沥青路面裂缝修补材料性能及控制指标研究

武玉华

沥青路面裂缝修补材料性能及控制指标研究

武玉华

武玉华

新乡市方正公路工程监理咨询公司

武玉华（1980-）女，新乡市方正公路工程监理咨询公司，现任交通类工程师，主要从事公路工程、监理、试验等方面工作。

当前关于沥青路面裂缝修补材料的研究较为集中，主要从试验检验及材料性能指标上来进行可行性分析，以改进修补效果。本文笔者将结合实际试验测定参数，提出常规试验控制的建议，以改进室内模拟手段衡量裂缝密封修补材料的黏附抗裂性能。

当前公路建设中沥青路面由于受到环境温度、湿度及车辆载荷的影响，均会出现不同程度的裂缝。在沥青路面裂缝修补中，如果缝隙杂物清理不干净，很容易导致路面结构及路面裂缝的继续扩张，严重时出现局部沉陷或坑槽，对公路行车安全带来隐患。从施工工艺来看，针对沥青路面裂缝处理主要有裂缝填封、表层处理、混合料填补、坑槽修补等技术。对于中低密度、非结构性破坏诱发的沥青路面裂缝，以填充和密封为常用方法，在密封材料使用上，针对路面裂缝水平或竖向位移，对材料的耐久性、粘附性以及抗变形能力提出更高要求。归纳来看，主要从四个方面来改善裂缝破损：一是实现对沥青路面的平整度目标；二是恢复路面局部的承载力和强度；三是增强裂缝处路面的强度；四是避免地面雨水等渗入带来的二次破坏。传统沥青路面修补主要采取热沥青或乳化沥青直接浇灌，在施工后很难获得较为理想的效果，再加上修补材料性能及相应技术检验不够，难以从质量上加以有效控制，特别是对于路面反射裂缝或近温收缩出现的活动性横向裂缝，施工失败率较高。随着当前对修补理念及高质量修补材料的研究与应用，特别是对修补试验检测控制上，能够获得较好的修补效果。

密封修补材料常规性能试验研究

从密封修补材料的技术上来看，对于沥青路面裂缝应该从试验科学性上改进密封材料的性能，如对改性沥青和橡胶等聚合物的应用，可以从材料的试验中获得较好的性能指标。需要强调的是，沥青路面裂缝在修补上需要考虑更多的试验复杂性，特别是对试验方法的可行性上，多采用室内常规试验来进行衡量。如针入度试验、相容性试验，以及抗裂延伸性能试验、脆点试验等，都需要从试验材料的黏附性和抗裂延伸性上来控制软化点，以增强密封效果。为此，本文将针对室内道路裂缝常用密封材料，如SBS改性沥青、道路裂缝专用密封胶、SBR改性沥青，以及70#重交沥青进行室内常规试验，并测定其性能指标，以验证其应用合理性。

针入度和软化点试验对比

在实际试验测定中，多采用T0606-2000方法来进行试验，并对试验中各修补材料的抗软化性能进行对比分析。对于普通重交沥青材料，当测试温度升高时其软化性能显著减低，可见其针入度变化剧烈；而对于密封胶和改性沥青来说则变化不明显。可见，针入度指标对于修补材料的黏附性来说，反映并不全面，特别是对于软化点，只能作为静态指标来反映。

对于测力延度和弹性恢复试验对比

从试件的测试环境来看，主要以恒温水槽来进行养护30min后，并对其进行剪切，再养护1～1.5h。四种修补材料的测力延度及弹性恢复试验结果如表1所示。

表1

从试验结果可见，对于常用的四种修补材料来说，其测力延度性能优势排序为道路密封胶＞SBS改性沥青＞SBR改性沥青＞70#重交沥青；在对四种修补材料的弹性恢复试验性能优势表现为，除了重交沥青外，其他材料的弹性恢复性能与测力延度性能基本吻合，由此可以通过对四种材料的弹性恢复性能来衡量各材料的抗裂性能。

低温弯曲流变试验对比

温度变化也是公路沥青裂缝形成的重要因素之一，特别是对于抗低温脆裂能力的检测，也是提升沥青缝补材料性能的主要指标。随着对沥青材料的不断改进，通过低温延度试验来考察其性能变化，常用的检测方法有弯曲梁流变试验。我们利用-12℃试验条件下的荷载-挠度关系曲线来表征四种材料的BBR试验性能结果，从对比中发现，在相同的温度条件下，当蠕变劲度S（t）越小，蠕变速率m值越大，材料抗低温脆裂性能越好。由此可见，对于四种材料的抗低温脆裂性能优势表现为：SBR改性沥青＞道路密封胶＞SBS改性沥青＞70#重交沥青。

黏附抗脱及高温抗软化性能试验方法对比

在公路水泥混凝土路面的接缝材料应用中，黏附性能的测量主要采用针入度试验来完成，不同的是，利用渗透锥来代替标准针，并利用流动度试验进行全面测定。对于各类材料的高温抗软化性能，我们针对四种材料进行试验，其结构表征如表2所示。

表2

从上表测试结果来看，对于锥式针入度的测试，在浸水条件下的试验结果更具显著性，对于70#重交沥青来说，由于超过其软化点，所以无法直接反映其性能，而对于其他锥式针入度的测试结果，与之前的针入度检验基本相一致。可见，对于四种材料来说，可以较好的反映其粘附性。另外，对于流动度的测量主要是在60℃烘烤箱内养护5h后再进行，从而可以反映出材料在高温条件下其性能指标值的变化。从表中数据来看，对于四种材料的流动度性能与其自身的软化点具有基本一致性，也就是说，可以利用流动度方法来衡量四种材料的高温软化性能指标。

室内对沥青路面裂缝材料进行试验对比分析

在室内常规试验中，可以根据路面裂缝材料的实际工作状态进行全面的检测，特别是对于黏附抗裂性能的测定上，通过合理的试验检测手段来满足对室内试验的需求，并为试验对比提供必要的参考依据。对于材料的抗裂强度和伸长率的测定，可以反映其黏附抗脱性，对于荷载的剪切力可以通过剪切试验来模拟，低温抗裂性可以在低温环境下进行模拟试验。

对黏附抗裂性能的模拟试验和测定

在模拟试验中，我们采用50mm×50mm×40mm的沥青混凝土试块为样本，并对试块预留5mm或10mm的灌注补充材料，以测试其在特定环境条件下的抗裂黏附性能。通过对四种材料的分析，对于70#重交沥青来说，由于其不稳定性无法满足试验要求，对于道路密封胶，SBR改性沥青和SBS改性沥青来说，借鉴国外劈裂试验和拉伸试验要求，分别选择0℃和15℃环境下来进行试验。从模拟试验结果来看，对于设定的裂缝宽度，三种材料的抗拉强度都相似，伸长率也基本相同，需要强调的是，对于稳定的变化，对三种材料的黏结度影响较大，通常温度升高，材料的伸长率增加。在0条件下，三种材料的抗拉强度比较显示：SBS改性沥青要高于SBR改性沥青和道路密封胶，而温度升高后，道路密封胶的黏结强度较好。

对裂缝填补材料的抗剪性能进行对比分析

剪切试验主要是在室内模拟裂缝壁竖向变形性能，在本试验中采用的试块尺寸为50mm×50mm×40mm。分别在其中预留5mm或10mm灌注修补材料，以测定其在不同温度下的抗剪切性能。结合模拟测试来看，对于三种材料的抗剪强度与温度、裂缝宽度都有关，特别是对于温度的变化，总体上改性沥青材料的黏附性能要略高于道路密封胶。

对裂缝填补材料性能的综合分析与对比

借助于室内试验数据分析，对于道路密封胶其在拉力作用下与裂缝的接触面发生断裂，而SBS、SBR改性沥青主要由自身拉断而致。可见，对于黏附抗脱性来说，模拟试验得出的性能指标结果主要表现在断裂破坏类型和剪切强度差异上，也从材料的自身性能上放映了其工作状态。对于常规试验，BBR试验主要是室内完成的，而不同温度下黏结拉伸循环也反映了材料的低温抗裂性。由此可以从室内试验来选择60℃流动度、25℃锥式针入度和5℃弹性恢复测试指标，并利用拉压试验机进行裂缝黏结抗拉试验，以获得修补材料的综合性能指标。

结语

沥青路面裂缝是道路养护施工中的重要内容，加大对裂缝修补材料综合性能指标的测定与对比，尤其是结合道路试验规程要求，以常规试验和室内试验来分析各类材料的优劣势，以更好的改善沥青道路的裂缝防治效果。从试验研究与对比中可知，对于沥青路面修补材料需要具有较好的黏结抗裂性，在试验方法优化上多采用针入度、软化点、测力延度和弹性恢复等常规方法来反映其黏结抗裂性能；对于道路裂缝修补中材料的适应性来说，室内试验中主要从裂缝宽度、温度差异条件下的黏结抗拉、有压剪切强度等衡量其低温抗裂性能，从而满足对沥青路面裂缝修补材料质量和修补效果的全面测定。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.046