高速公路路面接缝施工技术影响因素研究

2022-04-19孙红霞

交通世界 2022年8期

孙红霞

（张家口路发高速公路养护有限责任公司，河北张家口 075000）

0 引言

沥青路面由于较好的行车舒适性，已经成为我国高速公路路面的主要结构形式[1]。沥青路面易产生裂缝，需要进行接缝施工处理，本文介绍路面接缝技术所用原材料，依托实际工程，结合正交试验设计方法，进行小梁弯曲疲劳寿命试验和拉拔试验，探究接缝黏结材料种类、使用量及接缝黏结形式对路面接缝施工效果的影响。

1 原材料

1.1 沥青

本文研究使用普通基质沥青、普通橡胶沥青和普通乳化沥青，并对3种沥青性能进行试验检验。

1.2 集料

本文使用玄武岩作为集料，并对集料性能进行试验检验。

2 工程实践

2.1 工程概况

某高速公路位于平原地段，全长58.284km，路基宽26.5m，为整体式双向四车道横断面。试验路段路面采用沥青混凝土3层结构，其基层整体结构由半刚性基层和5%的碎石基层组成。

2.2 正交试验

2.2.1 正交试验方案设计

本文主要对接缝黏结材料种类、使用量及接缝黏结形式对路面接缝施工技术的影响展开研究。接缝黏结材料种类包括普通基质沥青、普通橡胶沥青和普通乳化沥青，接缝黏结材料使用量为0.4kg/m2、0.8kg/m2和1.2kg/m2，接缝黏结形式包括30°倾斜接缝、60°倾斜接缝以及垂直接缝3种形式。本文在实验室内进行试验，按照L9（33）设计正交试验。正交试验设计因素及3个水平见表1。

表1 正交试验设计因素及3个水平

2.2.2 正交试验结果分析

在实验室内使用车辙试件模拟高速公路沥青路面，采用小梁弯曲疲劳寿命试验和拉拔试验检测黏结性能[2]，进行9个平行组试验，探究不同因素对路面接缝施工技术的影响。采用小梁弯曲疲劳寿命试验和拉拔试验对A组、B组、C组、D组、E组、F组、G组、H组、I组9组试件进行试验检测。9组试件疲劳寿命与黏结强度试验检测结果如表2所示。

表2 （续）

表2 九组试件疲劳寿命与黏结强度试验检测结果

2.3 性能检验

2.3.1 接缝黏结材料种类

本文研究普通基质沥青、普通橡胶沥青和普通乳化沥青3种不同沥青材料作为高速公路沥青路面黏结剂对接缝处理效果的影响。对表2三种沥青材料数据结果取平均值，并进行数据分析。不同接缝黏结材料种类试验结果如图1所示。

图1 不同接缝黏结材料种类试验结果

由图1可知，普通乳化沥青疲劳寿命最大为43 416次，而普通基质沥青疲劳寿命为8 092次，普通橡胶沥青疲劳寿命只有28 523次，采用普通乳化沥青作为黏结材料，疲劳寿命明显高于普通基质沥青和普通橡胶沥青；普通乳化沥青黏结强度最大为2.239MPa，而普通基质沥青黏结强度为0.537MPa，普通橡胶沥青黏结强度为1.468MPa，采用普通乳化沥青作为黏结材料时黏结强度明显高于普通基质沥青和普通橡胶沥青。

普通沥青正常情况下呈现黏稠状态，对沥青进行升温处理后，沥青呈现流动状态，如果使用普通基质沥青作为接缝黏结材料，路面接缝施工过程中，施工温度降低时，沥青会迅速改变状态呈现固态，导致接缝施工中路面处理不均匀。而乳化沥青正常情况下呈现流动状态，路面接缝施工过程中使用乳化沥青便于施工，同时乳化沥青拥有较强的黏结性[1]。

2.3.2 接缝黏结材料使用量

不同接缝黏结材料使用量对高速公路施工影响较大，因此需要选择最佳黏结材料使用量。本文研究0.4kg/m2、0.8kg/m2和1.2kg/m2三种黏结材料使用量对施工效果的影响。不同接缝黏结材料使用量试验结果如图2所示。

由图2可知，接缝材料使用量为0.8kg/m2时，试件疲劳寿命最大为40 391次；而接缝材料使用量为0.4kg/m2时，试件疲劳寿命最大为22 588次，接缝材料使用量为1.2kg/m2时，试件疲劳寿命最大为35 471次。接缝材料使用量为0.8kg/m2时，试件黏结强度为2.154MPa，而接缝材料使用量为0.4kg/m2时，试件黏结强度为1.181MPa，接缝材料使用量为1.2kg/m2时，试件黏结强度为1.892MPa。

图2 不同接缝黏结材料使用量试验结果

高速公路路面接缝施工过程中，黏结材料使用量过少，导致黏结层厚度较小，接缝黏结效果不佳，而黏结材料使用量过多时，黏结层厚度较大，车辆反复在路面行驶，由于路面接缝处受力不均匀，导致高速公路路面破坏[4]。

2.3.3 接缝黏结形式

本文采用30°倾斜接缝、60°倾斜接缝以及垂直接缝3种接缝形式进行路面接缝施工。路面接缝施工采用60°倾斜施工时，接缝试件疲劳寿命和黏结强度最大，施工效果最佳，这是因为路面垂直接缝施工时，高速超车道和应急车道在行车荷载作用下，极易发生二次破坏，而使用60°倾斜接缝施工时，可以增大路面黏结面积，提高黏结性能。