瀝青路面裂縫修補材料性能對比研究

王應敏

摘要：通過室內(nèi)性能試驗來探討不同裂縫修補材料的抗性，并從實體工程進行效果測試和驗證。研究發(fā)現(xiàn)，在采用專用裂縫修補材料進行處理后，材料的抗裂性、高溫穩(wěn)定性、耐腐蝕性、抗剪性、抗老化性、抗拉性等均有顯著提升，對瀝青路面的裂縫具有良好的修補效果，特別適宜于高等級瀝青路面的修補。同時，在對加熱施工類材料進行優(yōu)化處理時，雖與專用材料相比具有差異性，但比較適宜低等級路面的裂縫修補。

關鍵詞：瀝青路面；裂縫修補；修補材料；技術(shù)性能；應用對比

0引言

在瀝青路面工程中，裂縫是常見的病害表現(xiàn)之一。在對瀝青路面使用中裂縫的形成機理進行研究發(fā)現(xiàn)，空氣、水分及其他有害物是侵入裂縫，破壞路面結(jié)構(gòu)的主要因素。另外，隨著路面裂縫的加劇，由此誘發(fā)的路面脫空、凹陷等問題，還將造成路面網(wǎng)裂，從而降低車輛行駛舒適度，也給瀝青路面的使用壽命帶來影響。通常情況下，路面裂縫修補技術(shù)是針對瀝青路面的裂縫，通過填充修補材料，對裂縫進行封層處理，特別是針對坑槽進行修補，來延長瀝青路面的使用壽命和服務性能。在對低等級路面修補時，針對非結(jié)構(gòu)性裂縫多采用填充和密封的方法。在公路養(yǎng)護實踐中，瀝青路面裂縫小于6mm的，多采用乳化瀝青、熱瀝青進行灌縫處理；然而，在修補過程中，修補材料多形成于裂縫頂層，未能嵌入縫隙，在車載及自然環(huán)境條件作用下，很容易再次開裂。對于大于6mm的裂縫，通常需要進行開槽處理，之后再填充熱瀝青。對于開槽方式，因槽體較小，對填充密實度難以保證，經(jīng)日曬雨淋及長期車載影響，裂縫還將再度復發(fā)。為此，從瀝青路面裂縫修補材料的技術(shù)性能上來進行研究，提升修補方案的科學性和有效性就顯得尤為關鍵。

1瀝青路面裂縫修補材料所滿足的基本性能

在瀝青路面裂縫處理技術(shù)研究中，裂縫修補材料的使用性能必須滿足以下基本要求：一是高溫穩(wěn)定性，其軟化點必須要高。二是低溫抗裂性，其延度試驗要滿足要求。三是耐腐蝕性，要具有良好的耐腐蝕性能。四是抗異物嵌入。五是抗老化性能。

1.1高溫穩(wěn)定性要求

瀝青本身在受熱情況下容易軟化，導致出現(xiàn)瀝青流淌現(xiàn)象，修補材料在車輛荷載作用下很容易被擠出，導致修補無效。因此，從高溫穩(wěn)定性上來講，修補材料必須具有較高的軟化點溫度。根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)定》，對于瀝青裂縫修補材料，在構(gòu)成上多為碳水混合物，其熔點不明確，在溫度升高時容易軟化。結(jié)合試驗發(fā)現(xiàn)，在修補材料選擇上，路斗士密封膠耐高溫軟化點為82.0℃，RT-A的軟化點為80.4℃，SBS改性瀝青的軟化點為73.0℃，ERA-C液的軟化點為53.0℃，70#瀝青的軟化點為50.0℃。依照《公路水泥混凝土路面接縫材料》標準，對不同修補材料進行流動度試驗。試驗條件為60℃烘箱、持續(xù)養(yǎng)護5h，來模擬高溫天氣下瀝青的溫度變化。通過流動度試驗發(fā)現(xiàn)，對于70#瀝青，其軟化點僅在48.5℃，在60℃試驗溫度下已經(jīng)液化；而對于路斗士密封膠，其流動度最小，表明其耐高溫性最突出。

1.2低溫下的抗裂性要求

對于瀝青路面裂縫修補材料，在低溫條件下通常會使其更柔韌，變得很脆，在外力拉動下很容易被拉斷，失去修補效果。因此，低溫下的抗裂性就顯得很關鍵。結(jié)果顯示，對于低溫下，路斗士的延度值為40.0，SBS改性瀝青的延度值為36.8，70#瀝青的延度為18.5，而RT-A和ERA-C液的延度值僅有16.0。根據(jù)不同修補材料進行實驗室彈性恢復試驗結(jié)果顯示，路斗士密封膠的彈性恢復率達到70%，而SBS改性瀝青的彈性恢復率為50%，其他材料的彈性恢復率幾乎不能拉伸。

1.3抗異物嵌入性的分析

從瀝青路面使用環(huán)境來看，碎石等細小雜物在車輛碾壓下很容易嵌入裂縫，隨著嵌入量的增多，會對裂縫修補材料的結(jié)構(gòu)進行破壞，從而導致修補失效。通過試驗結(jié)果現(xiàn)實，利用錐形針來模擬異物進行嵌入裂縫材料，各材料的錐式針入度值基本接近。

1.4耐腐蝕性分析

從路面使用環(huán)境來看，由于空氣中水分以及其他汽油等腐蝕性物質(zhì)的影響，很容易影響修補材料的粘結(jié)性，導致二次裂縫。因此，在進行耐腐蝕性試驗時，可以將修補材料進行柴油浸泡24h，來計算其損失率，評定其對腐蝕性物質(zhì)的耐性。

1.5抗老化性能分析

對于抗老化性能的測試，因無法直接測試，借助于烘箱來模擬高溫環(huán)境來進行對比試驗，把烘烤后的材料分別與原樣材料進行對比來判斷其抗老化性。本研究通過確立老化影響系數(shù)，由老化試件測定值與原件測定值的比值來表征，從而模擬其老化性能。綜合來看，路斗士密封膠的性能要高于SBS改性瀝青，要普遍高于RT-A和ERA-C液及70#瀝青。

2瀝青路面裂縫修補材料力學性能分析

從力學性能分析來對照不同修補材料，為優(yōu)化修補結(jié)構(gòu)和修補方案提供參考。對于裂縫修補材料，首先要具有足夠的阻隔水分能力，避免水分的侵入來提升修補效果。同時，在車輛荷載及自然條件影響下，要具有較高的抗剪性、抗拉性。

2.1抗剪性分析

對于瀝青道路的抗剪性，我們在試驗中通過對車轍板進行切割，其尺寸為50mm×50mm×32mm。將試塊進行兩兩分組，其中毛面之間留置5mm的空槽，采用瀝青縫補材料灌入空槽，凝固后來計算不同縫補材料的中縫長度值；對于第一組試件不做其他處理，對第二組試件浸泡水中4d，取出靜置24h，設置環(huán)境箱溫度50℃，靜置保溫4h，利用UTM-25試驗系統(tǒng)進行直剪試驗，速率控制在10mm/min，并記錄其最大剪應力值。參照上述步驟，分別就試驗結(jié)果進行對照分析。當環(huán)境溫度升高時，各修補材料的直剪強度大幅下降，其原因在于溫度提升導致修補材料粘彈性下降。在浸水處理中，其直剪強度再度下降，特別是在0℃與20℃溫度狀態(tài)下，各修補材料的直剪強度依次為：路斗士密封膠、SBS改性瀝青、70#瀝青、RT-A、ERA-C液。我們從前面的試驗結(jié)果來看，70#瀝青流動性強，不適宜高溫下進行路面裂縫填充修補；同樣，對于RT-A以及ERA-C液來說，因它們在浸水后強度下降，也不能作為高溫地區(qū)修補材料使用。

2.2抗拉性能分析

從試件的抗拉性能分析來看，將UTM-25系統(tǒng)進行豎向加載拉應力，可以測試不同材料的最大拉應力值。在高溫條件下，路斗士密封膠和SBS改性瀝青的適用性較強，而RT-A的高溫拉拔性較好，但直剪強度不足，不適宜高溫區(qū)域使用。

3結(jié)論

瀝青路面修補材料應該滿足多項技術(shù)性能，如高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、耐腐蝕性及抗老化性等，而且還要具備相應的抗拉強度以及抗剪性。通過對實驗室不同修補材料的性能進行對比分析，可以得出，在多種修補材料中，路斗士密封膠作為專用修補材料，其性能指標表現(xiàn)優(yōu)異，具有良好的修補效果，適宜高等級路面修補使用；中低等路面的修補，可以采用SBS改性瀝青以及70#瀝青進行互補使用。而對于ERA-C液以及RT-A材料，其修補性能較差，多在緊急搶修下，以及低溫等條件下使用。