裴彬

（中鐵十二局集團(tuán)有限公司，太原112500）

1 裂縫修補(bǔ)材料的常規(guī)性能試驗(yàn)

瀝青路面若產(chǎn)生裂縫，需選擇合適的密封材料進(jìn)行修補(bǔ)作業(yè)，在參考類似工程經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，還要采取合適的試驗(yàn)方法。從材料的類別來看，以改性瀝青居多，試驗(yàn)人員可參考行業(yè)內(nèi)與瀝青性能有關(guān)的試驗(yàn)，并考慮路面性能要求，綜合上述因素明確檢測內(nèi)容，提出合適的檢測方法。

1.1 針入度和軟化點(diǎn)試驗(yàn)

基于GB/T 4507—2014《瀝青軟化點(diǎn)測定法 環(huán)球法》【1】進(jìn)行試驗(yàn)，整理各類修補(bǔ)材料的試驗(yàn)結(jié)果，具體內(nèi)容如表1 所示。根據(jù)表1 中信息可知，普通重交瀝青因溫度的提升將表現(xiàn)出抗軟化性能下降的情況，使得針入度發(fā)生大幅變化。而對(duì)比密封膠與改性瀝青2 類材料，也難以確定各自的優(yōu)劣次序。從這一角度來看，針入度只能從側(cè)面反映材料黏附性，但難以有效反映整體性能。關(guān)于軟化點(diǎn)，作為一項(xiàng)靜態(tài)指標(biāo)，也不具備有效反映軟化溫度的能力，所以，還需選取其他指標(biāo)以便綜合評(píng)定。

表1 4 種材料的針入度和軟化點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果

1.2 測力延度試驗(yàn)

獲得成型試件，將其轉(zhuǎn)移至恒溫水槽中給予持續(xù)30min的養(yǎng)護(hù)，達(dá)到要求后取出并修剪，隨后轉(zhuǎn)移到恒溫水槽中，此階段養(yǎng)護(hù)持續(xù)1～1.5h。分別檢驗(yàn)4 類修補(bǔ)材料的性能，通過測力延度試驗(yàn)獲得結(jié)果，所得內(nèi)容如表2 所示。

由表2 得知，4 類材料的性能存在差異，以道路密封膠最為良好，排在末位的是70#重交瀝青。綜合對(duì)比來看，除重交瀝青外，其他3 種材料所取得的結(jié)果基本吻合?？傮w上，測力延度試驗(yàn)具有可行性，是評(píng)定材料抗裂延伸性能的重要方式。

表2 4 種材料的測力延度試驗(yàn)結(jié)果

1.3 低溫彎曲流變?cè)囼?yàn)

在所有評(píng)估瀝青修補(bǔ)材料性能的指標(biāo)中，以抗低溫脆裂性尤為關(guān)鍵。行業(yè)持續(xù)發(fā)展之下，瀝青材料不斷升級(jí)，此時(shí)延度試驗(yàn)表現(xiàn)出更明顯的局限性，難以準(zhǔn)確反映材料的低溫敏感特性。鑒于此，需采取彎曲梁流變?cè)囼?yàn)的方式【2】?？偨Y(jié)4 類材料的試驗(yàn)結(jié)果，具體內(nèi)容如表3 所示。

表3 4 種材料的BBR試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表3 得知，在溫度一致的情況下，伴隨蠕變勁度S（t）的下降，所產(chǎn)生的蠕變速率表現(xiàn)出逐步提升的趨勢(shì)，表明材料具備更優(yōu)良的抗低溫脆裂性。綜合對(duì)比各材料的抗低溫脆裂性，得知SBR 改性瀝青在此方面性能最為良好，道路密封膠次之，70#重交瀝青排在末位。

1.4 黏附抗裂性能室內(nèi)常規(guī)指標(biāo)建議

經(jīng)上文的分析，給出了幾項(xiàng)修補(bǔ)材料的指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果，主要是基于常規(guī)試驗(yàn)方法而得，并且滿足接縫密封材料試驗(yàn)規(guī)程，因此所得結(jié)果可準(zhǔn)確地反映真實(shí)情況，具有一定的指導(dǎo)意義，可為指標(biāo)試驗(yàn)方法的選擇提供可行參考。根據(jù)所得試驗(yàn)結(jié)果的系統(tǒng)性分析，在展開室內(nèi)常規(guī)試驗(yàn)時(shí)，可采取表4 給出的方法及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

表4 裂縫熱修補(bǔ)材料的常規(guī)試驗(yàn)方法和指標(biāo)建議

需明確的是，室內(nèi)常規(guī)試驗(yàn)可在一定程度上反映修補(bǔ)材料性能，但依然與實(shí)際應(yīng)用效果存在較大的偏差，這一現(xiàn)象在黏附抗裂性能上體現(xiàn)得最為明顯。根據(jù)此特點(diǎn)，為更準(zhǔn)確地掌握修補(bǔ)材料的性能情況，需采取室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)M的方式，選擇更科學(xué)的控制手段。例如，在分析抗裂延伸性時(shí)，較為可行的是黏結(jié)張拉試驗(yàn)，綜合分析強(qiáng)度與伸長率2 項(xiàng)指標(biāo)；關(guān)于荷載的剪切變形破壞，在分析此特性時(shí)可采取剪切試驗(yàn)的方式；為評(píng)定材料的低溫抗裂性，需選擇低溫環(huán)境箱，在此基礎(chǔ)上展開黏結(jié)抗拉試驗(yàn)。通過合理的試驗(yàn)方式可獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果，以便給指標(biāo)的選擇提供指導(dǎo)。

2 裂縫密封修補(bǔ)材料的室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)M

2.1 黏附抗裂性能試驗(yàn)?zāi)M

選擇AC-20I 瀝青混凝土試塊，規(guī)格為50mm×50mm×40mm，根據(jù)試驗(yàn)要求，應(yīng)留寬5mm 或10mm 灌注修補(bǔ)材料，控制好現(xiàn)場試驗(yàn)溫度，分析各試塊黏結(jié)抗拉應(yīng)力，進(jìn)一步評(píng)定材料在黏附與抗裂性2 方面的實(shí)際情況。值得注意的是，70#重交瀝青灌縫后難以維持穩(wěn)定的狀態(tài)，因此不具備參與試驗(yàn)的條件。國外研究人員在拉伸與劈裂試驗(yàn)中取得突出成果，因此從中汲取經(jīng)驗(yàn)，確定0℃與15℃2 種溫度環(huán)境。結(jié)果表明，無論縫寬如何，各類型材料的黏結(jié)抗拉強(qiáng)度僅存在微弱的差異，且伸長率大體一致；相比之下，溫度產(chǎn)生的影響最為明顯，伴隨溫度的提升，將出現(xiàn)黏結(jié)強(qiáng)度不斷下降的情況，同時(shí)材料伸長率有所提升。根據(jù)0℃環(huán)境的試驗(yàn)結(jié)果得知，在加載速度保持一致的條件下，SBS 改性瀝青具備更明顯的拉應(yīng)力，受溫度升高的影響，道路密封膠的黏結(jié)效果不斷提升。

根據(jù)上述分析可得出結(jié)論：若從黏結(jié)抗拉強(qiáng)度角度來看，材料在常溫環(huán)境下在此方面具有優(yōu)良的性能；而從抗裂延伸角度來看，材料必須在低溫環(huán)境下才具備較為良好的伸長率。

2.2 抗剪切性能試驗(yàn)?zāi)M

裂縫密封修補(bǔ)材料使用效果在很大程度上取決于抗縫壁豎向變形能力，評(píng)定此指標(biāo)可采取室內(nèi)模擬的方式。此處所用試塊的規(guī)格與黏附抗裂性能試驗(yàn)保持一致。經(jīng)剪切模擬試驗(yàn)得知，溫度是影響材料抗剪強(qiáng)度的重要指標(biāo)，除此之外，還與縫寬有直接關(guān)聯(lián)，但影響程度較為微弱。通過對(duì)剪切面材料剪裂情況的分析得知，就高溫黏附性而言，道路密封膠與改性瀝青并無較大的差異。

3 試驗(yàn)基礎(chǔ)上的材料性能指標(biāo)分析

模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，道路密封膠若出現(xiàn)受拉破壞的現(xiàn)象，最為明顯的表現(xiàn)是材料與裂縫接觸區(qū)域的大范圍斷裂。從黏附抗脫性的角度來看，采取模擬實(shí)驗(yàn)的方式所得結(jié)果更為準(zhǔn)確，獲得的剪切強(qiáng)度等指標(biāo)更趨近于實(shí)際情況，具備有效反映材料使用效果的能力，因此可行性更高【3】。鑒于此，室內(nèi)試驗(yàn)工作中，可采取模擬試驗(yàn)法，實(shí)現(xiàn)對(duì)材性能的準(zhǔn)確控制。

以上述提及的試驗(yàn)為基礎(chǔ)，經(jīng)總結(jié)后得出如下結(jié)論：（1）若要有效修補(bǔ)裂縫，所使用的瀝青修補(bǔ)材料必須具有足夠優(yōu)良的性能，其在黏附抗裂性上要較為良好，這是實(shí)現(xiàn)有效修補(bǔ)的基本前提；（2）室內(nèi)試驗(yàn)是重要的方式，相比之下以黏附抗裂性試驗(yàn)應(yīng)用效果較好，可較為準(zhǔn)確地反映性能情況，而軟化點(diǎn)、測力延度等指標(biāo)則會(huì)與實(shí)際情況產(chǎn)生較大偏差；（3）模擬道路裂縫修補(bǔ)實(shí)際狀況的方式可更準(zhǔn)確地評(píng)定材料使用效果，室內(nèi)可采取黏結(jié)抗拉、有壓剪切強(qiáng)度試驗(yàn)；而在低溫條件下展開黏結(jié)抗拉試驗(yàn)，可以較準(zhǔn)確地分析材料低溫抗裂性。

4 結(jié)語

公路瀝青修補(bǔ)材料的性能試驗(yàn)是道路修復(fù)工作中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)要注重選材問題，且要選擇具有可行性的試驗(yàn)方法。因此，需以道路試驗(yàn)規(guī)程為基本指導(dǎo)，嘗試多種方法以及性能模擬形式。經(jīng)本文的分析可知，室內(nèi)常規(guī)試驗(yàn)、路用性能模擬試驗(yàn)均是可行的方式，所得結(jié)果是室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)選擇的重要參考依據(jù)。