制，特別是對于路面反射裂縫或近溫收縮出現(xiàn)的活動性橫向裂縫，施工失敗率較高。隨著當前對修補理念及高質(zhì)量修補材料的研究與應(yīng)用，特別是對修補試驗檢測控制上，能夠獲得較好的修補效果。

密封修補材料常規(guī)性能試驗研究

從密封修補材料的技術(shù)上來看，對于瀝青路面裂縫應(yīng)該從試驗科學性上改進密封材料的性能，如對改性瀝青和橡膠等聚合物的應(yīng)用，可以從材料的試驗中獲得較好的性能指標。需要強調(diào)的是，瀝青路面裂縫在修補上需要考慮更多的試驗復雜性，特別是對試驗方法的可行性上，多采用室內(nèi)常規(guī)試驗來進行衡量。如針入度試驗、相容性試驗，以及抗裂延伸性能試驗、脆點試驗等，都需要從試驗材料的黏附性和抗裂延伸性上來控制軟化點，以增強密封效果。為此，本文將針對室內(nèi)道路裂縫常用密封材料，如SBS改性瀝青、道路裂縫專用密封膠、SBR改性瀝青，以及70#重交瀝青進行室內(nèi)常規(guī)試驗，并測定其性能指標，以驗證其應(yīng)用合理性。

針入度和軟化點試驗對比

在實際試驗測定中，多采用T0606-2000方法來進行試驗，并對試驗中各修補材料的抗軟化性能進行對比分析。對于普通重交瀝青材料，當測試溫度升高時其軟化性能顯著減低，可見其針入度變化劇烈；而對于密封膠和改性瀝青來說則變化不明顯?？梢?，針入度指標對于修補材料的黏附性來說，反映并不全面，特別是對于軟化點，只能作為靜態(tài)指標來反映。

對于測力延度和彈性恢復試驗對比

從試件的測試環(huán)境來看，主要以恒溫水槽來進行養(yǎng)護30min后，并對其進行剪切，再養(yǎng)護1～1.5h。四種修補材料的測力延度及彈性恢復試驗結(jié)果如表1所示。

表1

從試驗結(jié)果可見，對于常用的四種修補材料來說，其測力延度性能優(yōu)勢排序為道路密封膠＞SBS改性瀝青＞SBR改性瀝青＞70#重交瀝青；在對四種修補材料的彈性恢復試驗性能優(yōu)勢表現(xiàn)為，除了重交瀝青外，其他材料的彈性恢復性能與測力延度性能基本吻合，由此可以通過對四種材料的彈性恢復性能來衡量各材料的抗裂性能。

低溫彎曲流變試驗對比

溫度變化也是公路瀝青裂縫形成的重要因素之一，特別是對于抗低溫脆裂能力的檢測，也是提升瀝青縫補材料性能的主要指標。隨著對瀝青材料的不斷改進，通過低溫延度試驗來考察其性能變化，常用的檢測方法有彎曲梁流變試驗。我們利用-12℃試驗條件下的荷載-撓度關(guān)系曲線來表征四種材料的BBR試驗性能結(jié)果，從對比中發(fā)現(xiàn)，在相同的溫度條件下，當蠕變勁度S（t）越小，蠕變速率m值越大，材料抗低溫脆裂性能越好。由此可見，對于四種材料的抗低溫脆裂性能優(yōu)勢表現(xiàn)為：SBR改性瀝青＞道路密封膠＞SBS改性瀝青＞70#重交瀝青。

黏附抗脫及高溫抗軟化性能試驗方法對比

在公路水泥混凝土路面的接縫材料應(yīng)用中，黏附性能的測量主要采用針入度試驗來完成，不同的是，利用滲透錐來代替標準針，并利用流動度試驗進行全面測定。對于各類材料的高溫抗軟化性能，我們針對四種材料進行試驗，其結(jié)構(gòu)表征如表2所示。

表2

從上表測試結(jié)果來看，對于錐式針入度的測試，在浸水條件下的試驗結(jié)果更具顯著性，對于70#重交瀝青來說，由于超過其軟化點，所以無法直接反映其性能，而對于其他錐式針入度的測試結(jié)果，與之前的針入度檢驗基本相一致?？梢?，對于四種材料來說，可以較好的反映其粘附性。另外，對于流動度的測量主要是在60℃烘烤箱內(nèi)養(yǎng)護5h后再進行，從而可以反映出材料在高溫條件下其性能指標值的變化。從表中數(shù)據(jù)來看，對于四種材料的流動度性能與其自身的軟化點具有基本一致性，也就是說，可以利用流動度方法來衡量四種材料的高溫軟化性能指標。

室內(nèi)對瀝青路面裂縫材料進行試驗對比分析

在室內(nèi)常規(guī)試驗中，可以根據(jù)路面裂縫材料的實際工作狀態(tài)進行全面的檢測，特別是對于黏附抗裂性能的測定上，通過合理的試驗檢測手段來滿足對室內(nèi)試驗的需求，并為試驗對比提供必要的參考依據(jù)。對于材料的抗裂強度和伸長率的測定，可以反映其黏附抗脫性，對于荷載的剪切力可以通過剪切試驗來模擬，低溫抗裂性可以在低溫環(huán)境下進行模擬試驗。

對黏附抗裂性能的模擬試驗和測定

在模擬試驗中，我們采用50mm×50mm×40mm的瀝青混凝土試塊為樣本，并對試塊預留5mm或10mm的灌注補充材料，以測試其在特定環(huán)境條件下的抗裂黏附性能。通過對四種材料的分析，對于70#重交瀝青來說，由于其不穩(wěn)定性無法滿足試驗要求，對于道路密封膠，SBR改性瀝青和SBS改性瀝青來說，借鑒國外劈裂試驗和拉伸試驗要求，分別選擇0℃和15℃環(huán)境下來進行試驗。從模擬試驗結(jié)果來看，對于設(shè)定的裂縫寬度，三種材料的抗拉強度都相似，伸長率也基本相同，需要強調(diào)的是，對于穩(wěn)定的變化，對三種材料的黏結(jié)度影響較大，通常溫度升高，材料的伸長率增加。在0條件下，三種材料的抗拉強度比較顯示：SBS改性瀝青要高于SBR改性瀝青和道路密封膠，而溫度升高后，道路密封膠的黏結(jié)強度較好。

對裂縫填補材料的抗剪性能進行對比分析

剪切試驗主要是在室內(nèi)模擬裂縫壁豎向變形性能，在本試驗中采用的試塊尺寸為50mm×50mm×40mm。分別在其中預留5mm或10mm灌注修補材料，以測定其在不同溫度下的抗剪切性能。結(jié)合模擬測試來看，對于三種材料的抗剪強度與溫度、裂縫寬度都有關(guān)，特別是對于溫度的變化，總體上改性瀝青材料的黏附性能要略高于道路密封膠。

對裂縫填補材料性能的綜合分析與對比

借助于室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)分析，對于道路密封膠其在拉力作用下與裂縫的接觸面發(fā)生斷裂，而SBS、SBR改性瀝青主要由自身拉斷而致。可見，對于黏附抗脫性來說，模擬試驗得出的性能指標結(jié)果主要表現(xiàn)在斷裂破壞類型和剪切強度差異上，也從材料的自身性能上放映了其工作狀態(tài)。對于常規(guī)試驗，BBR試驗主要是室內(nèi)完成的，而不同溫度下黏結(jié)拉伸循環(huán)也反映了材料的低溫抗裂性。由此可以從室內(nèi)試驗來選擇60℃流動度、25℃錐式針入度和5℃彈性恢復測試指標，并利用拉壓試驗機進行裂縫黏結(jié)抗拉試驗，以獲得修補材料的綜合性能指標。

結(jié)語

瀝青路面裂縫是道路養(yǎng)護施工中的重要內(nèi)容，加大對裂縫修補材料綜合性能指標的測定與對比，尤其是結(jié)合道路試驗規(guī)程要求，以常規(guī)試驗和室內(nèi)試驗來分析各類材料的優(yōu)劣勢，以更好的改善瀝青道路的裂縫防治效果。從試驗研究與對比中可知，對于瀝青路面修補材料需要具有較好的黏結(jié)抗裂性，在試驗方法優(yōu)化上多采用針入度、軟化點、測力延度和彈性恢復等常規(guī)方法來反映其黏結(jié)抗裂性能；對于道路裂縫修補中材料的適應(yīng)性來說，室內(nèi)試驗中主要從裂縫寬度、溫度差異條件下的黏結(jié)抗拉、有壓剪切強度等衡量其低溫抗裂性能，從而滿足對瀝青路面裂縫修補材料質(zhì)量和修補效果的全面測定。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.046