路面接縫施工技術在高速公路中的應用

孫紅霞

【摘要：】為研究路面接縫技術在高速公路中的應用，文章依托實際工程，結合正交試驗設計方法，通過小梁彎曲疲勞壽命試驗和拉拔試驗，探討接縫粘結材料種類、使用量及接縫粘結形式對路面接縫施工技術的影響，并對其施工效果展開分析。研究結果表明：路面接縫施工使用普通乳化瀝青為最佳粘結材料，其性能優于普通橡膠瀝青和普通基質瀝青;試件疲勞壽命和粘結強度隨接縫粘結材料使用量的增加而先升高后下降;使用60°傾斜接縫施工效果最佳。

【關鍵詞：】瀝青路面;接縫施工;正交試驗;粘結材料

U416.043A200612

0 引言

瀝青路面由于具有較好的行車舒適性，已經成為我國高速公路路面的主要結構形式[1]。但其路面易產生裂縫，需要進行接縫施工處理，隨著路面接縫技術在高速公路中的應用，依舊存在諸多問題。故本文選取三種路面接縫技術所用原材料，依托實際工程，結合正交試驗設計方法，進行小梁彎曲疲勞壽命試驗和拉拔試驗，探究接縫粘結材料種類、使用量及接縫粘結形式對路面接縫施工技術的影響。

1 原材料

1.1 瀝青

本文對普通基質瀝青、普通橡膠瀝青和普通乳化瀝青三種瀝青性能進行試驗檢驗，檢測結果如表1所示。

1.2 集料

本文研究使用玄武巖作為集料，并對集料性能進行試驗檢驗，檢測結果如表2所示。

2 工程實踐

2.1 工程概況

某高速公路位于平原地段，全長58.284 km，路基寬26.5 m，為整體式雙向四車道橫斷面。試驗路段路面采用瀝青混凝土三層結構，其基層整體結構由半剛性基層和5%的碎石基層組成。

2.2 正交試驗

2.2.1 正交試驗方案設計

本文主要以接縫粘結材料種類、使用量及接縫粘結形式對路面接縫施工技術的影響展開研究。接縫粘結材料種類包括普通基質瀝青、普通橡膠瀝青和普通乳化瀝青;接縫粘結材料使用量包括0.4 kg/m2、0.8 kg/m2和1.2 kg/m2;接縫粘結形式包括30°傾斜接縫、60°傾斜接縫以及垂直接縫。由于試驗數量較大，本文在實驗室內進行試驗，按照L9（33）要求設計正交試驗。正交試驗設計因素如表3所示。

2.2.2 正交試驗結果分析

在實驗室內使用車轍試件模擬高速公路瀝青路面，采用小梁彎曲疲勞壽命試驗和拉拔試驗檢測粘結性能[2]，進行9組平行試驗，探究不同因素對路面接縫施工技術的影響。采用小梁彎曲疲勞壽命試驗和拉拔試驗對A組、B組、C組、D組、E組、F組、G組、H組、I組這九組試件進行試驗檢測。九組試件疲勞壽命與粘結強度試驗檢測結果如表4所示。

2.3 性能檢驗

2.3.1 接縫粘結材料種類

不同瀝青材料的接縫處理效果不同，為探究不同接縫粘結材料種類對路面接縫施工技術的影響，本文對表4三種瀝青材料數據結果取平均值處理，并進行數據分析。不同接縫粘結材料種類試驗結果如圖1所示。

路面接縫施工使用普通乳化瀝青為最佳粘結材料，其性能優于普通橡膠瀝青和普通基質瀝青。由圖1可知，普通乳化瀝青疲勞壽命最大為43 416次，而普通基質瀝青疲勞壽命只有8 092次，普通橡膠瀝青疲勞壽命只有28 523次，采用普通乳化瀝青為粘結材料的疲勞壽命明顯高于普通基質瀝青和普通橡膠瀝青。由圖1還可知，普通乳化瀝青粘結強度最大為2.239 MPa，而普通基質瀝青粘結強度只有0.537 MPa，普通橡膠瀝青粘結強度只有1.468 MPa，采用普通乳化瀝青為粘結材料的粘結強度明顯高于普通基質瀝青和普通橡膠瀝青。

這是因為普通基質瀝青正常情況下呈現粘稠狀態，對瀝青進行溫度升高處理后，瀝青呈現流動狀態。如果使用普通基質瀝青作為接縫粘結材料，在路面接縫施工過程中施工溫度降低時，瀝青會迅速改變狀態而呈現固態，導致接縫施工中路面處理不均勻。而乳化瀝青正常情況下呈現流動狀態，路面接縫施工過程中使用乳化瀝青便于施工，同時乳化瀝青擁有較強的粘結作用[3]。

2.3.2 接縫粘結材料使用量

不同接縫粘結材料使用量對高速公路施工影響較大，因此需要選擇最佳粘結材料使用量。本文研究0.4 kg/m2、0.8 kg/m2、1.2 kg/m2三種接縫粘結材料使用量，對表4三種接縫材料使用量數據結果取平均值處理，并進行數據分析。不同接縫粘結材料使用量試驗結果如圖2所示。

試件疲勞壽命和粘結強度隨接縫材料使用量的增加而先升高后下降。由圖2可知，接縫材料使用量為0.8 kg/m2時，試件疲勞壽命最大，為40 391次，試件粘結強度也最大，為2.154 MPa。

這是由于粘結材料使用量過少，在高速公路路面接縫施工過程中，會導致粘結層厚度較小，接縫粘結效果不佳;而粘結材料使用量過多時，粘結層厚度較大，車輛反復在路面行駛，因路面接縫處受力不均勻，也會導致高速公路路面破壞[4]。

2.3.3 接縫粘結形式

為探究不同接縫粘結形式對路面接縫施工技術的影響，本文對表4三種接縫形式數據結果取平均值處理，并進行數據分析。不同接縫粘結形式試驗結果如后頁圖3所示。

路面接縫施工使用60°傾斜接縫施工效果最佳。由圖3可知，60°傾斜接縫施工時，試件疲勞壽命和粘結強度最大，這是因為路面垂直接縫施工時，高速公路高速超車道和應急車道在行車荷載作用下，極易發生二次破壞，而使用60°傾斜接縫施工時，可以增大路面粘結表面，提高粘結性能。

3 結語

為提高高速公路路面接縫技術施工效率與施工質量，本文結合正交試驗設計方法，進行小梁彎曲疲勞壽命試驗和拉拔試驗，探究接縫粘結材料種類、使用量及接縫粘結形式對路面接縫施工技術的影響，并對其效果展開分析。研究結果表明：

（1）路面接縫施工使用普通乳化瀝青為最佳粘結材料，其性能優于普通橡膠瀝青和普通基質瀝青。

（2）試件疲勞壽命和粘結強度隨接縫材料使用量的增加而先升高后下降。

（3）路面接縫施工使用60°傾斜接縫施工效果最佳。

參考文獻：

[1]張伊娜，廖 瓊.公路工程瀝青路面施工技術與質量控制[J].中國公路，2018（22）：116-117.

[2]邵珠濤.瀝青路面破損接縫修補措施研究與效果評價[D].成都：西南交通大學，2018.

[3]魏 琳.城市道路水泥混凝土路面瀝青加鋪層設計技術研究[D].重慶：重慶交通大學，2016.

[4]滿新耀.廣西地區高速公路水泥混凝土路面瀝青加鋪層預防性養護技術研究[D].西安：長安大學，2018.