公路瀝青修補材料的性能試驗分析

裴彬

（中鐵十二局集團(tuán)有限公司，太原112500）

1 裂縫修補材料的常規(guī)性能試驗

瀝青路面若產(chǎn)生裂縫，需選擇合適的密封材料進(jìn)行修補作業(yè)，在參考類似工程經(jīng)驗的同時，還要采取合適的試驗方法。從材料的類別來看，以改性瀝青居多，試驗人員可參考行業(yè)內(nèi)與瀝青性能有關(guān)的試驗，并考慮路面性能要求，綜合上述因素明確檢測內(nèi)容，提出合適的檢測方法。

1.1 針入度和軟化點試驗

基于GB/T 4507—2014《瀝青軟化點測定法 環(huán)球法》【1】進(jìn)行試驗，整理各類修補材料的試驗結(jié)果，具體內(nèi)容如表1 所示。根據(jù)表1 中信息可知，普通重交瀝青因溫度的提升將表現(xiàn)出抗軟化性能下降的情況，使得針入度發(fā)生大幅變化。而對比密封膠與改性瀝青2 類材料，也難以確定各自的優(yōu)劣次序。從這一角度來看，針入度只能從側(cè)面反映材料黏附性，但難以有效反映整體性能。關(guān)于軟化點，作為一項靜態(tài)指標(biāo)，也不具備有效反映軟化溫度的能力，所以，還需選取其他指標(biāo)以便綜合評定。

表1 4 種材料的針入度和軟化點試驗結(jié)果

1.2 測力延度試驗

獲得成型試件，將其轉(zhuǎn)移至恒溫水槽中給予持續(xù)30min的養(yǎng)護(hù)，達(dá)到要求后取出并修剪，隨后轉(zhuǎn)移到恒溫水槽中，此階段養(yǎng)護(hù)持續(xù)1～1.5h。分別檢驗4 類修補材料的性能，通過測力延度試驗獲得結(jié)果，所得內(nèi)容如表2 所示。

由表2 得知，4 類材料的性能存在差異，以道路密封膠最為良好，排在末位的是70#重交瀝青。綜合對比來看，除重交瀝青外，其他3 種材料所取得的結(jié)果基本吻合?？傮w上，測力延度試驗具有可行性，是評定材料抗裂延伸性能的重要方式。

表2 4 種材料的測力延度試驗結(jié)果

1.3 低溫彎曲流變試驗

在所有評估瀝青修補材料性能的指標(biāo)中，以抗低溫脆裂性尤為關(guān)鍵。行業(yè)持續(xù)發(fā)展之下，瀝青材料不斷升級，此時延度試驗表現(xiàn)出更明顯的局限性，難以準(zhǔn)確反映材料的低溫敏感特性。鑒于此，需采取彎曲梁流變試驗的方式【2】?？偨Y(jié)4 類材料的試驗結(jié)果，具體內(nèi)容如表3 所示。

表3 4 種材料的BBR試驗結(jié)果

根據(jù)表3 得知，在溫度一致的情況下，伴隨蠕變勁度S（t）的下降，所產(chǎn)生的蠕變速率表現(xiàn)出逐步提升的趨勢，表明材料具備更優(yōu)良的抗低溫脆裂性。綜合對比各材料的抗低溫脆裂性，得知SBR 改性瀝青在此方面性能最為良好，道路密封膠次之，70#重交瀝青排在末位。

1.4 黏附抗裂性能室內(nèi)常規(guī)指標(biāo)建議

經(jīng)上文的分析，給出了幾項修補材料的指標(biāo)試驗結(jié)果，主要是基于常規(guī)試驗方法而得，并且滿足接縫密封材料試驗規(guī)程，因此所得結(jié)果可準(zhǔn)確地反映真實情況，具有一定的指導(dǎo)意義，可為指標(biāo)試驗方法的選擇提供可行參考。根據(jù)所得試驗結(jié)果的系統(tǒng)性分析，在展開室內(nèi)常規(guī)試驗時，可采取表4 給出的方法及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

表4 裂縫熱修補材料的常規(guī)試驗方法和指標(biāo)建議

需明確的是，室內(nèi)常規(guī)試驗可在一定程度上反映修補材料性能，但依然與實際應(yīng)用效果存在較大的偏差，這一現(xiàn)象在黏附抗裂性能上體現(xiàn)得最為明顯。根據(jù)此特點，為更準(zhǔn)確地掌握修補材料的性能情況，需采取室內(nèi)試驗?zāi)M的方式，選擇更科學(xué)的控制手段。例如，在分析抗裂延伸性時，較為可行的是黏結(jié)張拉試驗，綜合分析強度與伸長率2 項指標(biāo)；關(guān)于荷載的剪切變形破壞，在分析此特性時可采取剪切試驗的方式；為評定材料的低溫抗裂性，需選擇低溫環(huán)境箱，在此基礎(chǔ)上展開黏結(jié)抗拉試驗。通過合理的試驗方式可獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果，以便給指標(biāo)的選擇提供指導(dǎo)。

2 裂縫密封修補材料的室內(nèi)試驗?zāi)M

2.1 黏附抗裂性能試驗?zāi)M

選擇AC-20I 瀝青混凝土試塊，規(guī)格為50mm×50mm×40mm，根據(jù)試驗要求，應(yīng)留寬5mm 或10mm 灌注修補材料，控制好現(xiàn)場試驗溫度，分析各試塊黏結(jié)抗拉應(yīng)力，進(jìn)一步評定材料在黏附與抗裂性2 方面的實際情況。值得注意的是，70#重交瀝青灌縫后難以維持穩(wěn)定的狀態(tài)，因此不具備參與試驗的條件。國外研究人員在拉伸與劈裂試驗中取得突出成果，因此從中汲取經(jīng)驗，確定0℃與15℃2 種溫度環(huán)境。結(jié)果表明，無論縫寬如何，各類型材料的黏結(jié)抗拉強度僅存在微弱的差異，且伸長率大體一致；相比之下，溫度產(chǎn)生的影響最為明顯，伴隨溫度的提升，將出現(xiàn)黏結(jié)強度不斷下降的情況，同時材料伸長率有所提升。根據(jù)0℃環(huán)境的試驗結(jié)果得知，在加載速度保持一致的條件下，SBS 改性瀝青具備更明顯的拉應(yīng)力，受溫度升高的影響，道路密封膠的黏結(jié)效果不斷提升。

根據(jù)上述分析可得出結(jié)論：若從黏結(jié)抗拉強度角度來看，材料在常溫環(huán)境下在此方面具有優(yōu)良的性能；而從抗裂延伸角度來看，材料必須在低溫環(huán)境下才具備較為良好的伸長率。

2.2 抗剪切性能試驗?zāi)M

裂縫密封修補材料使用效果在很大程度上取決于抗縫壁豎向變形能力，評定此指標(biāo)可采取室內(nèi)模擬的方式。此處所用試塊的規(guī)格與黏附抗裂性能試驗保持一致。經(jīng)剪切模擬試驗得知，溫度是影響材料抗剪強度的重要指標(biāo)，除此之外，還與縫寬有直接關(guān)聯(lián)，但影響程度較為微弱。通過對剪切面材料剪裂情況的分析得知，就高溫黏附性而言，道路密封膠與改性瀝青并無較大的差異。

3 試驗基礎(chǔ)上的材料性能指標(biāo)分析

模擬試驗結(jié)果表明，道路密封膠若出現(xiàn)受拉破壞的現(xiàn)象，最為明顯的表現(xiàn)是材料與裂縫接觸區(qū)域的大范圍斷裂。從黏附抗脫性的角度來看，采取模擬實驗的方式所得結(jié)果更為準(zhǔn)確，獲得的剪切強度等指標(biāo)更趨近于實際情況，具備有效反映材料使用效果的能力，因此可行性更高【3】。鑒于此，室內(nèi)試驗工作中，可采取模擬試驗法，實現(xiàn)對材性能的準(zhǔn)確控制。

以上述提及的試驗為基礎(chǔ)，經(jīng)總結(jié)后得出如下結(jié)論：（1）若要有效修補裂縫，所使用的瀝青修補材料必須具有足夠優(yōu)良的性能，其在黏附抗裂性上要較為良好，這是實現(xiàn)有效修補的基本前提；（2）室內(nèi)試驗是重要的方式，相比之下以黏附抗裂性試驗應(yīng)用效果較好，可較為準(zhǔn)確地反映性能情況，而軟化點、測力延度等指標(biāo)則會與實際情況產(chǎn)生較大偏差；（3）模擬道路裂縫修補實際狀況的方式可更準(zhǔn)確地評定材料使用效果，室內(nèi)可采取黏結(jié)抗拉、有壓剪切強度試驗；而在低溫條件下展開黏結(jié)抗拉試驗，可以較準(zhǔn)確地分析材料低溫抗裂性。

4 結(jié)語

公路瀝青修補材料的性能試驗是道路修復(fù)工作中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，室內(nèi)試驗時要注重選材問題，且要選擇具有可行性的試驗方法。因此，需以道路試驗規(guī)程為基本指導(dǎo)，嘗試多種方法以及性能模擬形式。經(jīng)本文的分析可知，室內(nèi)常規(guī)試驗、路用性能模擬試驗均是可行的方式，所得結(jié)果是室內(nèi)試驗指標(biāo)選擇的重要參考依據(jù)。