水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面特点分析

李民生　岳超　杨卫红　王海有

【摘要】本文分析了水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面结构的特点，并在此基础上进一步阐述了水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面路用性能的特征。

【关键词】水泥乳化沥青砂浆；贯入式；半刚性路面；特点

【Abstract】This paper analyzes the characteristics of emulsified asphalt cement mortar penetration semi-flexible pavement structure， and further elaborated on the basis of the emulsified asphalt cement mortar penetration semi-flexible pavement road performance characteristics.

【Key words】Emulsified asphalt cement mortar；Penetration formula；Semi-rigid pavement；Features

1. 前言

水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面是把拌制的水泥乳化沥青砂浆贯入摊铺碎石的间隙中形成的一种混合料，其结构和路用性能取决于材料本身的性质、用量（配合比）、在路面结构中的存在形态、施工工艺等因素，由于水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面施工工艺与传统的半刚性路面施工工艺不同，导致它们之间的差别。

2. 水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面结构特点

（1）水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面施工工艺导致在水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中形成石-石“骨架结构”，而其它施工工艺形成的半刚性路面中骨架结构为“石——沥青——石”或“石——薄层水泥石——石”或“石——沥青+薄层水泥石——石”，它们相比“石-石”骨架结构具有鲜明的特点。

（2）室内试验时，试件的成型方法、试件中材料的存在形态（结构）等与工程中的路面存在差异，甚至完全不同，所以有时试件的性能并不能代表或者反应路面的性能。基于此，本文将直接对路面的性能进行分析。

3. 水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面性能特点分析

3.1强度和模量。

（1）强度是路面在荷载作用下不产生破坏或开裂的能力，而模量反映了路面在荷载作用下的变形性质。路面在荷载作用下结构层将产生一定的应力和变形，如果结构层的应力超过材料的容许应力，路面结构将出现开裂。如果结构层的刚度不能满足一定的要求，变形会超过材料的容许应变，路面同样将出现开裂或结构弯沉超过容许值。

（2）在水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中形成了“石-石”骨架结构，“石-石”骨架结构所能提供的摩擦力最大，导致在其它条件相同的情况下，与其它半刚性路面相比水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的强度最大，同时也使模量达到最高。另外，水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面施工工艺，使路面中水泥石和沥青相互混合更完全，形成交错的空间网状结构更充分，分布更均匀，能够填满整个碎石空隙，自由沥青含量更小，结构沥青膜更薄，胶结料与碎石的结合力更强，这些也同样导致与其它路面相比水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的强度最大，同时也使模量达到最高。

3.2高温稳定性。

（1）高温稳定性是指路面在高温情况下抵抗变形的能力。它通常是用抗剪强度来表征的；模量也能表征路面的高温稳定性。

（2）在水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中“石-石”骨架结构是荷载的主要承受者和传递者，感温材料沥青不参与“石-石”骨架结构的形成，也基本不参与承受和传递荷载，使摩擦力对抗剪强度的贡献达到最大。

（3）在沥青路面中，“石-石”骨架结构能够提供的摩擦力最大，而水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中就形成了“石-石”骨架结构，它的模量高，受到荷载作用时变形很小。

（4）水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面施工工艺，使路面中水泥石和沥青相互混合更完全，形成交错的空间网状结构更充分，分布更均匀，能够填满整个碎石空隙，自由沥青含量更小，结构沥青膜更薄，材料间的粘聚力和凝聚力都进一步增强，这些也同样导致与其它路面相比水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的抗剪强度进一步增大，同时也使模量进一步增高。

（5）因此，水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的抗车辙能力很强，并且受高温的影响很小，特别是在水泥用量较小时它的这个特点与其它路面相比更突出。水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面是无车辙沥青路面。

3.3低温抗裂性。

低温抗裂性是指路面在气温下降时抵抗因收缩变形而开裂的能力。在普通沥青路面中，沥青对抗裂性能的贡献率为90%。在传统半刚性路面中，沥青对抗裂性能的贡献率将会减小。在水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中，由于形成了“石-石”骨架结构，石与石之间顶得很紧，再加上“石-石”骨架结构路面的溫缩系数小于“石——沥青——石”或“石——薄层水泥石——石”或“石——沥青+薄层水泥石——石” 骨架结构路面，更小于普通沥青路面。所以，与其它路面相比，在相同条件下水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面出现低温裂缝会最少。

3.4抗疲劳性。

抗疲劳性是指路面在反复弯曲的情况下抵抗开裂的能力。

在水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中，由于形成了“石-石”骨架结构，它是荷载的主要承受者和传递者，降低了其它材料的作用。这种作用的降低，一是表现在承受的荷载减小，二是表现在变形幅度的减小。对于抗疲劳性能来讲，“其它材料”是短板。因此，在相同条件下水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的抗疲劳性能将得到提高。

3.5水稳性。

（1）所谓水损害是指水经由沥青路面孔隙、裂缝进入沥青路面内部后，在车轮轮胎动态荷载产生的动水压力或真空抽吸冲刷的反复作用下，水分逐渐渗入沥青与矿料的界面或沥青内部，使沥青与矿料之间的粘附性降低并逐渐丧失粘结能力，从而使沥青膜逐渐从矿料表面剥离，沥青混合料掉粒、松散，使沥青路面结构的整体性发生了破坏。

（2）在水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中，由于形成了“石-石”骨架结构，使路面的模量增加，在荷载作用下，路面的变形将会减小，这会导致路面中的动水压力减小，尽而使路面抵抗水损害的能力提高。

（3）另外，水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面施工工艺，使路面中水泥石和沥青相互混合更完全，形成交错的空间网状结构更充分，分布更均匀，能够填满整个碎石空隙，自由沥青含量更小，结构沥青膜更薄，材料间的粘聚力和凝聚力都进一步增强，这也能够使路面抵抗水损害的能力提高。

3.6耐久性。

综上所述，由于水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的强度和模量高，高温稳定性好，低温抗裂性、抗疲劳性和水稳性都有所提高，所以它的耐久性也好。

3.7表面功能。

水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的表面构造深度控制。水泥乳化沥青砂浆使用多一些构造深度小，水泥乳化沥青砂浆使用少一些则构造深度大。

4. 结语

由于水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中形成了“石-石”骨架结构，并且路面中水泥石和沥青相互混合更完全，形成交错的空间网状结构更充分，分布更均匀，能够填满整个碎石空隙，自由沥青含量更小，结构沥青膜更薄，材料间的粘聚力和凝聚力都进一步增强，造成这种路面强度和模量高，高温稳定性好，低温抗裂性、抗疲劳性、水稳性和耐久性都有所提高。

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