朱超，黃沖，張立華，程金梁，鄧成

（江蘇蘇博特新材料股份有限公司，江蘇 南京 211103）

0 引言

半柔性路面是一種在空隙率為30%左右的大空隙瀝青混合料中灌入高流態(tài)的水泥基材料后復(fù)合而成的新型路面材料。半柔性路面具有高承載能力，是目前用來解決BRT、道路交叉口處的瀝青路面車轍病害最為有效的新方法。實(shí)際工程中，水泥基灌漿料的強(qiáng)度對(duì)半柔性路面的路用性能影響較為關(guān)鍵，強(qiáng)度過低會(huì)導(dǎo)致半柔性路面整體承載能力不足，強(qiáng)度過高會(huì)導(dǎo)致半柔性路面材料剛度過大，開裂風(fēng)險(xiǎn)大。

為了研究漿體強(qiáng)度灌入率對(duì)半柔性路面材料的路用性能影響規(guī)律，試驗(yàn)首先制備出孔隙率為28%的大空隙瀝青混合料PFC-13，然后灌入20 MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa、60 MPa共 5 種不同力學(xué)性能的半柔性路面專用灌漿料，從而制備出半柔性路面材料SFP-13，通過路用性能與力學(xué)性能的測(cè)試來研究漿體強(qiáng)度對(duì)半柔性路面材料的性能影響規(guī)律。

1 試件制備

1.1 大空隙瀝青混合料PFC-13組成

大空隙瀝青混合料PFC-13由SBSI-C改性瀝青、玄武巖粗集料、石灰?guī)r細(xì)集料、礦粉組成。大空隙瀝青混合料的級(jí)配如表1所示，油石比為3.1%，制備出的試件孔隙率為28.2%，馬歇爾穩(wěn)定度為3.7 kN。

1.2 水泥基灌漿材料的制備

高流態(tài)水泥基灌漿材料由水泥、礦粉、石英砂、減水劑、水按一定質(zhì)量比例通過高速攪拌而成。制備出的水泥基灌漿材料性能指標(biāo)如表2所示。

1.3 半柔性路面材料試件制備

首先制備出相應(yīng)尺寸的大空隙瀝青混合料PFC-13試件，待瀝青混合料冷卻后，將四周用膠帶進(jìn)行包裹，然后將制備好的水泥基灌漿材料灌入大空隙瀝青混合料中。灌入相同質(zhì)量的幾種不同強(qiáng)度的灌漿料，從而制備出不同的半柔性路面材料?？刂剖Ｓ嗫障对?%以下。

表1 大空隙瀝青混合料PFC-13級(jí)配

表2 水泥基灌漿料的性能指標(biāo)

將試件放入養(yǎng)生，養(yǎng)生12 h后將包裹的膠帶清理干凈，繼續(xù)養(yǎng)生3 d后，進(jìn)行試件的鉆芯或切割并進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試。

2 性能測(cè)試結(jié)果與分析

2.1 路用性能測(cè)試

采用凍融劈裂試驗(yàn)測(cè)試來評(píng)價(jià)半柔性路面材料的水穩(wěn)定性能。采用車轍試驗(yàn)來測(cè)試半柔性路面材料的高溫穩(wěn)定性，測(cè)試溫度為70℃，輪壓為0.9 MPa,其它與瀝青混合料車轍試驗(yàn)一致，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 半柔性路面材料的路用性能評(píng)價(jià)結(jié)果

從表3中可以看出，隨著漿體強(qiáng)度的增加，半柔性路面材料的凍融劈裂強(qiáng)度逐步增加，范圍在3.2～6.5 MPa之間。與漿體強(qiáng)度為20 MPa相比，當(dāng)漿體強(qiáng)度分別增加至 30 MPa、40 MPa、50 MPa、60 MPa 時(shí)，凍融劈裂強(qiáng)度分別增加了18.8%、53.1%、68.8%、103%。而凍融劈裂強(qiáng)度比均在104%～113%之間，沒有明顯的規(guī)律，但均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于瀝青混合料大于80%的技術(shù)要求。而傳統(tǒng)的瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度在0.8～1.3 MPa之間，因此，考慮半柔性路面材料的抗水穩(wěn)定性能，漿體強(qiáng)度為20 MPa時(shí)即可。

從動(dòng)穩(wěn)定度來看，漿體強(qiáng)度對(duì)半柔性路面的動(dòng)穩(wěn)定度影響很大，漿體強(qiáng)度越高，半柔性路面動(dòng)穩(wěn)定度越大。但是半柔性路面材料的動(dòng)穩(wěn)定度均在16 000次/mm以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于瀝青混凝土的范疇。因此，從高溫穩(wěn)定性來看，提高灌漿料的強(qiáng)度對(duì)半柔性路面材料的抗車轍性能意義不大。

2.2 力學(xué)性能測(cè)試

采用單軸動(dòng)態(tài)壓縮模量與貫入強(qiáng)度來評(píng)價(jià)半柔性路面材料的力學(xué)性能，單軸動(dòng)態(tài)壓縮模量與貫入強(qiáng)度作為非常重要的2個(gè)參數(shù)指標(biāo)，用于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要試件采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型的圓柱體試件，灌漿養(yǎng)護(hù)3 d后鉆芯取樣，試件規(guī)格為Φ（100±2） mm×（100±2） mm，實(shí)驗(yàn)方法參照瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程與瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行。成型試件8個(gè)并分為兩組，一組進(jìn)行單軸動(dòng)態(tài)壓縮模量試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為15℃，荷載為0.7 MPa。另一組進(jìn)行貫入強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為60℃，加載速率為1 mm/min，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 半柔性路面材料試件力學(xué)性能

從表4中可以看出，隨著漿體強(qiáng)度的增加，半柔性路面材料貫入強(qiáng)度及抗壓回彈模量也隨之增加。與漿體強(qiáng)度為20 MPa的半柔性路面材料相比，當(dāng)漿體強(qiáng)度分別增加至30 MPa、40 MPa、50 MPa、60 MPa時(shí)，貫入強(qiáng)度分別增加了8%、27%、50.9%、60.6%，單軸動(dòng)態(tài)壓縮模量分別增加了25.6%、58.5%、99.4%、120%。由此可知，漿體強(qiáng)度增加后，半柔性路面剛度急劇增加，單軸動(dòng)態(tài)壓縮模量增長幅度更為明顯，材料的抗車轍能力與抗剪切能力大幅度增加。

2.3 體積穩(wěn)定性

采用線性收縮系數(shù)來評(píng)價(jià)半柔性路面材料的體積穩(wěn)定性能，試件尺寸為20 mm×20 mm×250 mm的小梁試件，由車轍試塊中切割而來。測(cè)試的溫度范圍為20～10℃，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 半柔性路面材料自溫縮系數(shù)

從表5來看，半柔性路面材料的溫縮系數(shù)在0.92～1.142（×10-5/℃）之間，隨著漿體強(qiáng)度增加，半柔性路面材料的溫縮系數(shù)增加。當(dāng)灌漿料強(qiáng)度在40MPa后，溫縮系數(shù)增長幅度緩慢?？紤]到漿體強(qiáng)度的增加，脆性加大，會(huì)帶來漿體自身體積變形加大，在溫度作用下，漿體與瀝青之間的界面帶來一定的沖擊。因此，從體積穩(wěn)定性來考慮，半柔性路面材料的漿體強(qiáng)度不宜超過40 MPa。

3 結(jié)論

從高溫性能來看，隨著漿體強(qiáng)度的增加，半柔性路面材料的高溫抗車轍能力增加，但均在160 000次/mm以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出瀝青混合料的高溫抗車轍性能，此時(shí)，提高灌漿料的強(qiáng)度對(duì)半柔性路面材料的抗車轍性能意義不大。

從水穩(wěn)定性來看，隨著漿體強(qiáng)度的增加，半柔性路面材料的凍融劈裂強(qiáng)度也增加，但是凍融劈裂強(qiáng)度比沒有明顯的變化規(guī)律，因此，半柔性路面材料具有優(yōu)異的抗水損害性能，此時(shí)提高漿體強(qiáng)度作用不大。

從力學(xué)性能測(cè)試來看，隨著漿體強(qiáng)度的增加，半柔性路面材料的貫入強(qiáng)度及抗壓回彈模量也隨之增加，而單軸動(dòng)態(tài)壓縮模量增長幅度更為明顯，材料的抗車轍能力與抗剪切能力大幅度增加。從體積穩(wěn)定性來看，當(dāng)灌漿料強(qiáng)度在40 MPa以上時(shí)，溫縮系數(shù)增長幅度趨于緩慢。

綜合考慮半柔性路面材料的高溫性能、水穩(wěn)定性能、路用性能、力學(xué)性能體積穩(wěn)定性，半柔性路面材料的漿體強(qiáng)度不宜超過40 MPa。

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