瀝青路面防水抗裂層性能研究

王中合

（邢臺路橋建設總公司，河北 邢臺 054001）

0 引言

半剛性基層材料是目前我國高等級瀝青路面基層結構的主要模式，它具有強度高、板體性好和承載能力強等優點。瀝青面層的低溫疲勞開裂及由于半剛性基層裂縫引起的反射裂縫會造成路面雨水或雪水的浸入使基層軟化，在行車荷載反復作用下產生沖刷和唧泥現象，導致瀝青路面的水損壞，從而影響路面的路用性能，縮短道路使用壽命。

為防止路面水滲入基層，延緩或減少基層開裂引起的瀝青面層反射裂縫，主要方法包括增大瀝青面層厚度、加防裂貼以及同步碎石封層技術等。本文對防水抗裂層瀝青混合料進行分析，通過對混合料高低溫性能的研究，表明該結構可實現封水、抗裂的目的，防止路面水損害現象發生，延長道路使用壽命。

1 原材料試驗

1.1 瀝青

按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011）檢測聚合物復合改性瀝青的針入度（25℃）、軟化點、延度（5℃）、彈性恢復（25℃）、動力黏度（60℃）、與粗集料黏附性等指標，按《公路瀝青路面防水抗裂層設計施工技術規范》（DB13/T 1506—2012）的附錄A、附錄B進行-25℃瀝青低溫柔性和低溫彎曲試驗，試驗結果見表1，試驗過程如圖1、圖2所示。

表1 聚合物復合改性瀝青性能指標

圖1 --25℃低溫柔性試驗

圖2 --25℃低溫彎曲試驗

1.2 細集料和粉料

各項性能指標符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）的相關要求。

2 配合比設計

防水抗裂層位于瀝青路面表面層的下部，由細集料、粉料、聚合物改性瀝青和礦物纖維組成。在路面結構中的特殊作用決定了其主要由石灰巖礦料和特殊改性瀝青組成，其典型特征是采用細集料（粒徑在5mm以下）、粉料用量大、油石比大、空隙率小。防水抗裂層混合料級配范圍見表2。

表2 防水抗裂層混合料級配范圍

根據表2設計防水抗裂層瀝青混合料的目標配合比，確定的最佳油石比為11%，纖維（占總質量）摻量為0.5%。

3 防水抗裂層路用性能試驗

根據確定的瀝青混合料的目標配合比及纖維添加量，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011）中的相關要求進行試驗，按《公路瀝青路面防水抗裂層設計施工技術規范》（DB13/T 1506—2012）中的附錄D與附錄F進行低溫沖擊試驗（-20℃）和滲水速率試驗，試驗結果見表3。

表3 防水抗裂層混合料試驗結果

4 防水抗裂層低溫抗裂性能

瀝青混合料小梁彎曲破壞試驗能反映瀝青路面抵抗低溫收縮裂縫的能力，瀝青混合料中添加礦物纖維可大大提高其低溫抗裂性能。按確定的瀝青混合料配合比，分別采用聚合物改性瀝青與SBS改性瀝青，進行-10℃條件下瀝青混合料小梁彎曲破壞對比試驗，用于評價其低溫抗裂性能。按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20/T0715—2011）中對瀝青混合料彎曲試驗的要求進行，試件長250mm，寬30mm，高35mm，跨徑為200mm，加載速率為50mm/min，試驗結果見表4。

表4 瀝青混合料小梁彎曲破壞試驗結果

5 試驗結果分析

5.1 聚合物復合改性瀝青

防水抗裂層要求瀝青膠結料具有較高的軟化點、優良的彈性恢復性能和低溫延性，與礦料黏附性好。表1中的試驗結果表明，聚合物復合改性瀝青具有足夠的變形能力和與石料的黏結強度，良好的高溫性能和低溫柔韌性，是相同試驗條件下，其他瀝青無法滿足的，即使在-25℃溫度下仍能保持柔性而不脆斷，可以滿足高低溫條件下瀝青路面對防水抗裂層的要求。

5.2 防水抗裂層路用性能

防水抗裂層的作用決定了瀝青混合料不僅要有足夠的高溫強度和良好的低溫性能，而且該層要達到禁止水進入基層的目的。表3中的試驗結果顯示，防水層不僅具有較小的孔隙率、抗凍融性能，而且具有理想的阻水、封水效果，即滲水系數是0，滲水速率僅為0.7mL/min。低溫沖擊試驗表明在-20℃時瀝青混合料仍具有柔性而不脆裂，低溫性能優良。

5.3 防水抗裂層低溫抗裂性能

比較兩種不同瀝青混合料彎曲破壞試驗數據可知，防水抗裂層的低溫抗裂性能優于SBS改性瀝青混合料，具有良好的低溫抗裂性能和變形能力，能較好地消解基層接縫處的應力集中現象，有效防止基層由于溫縮而引起的瀝青路面反射裂縫現象的產生。

6 結論

防水抗裂層結構不僅具有阻水、封水效果，同時還具有優良的高溫穩定性、低溫柔韌性、抗溫度反射裂縫的能力，可有效地防止半剛性基層因溫度應力而引起的瀝青面層反射裂縫的產生，保護基層免受水浸害。

自2008年以來，防水抗裂層技術先后應用于邢臺市南二環、邢和線、大廣高速衡大段LM4合同、大廣高速京衡段LM12合同和青銀高速養護改造工程。通車至今，試驗段路面運營狀況良好，無反射性裂縫產生，防止了瀝青路面的水損害，延長了道路的使用壽命。

[1]沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1999：56-65.

[2]DB 13/T 1506—2012，公路瀝青路面防水抗裂層設計施工技術規范[S].