路面裂縫修復中改性聚氯氨酯與SBS 改性瀝青物理性能研究

高 尊

（甘肅省平涼公路局，甘肅 平涼744000）

0 引 言

近年來，隨著國家實力的增長與經濟的逐漸雄厚，在公路交通方面進行了全方面的整改，尤其是公路產生的裂縫問題進行了修復[1]。公路瀝青路面產生裂縫的原因多種多樣[2，3]，如：車輛荷載（超載）反復碾壓這類外界因素造成的裂縫；再如：路基的松動或者開裂，路基施工過程中填土不均或者碾壓不密實等公路本身因素造成的裂縫；而一般情況下差生的裂縫是由于多種因素共同作用造成的。并且裂縫的產生是一個發展的過程，而不是一蹴而就所造成的突發狀況[4]。

在瀝青路面修復過程中，需要修復材料的各項指標與路面原材料的各項指標相近，并且物理性能也要與路面原材料的性能接近。因此國內許多學者對裂縫的修復進行了分析與研究，楊楠等[5]研究了經過水泥改良劑改良過的水泥對混凝土公路進行裂縫修復，同時研究了其物理力學性能和路用工作性能。并且評價了改良后的水泥對裂縫修復的經濟性與實用性；劉濤[6]為了保證路面運行的整體質量，保障安全行駛，對高速公路瀝青路面坑槽快速修復施工技術進行強化，以此提高公路修復的質量控制。楊志強等[7]通過對公路裂縫產生的主要原因進行研究，并以實際工程為例，提出路面裂縫的防治措施。以上學者對于公路的修復問題進行了充分的研究，不過缺少修復后的路用性能的比較與分析，本文就瀝青路面修復中改性聚氯氨酯與SBS 改性瀝青愈合后的疲勞應變進行研究分析，通過深部灌注的方法進行修復并比較兩種不同修復方式愈合后的疲勞應變與防水性，來達到提高愈合后的疲勞應變能力與防雨防水作用。

1 材料的準備

1.1 補料準備

一般公路裂縫修復工程中通常采用相同材料進行裂縫修復，而修復材料往往由于材料濃度，防水等原因使得裂縫修復之后難以適應舊公路的路用性能，從而達不到良好的處理效果。本文將具有高延性聚氯氨酯為基料的裂縫補料與SBS 改性瀝青補料作為對比，其中聚氯氨酯基料通過添加表面活性劑來增大與無機料的結合強度。 聚氯氨酯補料成分與配比詳見表1，SBS 改性瀝青補料成分與配比詳見表2。

表1 聚氯氨酯補料成分與配比

表2 S BS 改性瀝青補料成分與配比

兩種材料制備好以后，需要對兩種材料的物理性能進行基本物理性能測試，測試情況見表3。

表3 兩種補料的基本物理性能指標

從表3 中可以看出，兩種材料的針入度相差3.2 mm 其中 聚氯氨酯的針入度要略大一些，兩種材料的軟化點相差1.6℃。SBS 改性瀝青材料的軟化點比聚氯氨酯略高。延度相差6.1 cm，聚氯氨酯延度較大。粘度上SBS 改性瀝青則是聚氯氨酯的兩倍左右。

1.2 路面試塊準備

準備路面試塊，將瀝青路面試塊進行拉伸破壞并產生裂縫，共兩組路面試塊，每組5 個。隨后將聚氯氨酯為基料的裂縫補料與SBS 改性瀝青補料對路面試塊進行修復，修復過程中避免在潮濕工作狀態下進行，修復過后需要在常溫環境下養護3 d。

2 疲勞與抗滲試驗

2.1 疲勞試驗

本文利用動態剪切流變儀（DSR） 進行疲勞試驗，首先將修復并養護好的路面試塊放到DSR 試驗儀器上，并使試塊與儀器之間有很好的粘性，以保證試驗可以重復進行。加下來進行振動疲勞試驗，試驗過程中要保證溫度、頻率、應力不變，對修復后的裂縫進行疲勞損傷試驗，試驗過后保持溫度不變，并提供3 h 的間歇期。在接下來的3 h 中每過30 min 進行一次應力值測定疲勞荷載的動態剪切模量與疲勞荷載的應力幅度，并繼續重復上述步驟。最終通過式（1）進行計算出疲勞期間試塊的總應變值。

式中：τλ表示疲勞荷載的應力幅度；G*表示疲勞荷載的動態剪切模量；γ 表示疲勞期間試塊的總應變值。

2.2 抗滲試驗

本文測定修復后的路面試塊抗滲性能主要是為了評價兩種補料的耐久性與防水性能，通過防水性能來防止水和各種侵蝕性液體的深滲入。試驗通過S5-20 滲透儀測出兩種不同補料的滲透性，儀器的上口直徑為70 mm，下口直徑為80 mm，高度為30 mm。儀器整體結構為截頭圓錐體。通過滲透儀對試塊進行測定，并得出兩種補料修復后的抗滲結果。

3 試驗結果與分析

通過以上疲勞試驗和抗滲試驗得出兩種對比結果，其中疲勞試驗得到了疲勞曲線見圖1，得到的抗滲性能見表4。

圖1 兩種修復材料的疲勞曲線

表4 兩種修復材料的抗滲性能結果

從圖1 中可以看出，改性聚氯氨酯補料修復后的試塊的初始應變要高于SBS 改性瀝青補料修復后的試塊，原因可能是因為改性聚氯氨酯補料的延性更大，導致初始應變較大，并且在240 min 后，修復后的試塊開始出現疲勞現象，相對于改性聚氯氨酯補料，SBS 改性瀝青補料的疲勞曲線在300 min 之前的應變更加平穩。改性聚氯氨酯材料在修復路面裂縫后的疲勞期相對于SBS 改性瀝青材料的要短。對于抗滲能力，改性聚氯氨酯補料修復后的路面試塊抗滲能力略強，耐水壓力與滲水壓力更大。但是兩種材料的抗滲等級一致都是P10 級的抗滲等級。

4 結 論

本文通過對改性聚氯氨酯與SBS 改性瀝青兩種補料的對比試驗，比對了兩種材料的疲勞特性與抗滲性，并得出了以下幾條結論。

（1）改性聚氯氨酯與SBS 改性瀝青兩種材料作為路面裂縫的補料均可滿足路面的路用性能需求。

（2）改性聚氯氨酯材料在修復路面裂縫后的疲勞期相對于SBS 改性瀝青材料的要短，并且SBS 改性瀝青材料的抗疲勞性能更強。

（3）對于抗滲能力，兩種材料的抗滲等級一致。改性聚氯氨酯材料的耐水壓力與滲水壓力相對于SBS 改性瀝青材料更大。