陳 曙，鐘皓白，李藝博，陳 石

（1.廣州市高速公路有限公司營運分公司，廣東 廣州 510030；2.同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點實驗室，上海市 201804）

0 引言

瀝青路面在服役過程中，膠結(jié)料受陽光、水、空氣以及行車荷載作用等影響會出現(xiàn)老化，瀝青自身黏附性下降，出現(xiàn)內(nèi)聚性破壞。與此同時，滯留在路面中的水不斷產(chǎn)生動水沖刷作用，瀝青與集料之間黏附力減弱，最終導(dǎo)致瀝青與集料剝離，出現(xiàn)黏附性破壞。內(nèi)聚性破壞和黏附性破壞同時導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)集料松散脫落，最終形成坑槽。坑槽不僅嚴(yán)重影響車輛交通的運行速度，降低行車過程中舒適度，而且還會極大地危害人身及財產(chǎn)安全，容易引發(fā)安全事故。傳統(tǒng)的修補方式是采用熱料與冷料方式進(jìn)行修補。但坑槽修補具有點多、量小的特點，熱拌混合料受溫度影響，極易導(dǎo)致修補面不平整、孔隙率過大易二次損壞等缺陷；冷料修補一般采用冷補料直接修補，具有直接修補、幾乎不需要碾壓、工藝簡單等特點，但是因為冷補料一般采用溶劑型，初期修補后混合料具有較大孔隙率，在后期行車碾壓后逐步密實，導(dǎo)致整體封水效果較弱，在多次雨水后容易再次損壞[1-6]。

自流平瀝青混合料是指在施工溫度條件下可以自動流淌成型的混合料，無需碾壓即可達(dá)到規(guī)定的密實度和平整度。在修補路面坑槽過程中使用自流平瀝青混合料，可以解決坑槽修補過程中存在的熱拌瀝青混合料溫度降低后不易壓實，冷拌瀝青混合料初期強度較低等問題。本文對用于瀝青路面坑槽修補的自流平瀝青混合料進(jìn)行性能評價，為瀝青路面坑槽修補提供經(jīng)驗和依據(jù)。

1 材料

1.1 瀝青

試驗選用SK 瀝青（以下簡稱SK）、中石化SBS 瀝青（以下簡稱SBS）以及在實驗室制備的高摻量SBS改性瀝青（以下簡稱HSBS）。HSBS 制備方法為，將基質(zhì)瀝青SK 加溫到180 ℃，加入7% SBS 后高速攪拌1 h，然后添加硫磺作為穩(wěn)定劑，繼續(xù)高速攪拌0.5 h，得到HSBS。瀝青指標(biāo)見表1。

表1 瀝青指標(biāo)

1.2 級配

試驗所用粗集料（粒徑≥2.36 mm）為輝綠巖，細(xì)集料（粒徑＜2.36 mm）采用機(jī)制砂，填料使用礦粉。集料各項指標(biāo)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）[7]要求。油石比7.5%，拌和溫度220 ℃。設(shè)計級配如圖1 所示。

圖1 瀝青混合料級配設(shè)計

2 性能評價

2.1 貫入度試驗

貫入度試驗最早在德國普及應(yīng)用，主要用于評價瀝青混合料的靜態(tài)穩(wěn)定性以及抵抗變形的能力。貫入度試驗試件尺寸為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm，加載質(zhì)量為50 kg，記錄30 min 與60 min 貫入量，30 min 到60 min 的差值即為貫入量增量，為了對比不同溫度條件下的貫入度，試驗溫度分別采用40 ℃和60 ℃。試驗結(jié)果見表2。

表2 貫入度試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，在40 ℃時，3 種自流平瀝青混合料貫入度相差不大，HSBS 略優(yōu)于SBS，優(yōu)于SK，在60 ℃時，差距逐漸增大。HSBS 的靜態(tài)穩(wěn)定性明顯優(yōu)于其他兩種瀝青混合料。

2.2 車轍試驗

采用動穩(wěn)定度試驗評價自流平混合料在高溫條件下的穩(wěn)定性。成型后的車轍板試件如圖2 所示。試驗溫度為60 ℃，試件尺寸為300 mm×300 mm×50 mm，胎壓0.7 MPa，試驗結(jié)果見表3。

圖2 成型后的車轍板試件

表3 車轍試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，3 種自流平瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性都較低，HSBS 相對較高。傳統(tǒng)瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)強度主要依靠集料之間的內(nèi)摩阻力以及嵌擠力，而膠結(jié)料的黏結(jié)作用并不起主要作用。自流平瀝青混合料由于其材料特性需求，粗集料比例相對較低，并未形成骨架結(jié)構(gòu)，因此高溫穩(wěn)定性能普遍較差。但由于自流平瀝青混合料是應(yīng)用于坑槽修補，面積一般較小，不易出現(xiàn)車轍。

2.3 低溫彎曲試驗

采用低溫彎曲試驗主要是評價自流平瀝青混合料在低溫時抵抗變形的能力。試驗溫度-10 ℃，試件尺寸250 mm×30 mm×35 mm。低溫彎曲試驗跨徑200 mm，跨中加載。試驗結(jié)果見表4。

表4 低溫彎曲試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，HSBS 低溫抗開裂性能明顯高于SBS 和SK。這是因為聚合物在瀝青中形成了彈性網(wǎng)絡(luò)，提高了混合料在低溫下的彈性，減弱了脆性的影響，HSBS 瀝青混合料在低溫下具有良好的彎曲性能。

2.4 凍融劈裂試驗

采用凍融劈裂試驗評價自流平瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。成型后的馬歇爾試件如圖3 所示。試驗將試件分成兩組，每組4 個馬歇爾試件。第一組常溫養(yǎng)生，第二組常溫養(yǎng)生5 d，按照標(biāo)準(zhǔn)飽水試驗方法真空飽水15 min，然后恢復(fù)常壓，試件在水中放置0.5 h，取出試件放入添加10 mL 水的密封袋中密封，將其放入恒溫-18 ℃的冰箱中冷凍16 h，取出后立刻去除塑料袋放入25 ℃的恒溫水箱融化24 h，最后與第一組試件25 ℃水浴2 h 后取出進(jìn)行劈裂試驗，結(jié)果取平均值。試驗結(jié)果見表5。

圖3 用于試驗的部分馬歇爾試件

表5 凍融劈裂試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，3 種自流平瀝青混合料的水穩(wěn)定性能差距較大，HSBS 最高。SK 的凍融劈裂強度比較低，這是因為在高溫拌和過程中，瀝青老化較嚴(yán)重，膠結(jié)料喪失了部分黏結(jié)能力，導(dǎo)致經(jīng)歷凍融循環(huán)后強度較低。瀝青路面出現(xiàn)坑槽往往是由于水損害，因此SK 不適用于坑槽修補。

3 結(jié)語

本文制備了一種高摻量SBS 改性瀝青HSBS，與SBS 瀝青、SK 瀝青作為自流平材料的膠結(jié)料，綜合對比其靜態(tài)穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性，并得到以下結(jié)論：

（1）由于礦粉含量高，瀝青用量大，自流平瀝青混合料高溫性能普遍較差，因此不適用于大面積的應(yīng)用，僅適用于小面積的坑槽修補。

（2）HSBS 由于其高SBS 摻量的特點，在瀝青中形成了SBS 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了瀝青的勁度和彈性，因此具有良好的抗低溫、水穩(wěn)定性能。

（3）由于自流平瀝青混合料工藝特性，拌合溫度較高，因此易老化的瀝青不適用于自流平瀝青混合料，在選擇膠結(jié)料的過程中應(yīng)重點考察瀝青耐老化性能。