半剛性基層瀝青路面裂縫處治措施研究

李思源

摘 要：半剛性基層的主要優(yōu)點為剛度大、穩(wěn)定性強、成本低等，但該類材料一直存在難以解決的問題：裂縫持續(xù)發(fā)展且修復(fù)困難。針對該現(xiàn)象文章進(jìn)行了以下研究：通過實際工程對現(xiàn)狀裂縫進(jìn)行了描述，制備修補材料并對其性能進(jìn)行分析，通過對瀝青混合料性能分析和工程應(yīng)用說明修補材料的有效性。研究結(jié)果表明：該修補材料中聚氨酯摻量為45%時，裂縫修補性能最佳，對瀝青路面裂縫處治研究具有一定的指導(dǎo)意義和應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：半剛性基層;裂縫;修補材料

0 引言

我國對瀝青路面裂縫的研究起步較晚。劉士元[1]通過研究基層裂縫對面層的影響，表明可通過優(yōu)化基層材料來減少裂縫的產(chǎn)生。苛弘生[2]通過改善瀝青性能來提高路面強度，主要方法為摻入外加劑，提高變形能力和抗彎性能。呂偉民[3]通過建立裂縫發(fā)展預(yù)測圖，表明該方法的應(yīng)用廣泛性。通過以上學(xué)者的相關(guān)分析，該研究已取得了初步的成果，但仍存在不足。本文通過研究由乙烯基酯樹脂和聚氨酯混合的裂縫修補材料，為裂縫處治措施的研究提供了一定的參考價值。

1 案例分析

1.1 工程概況

文章所依托工程為我國某高速公路維修項目，路線長59 km，雙向六車道，所處地帶為溫帶，年平均溫度13.5℃，最高溫度達(dá)43℃，最低溫度為-20℃，年降水量500 mm。通車后，在交通荷載和環(huán)境因素的共同作用下，路面剛度表現(xiàn)良好，但在不同路段出現(xiàn)較為嚴(yán)重的裂縫病害，主要有橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)裂等。為不影響行車安全性、舒適性等，采用輸送孔方式對裂縫進(jìn)行修補。

1.2 制備修補材料

修補材料是將一定質(zhì)量的乙烯基酯樹脂和聚氨酯進(jìn)行混合制成，試驗組為5組，設(shè)定基準(zhǔn)為：聚氨酯占乙烯基酯樹脂的15%、25%、35%、45%、55%，并分為命名為修補材料Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。在修補材料中加入二甲基替苯胺進(jìn)行攪拌，該物質(zhì)的作用是穩(wěn)定原材料性能。

1.3 性能分析

五種修補材料的黏度試驗結(jié)果如表1所示。

通過上表可知：五種修補材料的黏度性能表現(xiàn)為：修補材料Ⅴ>修補材料Ⅳ>修補材料Ⅲ>修補材料Ⅱ>修補材料Ⅰ。

同時通過對修補材料的壓縮性能、拉伸性能、耐老化性、環(huán)保性能等進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明：（1）聚氨酯占乙烯基酯樹脂的25%～45%范圍內(nèi)，材料的壓縮強度變化較大，且材料Ⅳ和Ⅴ比材料Ⅰ和Ⅱ的壓縮性能強。（2）聚氨酯占乙烯基酯樹脂的比例>45%時，混合物的拉伸模量降低幅度較小。（3）經(jīng)試驗監(jiān)測，五種裂縫修補材料均不會對水和環(huán)境造成污染。

2 瀝青混合料性能分析

2.1 方案設(shè)計

通過瀝青混合料制備小梁試件、馬歇爾試件進(jìn)行試驗。試件分三類工況：完好的、切割后的、修補后的，分別模擬瀝青路面的三種狀態(tài)：完好的、帶裂縫的、修補后的。

2.2 低溫性能分析

文章采用的是最能反映試件低溫破壞狀態(tài)的低溫彎曲蠕變試驗方法，具體如下：試件尺寸為250 mm×30 mm×

35 mm;彎曲蠕變試驗過程中環(huán)境溫度為-10℃，加載速率為50 mm/min。該試驗選取的評價指標(biāo)為最大彎拉應(yīng)變和勁度模量。計算公式如下所示[4]：

εb=6hd/L2 Sb=Rb/εb

上式中：L、b和h分別表示試件的長度、高度以及寬度;Rb表示極限彎拉強度;εb 表示最大彎拉應(yīng)變;Sb表示試件的勁度模量。

試驗結(jié)果分析：

（1）勁度模量分析。文章通過進(jìn)行小梁彎曲試驗來測定，加入修補劑的試件的勁度模量變化趨勢，結(jié)果如圖1所示。

通過對彎曲模量的試驗結(jié)果進(jìn)行分析表明：修補試件Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ（分別為使用修補材料Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ后的試件）的勁度模量分別為原試件的50.26%、62.35%、68.36%、77.25%、81.64%。以上數(shù)據(jù)表明，聚氨酯占比越大，勁度模量的數(shù)值也越大。當(dāng)聚氨酯的占比在45%后，彎曲模量趨于穩(wěn)定。

（2）彎拉應(yīng)變分析。通過小梁彎曲試驗來測定，加入修補劑的試件的彎拉應(yīng)變變化趨勢，結(jié)果如圖2所示。

通過對彎曲模量的試驗結(jié)果進(jìn)行分析表明：修補試件Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ（分別為使用修補材料Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ后的試件）的勁度模量分別為原試件的49.23%、62.35%、30.25%、18.56%、13.49%。以上數(shù)據(jù)表明，聚氨酯占比越大，彎拉應(yīng)變的數(shù)值越小。且聚氨酯摻量大于45%時，試件彎拉應(yīng)變與未修補試件的彎拉應(yīng)變之差小于20%。

3 修補效果分析

為驗證修補材料對瀝青路面裂縫的處治效果，對裂縫修補處進(jìn)行了取芯，如圖3所示。

可以看出：試件中裂縫較為明顯且貫穿芯樣，修補材料已經(jīng)填滿裂縫，并補充到微裂縫中，說明修補材料與混合料進(jìn)行了完好結(jié)合，無脫落現(xiàn)象;同時說明修補材料的滲透性、粘結(jié)性較好。對試件的穩(wěn)定度和流值進(jìn)行分析：分別取樣6個試件，測試穩(wěn)定度和流值均滿足規(guī)定要求，其中穩(wěn)定度指標(biāo)平均為9.1 kN，流值指標(biāo)平均為2.7 kN。因此證明了本文研究制備的修補材料具有較好的瀝青路面裂縫處治效果。

4 結(jié)語

本文通過對路面裂縫的處治進(jìn)行研究，結(jié)果表明：（1）文章自配五種修補材料，并對其進(jìn)行初步性能分析，通過相關(guān)試驗和工程應(yīng)用表明該材料對瀝青路面裂縫的修補起到積極有效的作用，對環(huán)境不會造成污染。（2）通過低溫試驗指標(biāo)彎曲模量、彎拉應(yīng)變，并結(jié)合經(jīng)濟性表明：聚氨酯的摻量應(yīng)控制在45%，對裂縫處治效果最佳。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉士元.北京市黑色路面早期損壞的原因及其防治措施[J].市政技術(shù)，1979（2）：1-14.

[2]苛弘生.瀝青路面裂縫的成因與防治途徑的初探[J].華東公路，1984（6）：44-53.

[3]呂偉民.瀝青路面裂縫發(fā)展的預(yù)測方法[J].石油瀝青，1991（2）：33-37.

[4]夏慧蕓，張瑞，宋莉芳，等.高性能瀝青混凝土路面裂縫密封膠的制備及性能研究[J].公路，2017（4）：253-257.