路面接缝施工技术在高速公路中的应用

孙红霞

【摘要：】为研究路面接缝技术在高速公路中的应用，文章依托实际工程，结合正交试验设计方法，通过小梁弯曲疲劳寿命试验和拉拔试验，探讨接缝粘结材料种类、使用量及接缝粘结形式对路面接缝施工技术的影响，并对其施工效果展开分析。研究结果表明：路面接缝施工使用普通乳化沥青为最佳粘结材料，其性能优于普通橡胶沥青和普通基质沥青;试件疲劳寿命和粘结强度随接缝粘结材料使用量的增加而先升高后下降;使用60°倾斜接缝施工效果最佳。

【关键词：】沥青路面;接缝施工;正交试验;粘结材料

U416.043A200612

0 引言

沥青路面由于具有较好的行车舒适性，已经成为我国高速公路路面的主要结构形式[1]。但其路面易产生裂缝，需要进行接缝施工处理，随着路面接缝技术在高速公路中的应用，依旧存在诸多问题。故本文选取三种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，探究接缝粘结材料种类、使用量及接缝粘结形式对路面接缝施工技术的影响。

1 原材料

1.1 沥青

本文对普通基质沥青、普通橡胶沥青和普通乳化沥青三种沥青性能进行试验检验，检测结果如表1所示。

1.2 集料

本文研究使用玄武岩作为集料，并对集料性能进行试验检验，检测结果如表2所示。

2 工程实践

2.1 工程概况

某高速公路位于平原地段，全长58.284 km，路基宽26.5 m，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三层结构，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

本文主要以接缝粘结材料种类、使用量及接缝粘结形式对路面接缝施工技术的影响展开研究。接缝粘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;接缝粘结材料使用量包括0.4 kg/m2、0.8 kg/m2和1.2 kg/m2;接缝粘结形式包括30°倾斜接缝、60°倾斜接缝以及垂直接缝。由于试验数量较大，本文在实验室内进行试验，按照L9（33）要求设计正交试验。正交试验设计因素如表3所示。

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粘结性能[2]，进行9组平行试验，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组这九组试件进行试验检测。九组试件疲劳寿命与粘结强度试验检测结果如表4所示。

2.3 性能检验

2.3.1 接缝粘结材料种类

不同瀝青材料的接缝处理效果不同，为探究不同接缝粘结材料种类对路面接缝施工技术的影响，本文对表4三种沥青材料数据结果取平均值处理，并进行数据分析。不同接缝粘结材料种类试验结果如图1所示。

路面接缝施工使用普通乳化沥青为最佳粘结材料，其性能优于普通橡胶沥青和普通基质沥青。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只有8 092次，普通橡胶沥青疲劳寿命只有28 523次，采用普通乳化沥青为粘结材料的疲劳寿命明显高于普通基质沥青和普通橡胶沥青。由图1还可知，普通乳化沥青粘结强度最大为2.239 MPa，而普通基质沥青粘结强度只有0.537 MPa，普通橡胶沥青粘结强度只有1.468 MPa，采用普通乳化沥青为粘结材料的粘结强度明显高于普通基质沥青和普通橡胶沥青。

这是因为普通基质沥青正常情况下呈现粘稠状态，对沥青进行温度升高处理后，沥青呈现流动状态。如果使用普通基质沥青作为接缝粘结材料，在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而呈现固态，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粘结作用[3]。

2.3.2 接缝粘结材料使用量

不同接缝粘结材料使用量对高速公路施工影响较大，因此需要选择最佳粘结材料使用量。本文研究0.4 kg/m2、0.8 kg/m2、1.2 kg/m2三种接缝粘结材料使用量，对表4三种接缝材料使用量数据结果取平均值处理，并进行数据分析。不同接缝粘结材料使用量试验结果如图2所示。

试件疲劳寿命和粘结强度随接缝材料使用量的增加而先升高后下降。由图2可知，接缝材料使用量为0.8 kg/m2时，试件疲劳寿命最大，为40 391次，试件粘结强度也最大，为2.154 MPa。

这是由于粘结材料使用量过少，在高速公路路面接缝施工过程中，会导致粘结层厚度较小，接缝粘结效果不佳;而粘结材料使用量过多时，粘结层厚度较大，车辆反复在路面行驶，因路面接缝处受力不均匀，也会导致高速公路路面破坏[4]。

2.3.3 接缝粘结形式

为探究不同接缝粘结形式对路面接缝施工技术的影响，本文对表4三种接缝形式数据结果取平均值处理，并进行数据分析。不同接缝粘结形式试验结果如后页图3所示。

路面接缝施工使用60°倾斜接缝施工效果最佳。由图3可知，60°倾斜接缝施工时，试件疲劳寿命和粘结强度最大，这是因为路面垂直接缝施工时，高速公路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，可以增大路面粘结表面，提高粘结性能。

3 结语

为提高高速公路路面接缝技术施工效率与施工质量，本文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，探究接缝粘结材料种类、使用量及接缝粘结形式对路面接缝施工技术的影响，并对其效果展开分析。研究结果表明：

（1）路面接缝施工使用普通乳化沥青为最佳粘结材料，其性能优于普通橡胶沥青和普通基质沥青。

（2）试件疲劳寿命和粘结强度随接缝材料使用量的增加而先升高后下降。

（3）路面接缝施工使用60°倾斜接缝施工效果最佳。

参考文献：

[1]张伊娜，廖 琼.公路工程沥青路面施工技术与质量控制[J].中国公路，2018（22）：116-117.

[2]邵珠涛.沥青路面破损接缝修补措施研究与效果评价[D].成都：西南交通大学，2018.

[3]魏 琳.城市道路水泥混凝土路面沥青加铺层设计技术研究[D].重庆：重庆交通大学，2016.

[4]满新耀.广西地区高速公路水泥混凝土路面沥青加铺层预防性养护技术研究[D].西安：长安大学，2018.