張建孔

（中公高科養(yǎng)護(hù)科技股份有限公司，北京）

近些年，重載卡車在交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)中占比越來越大，這也就導(dǎo)致大空隙瀝青結(jié)構(gòu)需要面對(duì)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，容易出現(xiàn)飛散、坑槽等病害，損害路面結(jié)構(gòu)的耐久性[1]。在這樣的背景下，瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)也就顯得尤為重要。

1 級(jí)配設(shè)計(jì)

排水瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)所用樹脂砂漿的主要目的在于保證路面結(jié)構(gòu)能夠長(zhǎng)期發(fā)揮其排書功能，并盡可能降低飛散病害的產(chǎn)生與發(fā)展[2]，所以在本文的研究中選定空隙率作為核心評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)還將肯塔堡飛散作為輔助評(píng)價(jià)指標(biāo)?？紤]1.18 mm～2.36 mm及2.36 mm～4.75 mm 兩種粒徑區(qū)間內(nèi)的集料。砂漿的級(jí)配水見表1。

表1 混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)、施工規(guī)范，級(jí)配篩選應(yīng)當(dāng)充分考慮空隙率、穩(wěn)定度兩個(gè)方面的要求。滲透性樹脂砂漿在性能上具有一定的特殊性，穩(wěn)定度指標(biāo)的代表性不足，無法作為主要參考依據(jù)。已有研究表明[3,4]，瀝青路面的目標(biāo)空隙率大多為20%，考慮到本文所研究砂漿用于路面養(yǎng)護(hù)層，故將目標(biāo)空隙率設(shè)置在20%以上，確保原有排水性能不受影響?；谏鲜黾?jí)配設(shè)計(jì)方案制備馬歇爾試件，其集料選用北京輝綠巖。采用規(guī)范公式計(jì)算得出砂漿混合料的設(shè)計(jì)油石比為6%，以此為基礎(chǔ)測(cè)試、計(jì)算得到空隙率、飛散損失指標(biāo)值，結(jié)果見圖1。

圖1 三種級(jí)配下的空隙率、飛散損失

根據(jù)圖1 可以發(fā)現(xiàn)，級(jí)配1 下主要為1.18 mm～2.36 mm 粒徑分布的單粒徑集料，其空隙率為18.7%；級(jí)配3 下主要為2.36 mm～4.75 mm 粒徑分布的單粒徑集料，其空隙率為30.1%；級(jí)配2 下則為1.18 mm～2.36 mm 及2.36 mm～4.75 mm 粒徑分布各占一半，其空隙率在級(jí)配1、級(jí)配3 之間。根據(jù)以上研究可以發(fā)現(xiàn)，級(jí)配1 下的空隙率指標(biāo)不能滿足20%的目標(biāo)空隙率要求，將對(duì)結(jié)構(gòu)排水能力產(chǎn)生不利影響；級(jí)配2 下的空隙率指標(biāo)為23.5%，但由于在拌和后樹脂結(jié)合料存在粘性差、流動(dòng)性突出的特點(diǎn)，級(jí)配2 較易出現(xiàn)離析的現(xiàn)象，引起攪拌不均勻，進(jìn)而使得路面空隙率不均勻。

2 高溫穩(wěn)定性

高溫穩(wěn)定指標(biāo)主要用于表征高溫環(huán)境下瀝青路面的抗車轍性能。作為路面養(yǎng)護(hù)層，滲透性樹脂砂漿應(yīng)當(dāng)較路面在高溫穩(wěn)定上具有更好的表現(xiàn)[5]。遵照我國(guó)現(xiàn)行混合料試驗(yàn)方法開展車轍試驗(yàn)，分別將SC、FS 及RM 三類不同滲透性樹脂砂漿與PAC-13 排水瀝青混合料作比對(duì)，按照1 h 為間隔記錄結(jié)構(gòu)的動(dòng)穩(wěn)定度，測(cè)定周期為3 h，以此來模擬車輛行駛所施加的持續(xù)荷載。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 車轍試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)圖2 可知，隨著碾壓遍數(shù)的增多，SC滲透性樹脂砂漿的動(dòng)穩(wěn)定度較PAC-13 排水瀝青混合料更大，F(xiàn)S 滲透性樹脂砂漿的動(dòng)穩(wěn)定度較PAC-13 排水瀝青混合料也有所增長(zhǎng)。由此也可認(rèn)為SC、FS兩類滲透性樹脂砂漿在高穩(wěn)定性上均展現(xiàn)出較好的性能，在瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中具有較好的應(yīng)用效果。

3 低溫抗裂性

在通過以上對(duì)三種滲透性樹脂砂漿高溫性能的研究可以初步選擇得到SC 及FS 兩類滲透性樹脂砂漿，將其與PAC-13 排水瀝青混合料在低溫環(huán)境下的抗裂性進(jìn)行比對(duì)。受到低溫環(huán)境的影響，瀝青路面結(jié)構(gòu)的變形性能將會(huì)發(fā)生一定程度的下降[6]。作為路面養(yǎng)護(hù)層，SC、FS 兩類滲透性樹脂砂漿在低溫環(huán)境下應(yīng)當(dāng)兼具良好的抗裂性能，可以對(duì)下層結(jié)構(gòu)形成良好的保護(hù)作用[7]。本文采用小梁彎曲試驗(yàn)來分別確定SC、FS 兩類滲透性樹脂砂漿的低溫抗裂性，并將其與PAC-13 排水瀝青混合料進(jìn)行比對(duì)。小梁彎曲試驗(yàn)的結(jié)果見表2。

表2 小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表2 試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，SC、FS 滲透性樹脂砂漿的實(shí)測(cè)最大彎拉應(yīng)變顯著高于PAC-13 排水瀝青混合料，且這兩類滲透性樹脂砂漿在抗彎拉強(qiáng)度上的表現(xiàn)也更為優(yōu)異。以上試驗(yàn)結(jié)果也表明固化后的滲透性樹脂砂漿能夠明顯緩解低溫環(huán)境下瀝青收縮硬化，產(chǎn)生開裂的問題，具有良好變形性能。通過試驗(yàn)結(jié)果可以看出，SC、FS滲透性樹脂砂漿的實(shí)測(cè)值均遠(yuǎn)高于規(guī)范限值，所以此兩者具備良好的低溫性能。

4 標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)

本研究通過馬歇爾試驗(yàn)儀分別對(duì)SC、FS 兩類滲透性樹脂砂漿的穩(wěn)定度進(jìn)行檢測(cè)，并將其與PAC-13 排水瀝青混合料的穩(wěn)定度進(jìn)行比對(duì)，由此即可得出在相似試驗(yàn)設(shè)定下三類混合料的破壞荷載水平。在該試驗(yàn)中，SC、FS 滲透性樹脂砂漿均采用上文所確定的最優(yōu)級(jí)配設(shè)計(jì)及最佳油石比，而PAC-13 排水瀝青混合料則選用實(shí)驗(yàn)室確定的成熟級(jí)配。標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)的結(jié)果見圖3。

圖3 穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)圖3 可知，SC 滲透性樹脂砂漿實(shí)測(cè)穩(wěn)定度達(dá)到了23.7 kN，較PAC-13 排水瀝青混合料實(shí)測(cè)穩(wěn)定度6.5 kN約為3.65 倍。同時(shí)，根據(jù)材料的級(jí)配設(shè)計(jì)可知在空隙率指標(biāo)上，SC滲透性樹脂砂漿也遠(yuǎn)高于PAC-13 排水瀝青混合料，這也表明SC 滲透性樹脂砂漿的承載能力更強(qiáng)。同樣地，F(xiàn)S滲透性樹脂砂漿實(shí)測(cè)穩(wěn)定度達(dá)到了21.5 kN，較PAC-13 排水瀝青混合料實(shí)測(cè)穩(wěn)定度6.5 kN約為3.3 倍，表明FS滲透性樹脂砂漿在承載能力上更為優(yōu)異。

5 肯塔堡飛散

在級(jí)配設(shè)計(jì)、最佳優(yōu)油石比確定環(huán)節(jié)中，運(yùn)用到塔堡飛散試驗(yàn)進(jìn)行分析[8]，本研究主要利用肯塔堡飛散試驗(yàn)對(duì)滲透性樹脂、集料的粘結(jié)性做出評(píng)價(jià)。本文所探究的滲透性樹脂砂漿主要用于路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，所以如果其發(fā)生嚴(yán)重的飛散，那么不可避免地會(huì)對(duì)下層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損壞。通過馬歇爾試驗(yàn)儀分別對(duì)SC、FS 滲透性樹脂砂漿的飛散損失進(jìn)行檢測(cè)，并將其與PAC-13 排水瀝青混合料進(jìn)行比對(duì)分析。上述三種材料的肯塔堡飛散試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 飛散損失測(cè)試結(jié)果

根據(jù)圖4 可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)S 滲透性樹脂砂漿實(shí)測(cè)的飛散損失程度最低，這也表明其內(nèi)部的樹脂、集料間粘結(jié)效果最好，而相較之下SC滲透性樹脂砂漿的飛散損失程度略大，其原因在于FS 滲透性樹脂具有更好的韌性，固化后的SC滲透性樹脂砂漿硬度更高，受到反復(fù)碰撞的影響就會(huì)出現(xiàn)集料破碎的現(xiàn)象。PAC-13 排水瀝青混合料實(shí)測(cè)的飛散層程度較大，這表明高粘瀝青、集料之間的粘結(jié)效果較滲透性樹脂、集料之間的粘結(jié)效果更差。但上述三類混合料的實(shí)測(cè)飛散損失均滿足我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范低于15%的限值。

6 水穩(wěn)定性

作為路面結(jié)構(gòu)破壞的主要形式，水損害的發(fā)生首先受到水分的持續(xù)侵入，使得結(jié)合料、集料之間的粘結(jié)性不足，同時(shí)上部車輛荷載的持續(xù)作用也將加快路面集料的松散、掉粒，并引發(fā)結(jié)構(gòu)性破壞[9]。本研究綜合采用浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)比對(duì)SC、FS 滲透性樹脂砂漿的水穩(wěn)定性，并將其與PAC-13 排水瀝青混合料進(jìn)行比對(duì)分析。

6.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)

在浸水馬歇爾試驗(yàn)中，分別對(duì)SC、FS 滲透性樹脂砂漿做穩(wěn)定度測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果與PAC-13 排水瀝青混合料進(jìn)行比對(duì)，以殘留穩(wěn)定度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)定以上三種混合料各自的水穩(wěn)定性。上述三種材料的浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表3。根據(jù)表3 數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，SC滲透性樹脂砂漿實(shí)測(cè)的浸水馬歇爾穩(wěn)定度達(dá)到了20.8 kN，為三類混合料中的最高值，較PAC-13 排水瀝青混合料實(shí)測(cè)的浸水馬歇爾穩(wěn)定度5.74 kN約為3.6 倍。FS 滲透性樹脂砂漿實(shí)測(cè)的浸水馬歇爾穩(wěn)定度也處于較高水平，達(dá)到了18.6 kN，較PAC-13 排水瀝青混合料實(shí)測(cè)的浸水馬歇爾穩(wěn)定度5.74 kN約為3.2 倍。SC、FS滲透性樹脂砂漿相較于PAC-13 排水瀝青混合料的實(shí)測(cè)殘留穩(wěn)定度較小，但均符合我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范不小于85%的限值。所以SC、FS滲透性樹脂砂漿都能夠基本滿足工程實(shí)際需求，并說明了水分子在SC、FS 滲透性樹脂中所產(chǎn)生的影響比較有限，能夠表現(xiàn)出良好抗水損能力。

表3 浸水馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)試結(jié)果

6.2 凍融劈裂試驗(yàn)

浸水馬歇爾穩(wěn)試驗(yàn)針對(duì)高溫環(huán)境下的混合料水穩(wěn)性給出了綜合評(píng)價(jià)，凍融劈裂試驗(yàn)則以低溫環(huán)境為研究條件，以水結(jié)冰、融化的循環(huán)過程來評(píng)價(jià)材料所具有的水穩(wěn)性。在本研究中通過凍融劈裂試驗(yàn)來檢驗(yàn)路面在極寒地帶的水穩(wěn)定性，分別制備SC、FS滲透性樹脂砂漿，測(cè)試其劈裂、凍融劈裂強(qiáng)度，并將測(cè)試結(jié)果與PAC-13 排水瀝青混合料進(jìn)行比對(duì)，以劈裂強(qiáng)度比作為評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)定以上三種混合料各自的水穩(wěn)定性。上述三種材料的凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果見表4。根據(jù)表4 數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，SC滲透性樹脂砂漿實(shí)測(cè)的劈裂強(qiáng)度達(dá)到了2.71 MPa，較PAC-13 排水瀝青混合料實(shí)測(cè)的劈裂強(qiáng)度0.54 kN約為5 倍。FS滲透性樹脂砂漿實(shí)測(cè)的劈裂強(qiáng)度達(dá)到了3.5 MPa，較PAC-13排水瀝青混合料實(shí)測(cè)的劈裂強(qiáng)度5.74 kN 約為6.5 倍。SC、FS滲透性樹脂砂漿相較于PAC-13 排水瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度有較大的提升，但后者實(shí)測(cè)的凍融劈裂殘留強(qiáng)度比更高。SC、FS滲透性樹脂砂漿都能夠基本滿足工程實(shí)際需求，并說明了SC、FS 滲透性樹脂砂漿的溫水穩(wěn)定性均較好。

表4 凍融劈裂測(cè)試結(jié)果

7 結(jié)論

本文以滲透性樹脂砂漿為研究對(duì)象，分別從高溫穩(wěn)定、低溫抗裂、水穩(wěn)定性等方面出發(fā)探究其路用性能，得出基本結(jié)論：

（1） 根據(jù)車轍試驗(yàn)，將SC、FS及RM滲透性樹脂砂漿的動(dòng)穩(wěn)定度與PAC-13 排水瀝青混合料進(jìn)行比對(duì)發(fā)現(xiàn)：SC、FS 滲透性樹脂砂漿較PAC-13 排水瀝青混合料具有更高的動(dòng)穩(wěn)定度，但RM滲透性樹脂砂漿較PAC-13 排水瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度則較差，難以符合工程實(shí)際要求。

（2） 根據(jù)小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果可以看出，SC、FS 滲透性樹脂砂漿的實(shí)測(cè)彎拉應(yīng)變峰值較PAC-13 排水瀝青混合料更佳，這也表明其在低溫環(huán)境下的抗裂性能更好，能夠很好地發(fā)揮預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作用。

（3） SC、FS 滲透性樹脂砂漿實(shí)測(cè)的殘留穩(wěn)定度分別為87.8%、86.5%；SC、FS滲透性樹脂砂漿實(shí)測(cè)的劈裂強(qiáng)度比分別為81.2%、80.3%。將其與PAC-13 排水瀝青混合料比對(duì)，發(fā)現(xiàn)兩者的殘留穩(wěn)定度、劈裂強(qiáng)度比均更低，但都符合我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范限值，能夠達(dá)到抗水損害的要求。