瀝青路面裂縫修補材料性能及控制指標研究

武玉華

瀝青路面裂縫修補材料性能及控制指標研究

武玉華

武玉華

新鄉市方正公路工程監理咨詢公司

武玉華（1980-）女，新鄉市方正公路工程監理咨詢公司，現任交通類工程師，主要從事公路工程、監理、試驗等方面工作。

當前關于瀝青路面裂縫修補材料的研究較為集中，主要從試驗檢驗及材料性能指標上來進行可行性分析，以改進修補效果。本文筆者將結合實際試驗測定參數，提出常規試驗控制的建議，以改進室內模擬手段衡量裂縫密封修補材料的黏附抗裂性能。

當前公路建設中瀝青路面由于受到環境溫度、濕度及車輛載荷的影響，均會出現不同程度的裂縫。在瀝青路面裂縫修補中，如果縫隙雜物清理不干凈，很容易導致路面結構及路面裂縫的繼續擴張，嚴重時出現局部沉陷或坑槽，對公路行車安全帶來隱患。從施工工藝來看，針對瀝青路面裂縫處理主要有裂縫填封、表層處理、混合料填補、坑槽修補等技術。對于中低密度、非結構性破壞誘發的瀝青路面裂縫，以填充和密封為常用方法，在密封材料使用上，針對路面裂縫水平或豎向位移，對材料的耐久性、粘附性以及抗變形能力提出更高要求。歸納來看，主要從四個方面來改善裂縫破損：一是實現對瀝青路面的平整度目標；二是恢復路面局部的承載力和強度；三是增強裂縫處路面的強度；四是避免地面雨水等滲入帶來的二次破壞。傳統瀝青路面修補主要采取熱瀝青或乳化瀝青直接澆灌，在施工后很難獲得較為理想的效果，再加上修補材料性能及相應技術檢驗不夠，難以從質量上加以有效控制，特別是對于路面反射裂縫或近溫收縮出現的活動性橫向裂縫，施工失敗率較高。隨著當前對修補理念及高質量修補材料的研究與應用，特別是對修補試驗檢測控制上，能夠獲得較好的修補效果。

密封修補材料常規性能試驗研究

從密封修補材料的技術上來看，對于瀝青路面裂縫應該從試驗科學性上改進密封材料的性能，如對改性瀝青和橡膠等聚合物的應用，可以從材料的試驗中獲得較好的性能指標。需要強調的是，瀝青路面裂縫在修補上需要考慮更多的試驗復雜性，特別是對試驗方法的可行性上，多采用室內常規試驗來進行衡量。如針入度試驗、相容性試驗，以及抗裂延伸性能試驗、脆點試驗等，都需要從試驗材料的黏附性和抗裂延伸性上來控制軟化點，以增強密封效果。為此，本文將針對室內道路裂縫常用密封材料，如SBS改性瀝青、道路裂縫專用密封膠、SBR改性瀝青，以及70#重交瀝青進行室內常規試驗，并測定其性能指標，以驗證其應用合理性。

針入度和軟化點試驗對比

在實際試驗測定中，多采用T0606-2000方法來進行試驗，并對試驗中各修補材料的抗軟化性能進行對比分析。對于普通重交瀝青材料，當測試溫度升高時其軟化性能顯著減低，可見其針入度變化劇烈；而對于密封膠和改性瀝青來說則變化不明顯。可見，針入度指標對于修補材料的黏附性來說，反映并不全面，特別是對于軟化點，只能作為靜態指標來反映。

對于測力延度和彈性恢復試驗對比

從試件的測試環境來看，主要以恒溫水槽來進行養護30min后，并對其進行剪切，再養護1～1.5h。四種修補材料的測力延度及彈性恢復試驗結果如表1所示。

表1

從試驗結果可見，對于常用的四種修補材料來說，其測力延度性能優勢排序為道路密封膠＞SBS改性瀝青＞SBR改性瀝青＞70#重交瀝青；在對四種修補材料的彈性恢復試驗性能優勢表現為，除了重交瀝青外，其他材料的彈性恢復性能與測力延度性能基本吻合，由此可以通過對四種材料的彈性恢復性能來衡量各材料的抗裂性能。

低溫彎曲流變試驗對比

溫度變化也是公路瀝青裂縫形成的重要因素之一，特別是對于抗低溫脆裂能力的檢測，也是提升瀝青縫補材料性能的主要指標。隨著對瀝青材料的不斷改進，通過低溫延度試驗來考察其性能變化，常用的檢測方法有彎曲梁流變試驗。我們利用-12℃試驗條件下的荷載-撓度關系曲線來表征四種材料的BBR試驗性能結果，從對比中發現，在相同的溫度條件下，當蠕變勁度S（t）越小，蠕變速率m值越大，材料抗低溫脆裂性能越好。由此可見，對于四種材料的抗低溫脆裂性能優勢表現為：SBR改性瀝青＞道路密封膠＞SBS改性瀝青＞70#重交瀝青。

黏附抗脫及高溫抗軟化性能試驗方法對比

在公路水泥混凝土路面的接縫材料應用中，黏附性能的測量主要采用針入度試驗來完成，不同的是，利用滲透錐來代替標準針，并利用流動度試驗進行全面測定。對于各類材料的高溫抗軟化性能，我們針對四種材料進行試驗，其結構表征如表2所示。

表2

從上表測試結果來看，對于錐式針入度的測試，在浸水條件下的試驗結果更具顯著性，對于70#重交瀝青來說，由于超過其軟化點，所以無法直接反映其性能，而對于其他錐式針入度的測試結果，與之前的針入度檢驗基本相一致。可見，對于四種材料來說，可以較好的反映其粘附性。另外，對于流動度的測量主要是在60℃烘烤箱內養護5h后再進行，從而可以反映出材料在高溫條件下其性能指標值的變化。從表中數據來看，對于四種材料的流動度性能與其自身的軟化點具有基本一致性，也就是說，可以利用流動度方法來衡量四種材料的高溫軟化性能指標。

室內對瀝青路面裂縫材料進行試驗對比分析

在室內常規試驗中，可以根據路面裂縫材料的實際工作狀態進行全面的檢測，特別是對于黏附抗裂性能的測定上，通過合理的試驗檢測手段來滿足對室內試驗的需求，并為試驗對比提供必要的參考依據。對于材料的抗裂強度和伸長率的測定，可以反映其黏附抗脫性，對于荷載的剪切力可以通過剪切試驗來模擬，低溫抗裂性可以在低溫環境下進行模擬試驗。

對黏附抗裂性能的模擬試驗和測定

在模擬試驗中，我們采用50mm×50mm×40mm的瀝青混凝土試塊為樣本，并對試塊預留5mm或10mm的灌注補充材料，以測試其在特定環境條件下的抗裂黏附性能。通過對四種材料的分析，對于70#重交瀝青來說，由于其不穩定性無法滿足試驗要求，對于道路密封膠，SBR改性瀝青和SBS改性瀝青來說，借鑒國外劈裂試驗和拉伸試驗要求，分別選擇0℃和15℃環境下來進行試驗。從模擬試驗結果來看，對于設定的裂縫寬度，三種材料的抗拉強度都相似，伸長率也基本相同，需要強調的是，對于穩定的變化，對三種材料的黏結度影響較大，通常溫度升高，材料的伸長率增加。在0條件下，三種材料的抗拉強度比較顯示：SBS改性瀝青要高于SBR改性瀝青和道路密封膠，而溫度升高后，道路密封膠的黏結強度較好。

對裂縫填補材料的抗剪性能進行對比分析

剪切試驗主要是在室內模擬裂縫壁豎向變形性能，在本試驗中采用的試塊尺寸為50mm×50mm×40mm。分別在其中預留5mm或10mm灌注修補材料，以測定其在不同溫度下的抗剪切性能。結合模擬測試來看，對于三種材料的抗剪強度與溫度、裂縫寬度都有關，特別是對于溫度的變化，總體上改性瀝青材料的黏附性能要略高于道路密封膠。

對裂縫填補材料性能的綜合分析與對比

借助于室內試驗數據分析，對于道路密封膠其在拉力作用下與裂縫的接觸面發生斷裂，而SBS、SBR改性瀝青主要由自身拉斷而致。可見，對于黏附抗脫性來說，模擬試驗得出的性能指標結果主要表現在斷裂破壞類型和剪切強度差異上，也從材料的自身性能上放映了其工作狀態。對于常規試驗，BBR試驗主要是室內完成的，而不同溫度下黏結拉伸循環也反映了材料的低溫抗裂性。由此可以從室內試驗來選擇60℃流動度、25℃錐式針入度和5℃彈性恢復測試指標，并利用拉壓試驗機進行裂縫黏結抗拉試驗，以獲得修補材料的綜合性能指標。

結語

瀝青路面裂縫是道路養護施工中的重要內容，加大對裂縫修補材料綜合性能指標的測定與對比，尤其是結合道路試驗規程要求，以常規試驗和室內試驗來分析各類材料的優劣勢，以更好的改善瀝青道路的裂縫防治效果。從試驗研究與對比中可知，對于瀝青路面修補材料需要具有較好的黏結抗裂性，在試驗方法優化上多采用針入度、軟化點、測力延度和彈性恢復等常規方法來反映其黏結抗裂性能；對于道路裂縫修補中材料的適應性來說，室內試驗中主要從裂縫寬度、溫度差異條件下的黏結抗拉、有壓剪切強度等衡量其低溫抗裂性能，從而滿足對瀝青路面裂縫修補材料質量和修補效果的全面測定。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.046