瀝青路面裂縫熱修補(bǔ)材料的性能對(duì)比研究

周游

（招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司 重慶 400060）

瀝青路面裂縫熱修補(bǔ)材料的性能對(duì)比研究

周游

（招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司 重慶 400060）

本文根據(jù)我國(guó)瀝青路面裂縫熱修補(bǔ)材料的性能指標(biāo)及試驗(yàn)規(guī)章制度的相關(guān)情況，通過國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)規(guī)范對(duì)各類的瀝青路面裂縫修補(bǔ)材料的性能指標(biāo)進(jìn)行了常規(guī)性的試驗(yàn)。通過數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，得出熱修補(bǔ)材料在進(jìn)行瀝青路面裂縫修補(bǔ)時(shí)的應(yīng)用范圍。

瀝青路面；裂縫熱修補(bǔ)材料；性能對(duì)比

1 引言

當(dāng)前我國(guó)對(duì)于瀝青路面裂縫熱修補(bǔ)材料的基本性能還沒有出臺(tái)相關(guān)規(guī)范和明確的定量化指標(biāo)。本文參考國(guó)外瀝青路面裂縫修補(bǔ)材料的評(píng)價(jià)指標(biāo)并借鑒相關(guān)的范圍對(duì)70#普通瀝青、道路裂縫專用密封膠（以下簡(jiǎn)稱“道路密封膠”）、SBS改性瀝青以及SBR改性瀝青等瀝青路面裂縫熱修補(bǔ)材料的基本性能從路面性能角度出發(fā)，進(jìn)行了室內(nèi)對(duì)比試驗(yàn)，分析了上述四種材料的路用性能。

2 瀝青路面裂縫熱修補(bǔ)材料的研究意義

當(dāng)前瀝青路面裂縫修補(bǔ)中比較常用的材料有三種：分別為冷用瀝青類材料，如液體瀝青、改性瀝青等，其受限制的條件比較少，且無需加熱使用，可用于潮濕的路面、有灰塵的壁面，性能受影響因素較少；熱用瀝青類材料，又被稱為熱灌縫材料、熱修補(bǔ)材料，如瀝青混合料、纖維改性瀝青、瀝青橡膠、橡膠改性瀝青，因?yàn)槠涑杀据^低，對(duì)于施工的要求較低，因此被廣泛應(yīng)用；化學(xué)處置熱固型材料，如有機(jī)硅樹脂，通過化學(xué)反應(yīng)從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，因黏度太大，其不容易滲入裂縫，加之對(duì)施工工藝的要求及成本較高，因此只用于密封新建混凝土路面的接縫。就裂縫修補(bǔ)材料來說，因?yàn)槠淦贩N較多，且性能和造價(jià)不同，因此，在應(yīng)用時(shí)，需要從其施工的便利性以及耐久性出發(fā)。就施工的和易性來說，冷用瀝青類材料＞熱用瀝青材料＞化學(xué)處置熱固型材料；從力學(xué)性能來看，化學(xué)處置熱固型材料＞熱用瀝青類材料＞冷用瀝青類材料；從施工材料來看，化學(xué)處置熱固型材料＞熱用瀝青類材料＞冷用瀝青類材料；從修補(bǔ)效果來看，化學(xué)處置熱固型材料＞熱用瀝青類材料＞冷用瀝青類材料。綜上所述，從自然環(huán)境、施工和易性、修補(bǔ)效果老看，熱用瀝青類材料也就是熱修補(bǔ)材料的應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性最高，且適用于高等級(jí)公路瀝青路面的修補(bǔ)。所以，結(jié)合高等級(jí)公路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)知識(shí)，對(duì)裂縫修補(bǔ)技術(shù)和熱修補(bǔ)材料進(jìn)行深入研究，為高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)管理單位以及施工單位提供修補(bǔ)依據(jù)，提高公路瀝青路面使用的耐久性。

3 性能對(duì)比試驗(yàn)研究

根據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)70#普通瀝青、道路密封膠、SBS改性瀝青以及SBR改性瀝青進(jìn)行試驗(yàn)研究。

3.1 高溫穩(wěn)定性能

3.1.1 軟化點(diǎn)試驗(yàn)

試驗(yàn)進(jìn)行的前提是四種材料都處于原樣狀態(tài)，且經(jīng)過旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)得知，瀝青經(jīng)過烘箱老化之后，軟化點(diǎn)的溫度較原樣狀態(tài)升高。相比瀝青的軟化點(diǎn)而言，瀝青的黏度更能反映出瀝青的高溫性能，但是我國(guó)并沒有針對(duì)測(cè)試的各種瀝青黏度的溫度進(jìn)行統(tǒng)一，使得當(dāng)前的測(cè)試方法不能夠完全體現(xiàn)出改性瀝青的粘彈性特征。所以當(dāng)很多瀝青路面裂縫熱修補(bǔ)材料是改性瀝青時(shí)，在將軟化點(diǎn)的高低作為判斷瀝青高溫性能的同時(shí)，應(yīng)用流動(dòng)度試驗(yàn)對(duì)修補(bǔ)材料的高溫性能進(jìn)行輔助佐證。

3.1.2 流動(dòng)度試驗(yàn)

首先要制作一臺(tái)流動(dòng)度試驗(yàn)儀，并設(shè)置三個(gè)試件，試件的尺寸分別為60mm×40mm×4mm。試驗(yàn)結(jié)果中取三個(gè)試件流動(dòng)度測(cè)值的算術(shù)平均值，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

因?yàn)榱鲃?dòng)度試驗(yàn)是把試件放在60℃的紅向內(nèi)養(yǎng)護(hù)5h之后開始的，所以流動(dòng)度的大小可以反映出熱修補(bǔ)材料在高溫環(huán)境在的工作狀態(tài)，流動(dòng)度越小，就說明抗高溫性能越好。從表1可以看出，四種材料流動(dòng)度從高到低分別為：道路密封膠＞SBS改性瀝青＞SBR改性瀝青＞70#普通瀝青。

表1 四種材料的流動(dòng)度試驗(yàn)結(jié)果

綜上所述，四種熱修補(bǔ)材料的高溫穩(wěn)定性排序?yàn)椋旱缆访芊饽z＞SBS改性瀝青＞SBR改性瀝青＞70#普通瀝青。

3.2 抗裂延伸性能

3.2.1 測(cè)力延度試驗(yàn)

這里使用GYLCT1200A-60型立置式改性瀝青測(cè)力延度儀，試驗(yàn)的模具使用的是和普通延度試驗(yàn)相同的“8”字模。試驗(yàn)中使用的成型試件需要先在5℃（15℃以及25℃）±0.1℃恒溫水槽中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間為1～1.5h。由試驗(yàn)可知，四種熱修補(bǔ)材料的測(cè)力延度性能高低排序?yàn)椋旱缆访芊饽z＞SBS改性瀝青＞SBR改性瀝青＞70#普通瀝青。

3.2.2 彈性恢復(fù)試驗(yàn)

依據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)四種材料進(jìn)行彈性恢復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 四種材料的彈性恢復(fù)試驗(yàn)結(jié)果

由上述試驗(yàn)可知，四種熱修補(bǔ)材料抗裂延伸性能為：道路密封膠＞SBS改性瀝青＞SBR改性瀝青＞70#普通瀝青。

3.3 低溫抗裂性能

抗低溫脆裂能力是瀝青路面裂縫修補(bǔ)材料中一個(gè)比較重要的指標(biāo)。因?yàn)殡S著新型瀝青材料的使用，對(duì)于材料的應(yīng)用效果提出更為嚴(yán)格的要求，延度試驗(yàn)已經(jīng)不能完全反映出瀝青材料的低溫敏感性。所以，瀝青路面裂縫熱修補(bǔ)材料性能指標(biāo)的獨(dú)立性和直觀性是試驗(yàn)需要考慮的重點(diǎn)因素，要選擇出最能夠反映出材料性能的彎曲梁流變儀試驗(yàn)方法，對(duì)瀝青路面熱修補(bǔ)材料的低溫性能進(jìn)行檢驗(yàn)。

為了能夠模擬實(shí)際生活中經(jīng)過一段時(shí)間的車輛荷載作用之后的老化情況，在試驗(yàn)時(shí)，使用的試件是裂縫修補(bǔ)材料經(jīng)過RTFOT處理之后的殘留物，并將其制作成101.6mm×12.7mm×6.4mm的小梁試件。在試驗(yàn)過程中，需要對(duì)小梁試驗(yàn)施加約為980N的荷載，時(shí)間為240s，使用位移傳感器對(duì)撓度進(jìn)行測(cè)量。

在-12℃環(huán)境下，道路密封膠小梁試件加載之后的撓度大于5mm，超出了規(guī)定值，所以，需要將試驗(yàn)溫度調(diào)整至-18℃，在對(duì)小梁試件進(jìn)行加載試驗(yàn)，荷載為980mN，加載時(shí)間為240s，小梁的撓度為3.325mm。與此同時(shí)，在-18℃的試驗(yàn)環(huán)境中，對(duì)SBS改性瀝青小梁試件進(jìn)行加載試驗(yàn)，在加載之后，其荷載與撓度之間的關(guān)系如表3所示。

由試驗(yàn)可知，四種材料的抗低溫脆裂性能優(yōu)劣排序?yàn)椋篠BR改性瀝青＞道路密封膠＞SBS改性瀝青＞70#普通瀝青。

3.4 抗硬物嵌入性能

表3 四種材料的BBR試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

試驗(yàn)中，使用如圖1所示的球形針入度工具開展試驗(yàn)。

圖1 球星針入度工具示意圖

在常溫環(huán)境中，對(duì)每一個(gè)試件進(jìn)行檢測(cè)工作，取3處檢測(cè)數(shù)據(jù)的平均值作為被檢試件的回彈量參考數(shù)據(jù)。四種材料的彈性復(fù)原率試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

經(jīng)過試驗(yàn)可知，四種熱修補(bǔ)材料抗硬物嵌入能力排序?yàn)椋旱缆访芊饽z＞SBS改性瀝青＞SBR改性瀝青＞70#普通瀝青。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過常規(guī)的試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)分析可知，道路密封膠的高溫穩(wěn)定性較高，SBR改性瀝青的突出優(yōu)勢(shì)是抗低溫抗裂性能比較好，SBS改性瀝青的綜合性能比較中等，70#普通瀝青在通常情況下不建議用于瀝青路面裂縫熱修補(bǔ)。

表4 四種材料的彈性復(fù)原率試驗(yàn)結(jié)果

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U414

A

1004-7344（2016）02-0129-02

2016-1-5

周游（1988-），男，助理工程師，碩士，主要從事路面設(shè)計(jì)和科研工作。