沥青路面裂缝修补材料性能对比研究

    王应敏

    摘要：通过室内性能试验来探讨不同裂缝修补材料的抗性，并从实体工程进行效果测试和验证。研究发现，在采用专用裂缝修补材料进行处理后，材料的抗裂性、高温稳定性、耐腐蚀性、抗剪性、抗老化性、抗拉性等均有显著提升，对沥青路面的裂缝具有良好的修补效果，特别适宜于高等级沥青路面的修补。同时，在对加热施工类材料进行优化处理时，虽与专用材料相比具有差异性，但比较适宜低等级路面的裂缝修补。

    关键词：沥青路面；裂缝修补；修补材料；技术性能；应用对比

    0引言

    在沥青路面工程中，裂缝是常见的病害表现之一。在对沥青路面使用中裂缝的形成机理进行研究发现，空气、水分及其他有害物是侵入裂缝，破坏路面结构的主要因素。另外，随着路面裂缝的加剧，由此诱发的路面脱空、凹陷等问题，还将造成路面网裂，从而降低车辆行驶舒适度，也给沥青路面的使用寿命带来影响。通常情况下，路面裂缝修补技术是针对沥青路面的裂缝，通过填充修补材料，对裂缝进行封层处理，特别是针对坑槽进行修补，来延长沥青路面的使用寿命和服务性能。在对低等级路面修补时，针对非结构性裂缝多采用填充和密封的方法。在公路养护实践中，沥青路面裂缝小于6mm的，多采用乳化沥青、热沥青进行灌缝处理；然而，在修补过程中，修补材料多形成于裂缝顶层，未能嵌入缝隙，在车载及自然环境条件作用下，很容易再次开裂。对于大于6mm的裂缝，通常需要进行开槽处理，之后再填充热沥青。对于开槽方式，因槽体较小，对填充密实度难以保证，经日晒雨淋及长期车载影响，裂缝还将再度复发。为此，从沥青路面裂缝修补材料的技术性能上来进行研究，提升修补方案的科学性和有效性就显得尤为关键。

    1沥青路面裂缝修补材料所满足的基本性能

    在沥青路面裂缝处理技术研究中，裂缝修补材料的使用性能必须满足以下基本要求：一是高温稳定性，其软化点必须要高。二是低温抗裂性，其延度试验要满足要求。三是耐腐蚀性，要具有良好的耐腐蚀性能。四是抗异物嵌入。五是抗老化性能。

    1.1高温稳定性要求

    沥青本身在受热情况下容易软化，导致出现沥青流淌现象，修补材料在车辆荷载作用下很容易被挤出，导致修补无效。因此，从高温稳定性上来讲，修补材料必须具有较高的软化点温度。根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规定》，对于沥青裂缝修补材料，在构成上多为碳水混合物，其熔点不明确，在温度升高时容易软化。结合试验发现，在修补材料选择上，路斗士密封胶耐高温软化点为82.0℃，RT-A的软化点为80.4℃，SBS改性沥青的软化点为73.0℃，ERA-C液的软化点为53.0℃，70#沥青的软化点为50.0℃。依照《公路水泥混凝土路面接缝材料》标准，对不同修补材料进行流动度试验。试验条件为60℃烘箱、持续养护5h，来模拟高温天气下沥青的温度变化。通过流动度试验发现，对于70#沥青，其软化点仅在48.5℃，在60℃试验温度下已经液化；而对于路斗士密封胶，其流动度最小，表明其耐高温性最突出。

    1.2低温下的抗裂性要求

    对于沥青路面裂缝修补材料，在低温条件下通常会使其更柔韧，变得很脆，在外力拉动下很容易被拉断，失去修补效果。因此，低温下的抗裂性就显得很关键。结果显示，对于低温下，路斗士的延度值为40.0，SBS改性沥青的延度值为36.8，70#沥青的延度为18.5，而RT-A和ERA-C液的延度值仅有16.0。根据不同修补材料进行实验室弹性恢复试验结果显示，路斗士密封胶的弹性恢复率达到70%，而SBS改性沥青的弹性恢复率为50%，其他材料的弹性恢复率几乎不能拉伸。

    1.3抗异物嵌入性的分析

    从沥青路面使用环境来看，碎石等细小杂物在车辆碾压下很容易嵌入裂缝，随着嵌入量的增多，会对裂缝修补材料的结构进行破坏，从而导致修补失效。通过试验结果现实，利用锥形针来模拟异物进行嵌入裂缝材料，各材料的锥式针入度值基本接近。

    1.4耐腐蚀性分析

    从路面使用环境来看，由于空气中水分以及其他汽油等腐蚀性物质的影响，很容易影响修补材料的粘结性，导致二次裂缝。因此，在进行耐腐蚀性试验时，可以将修补材料进行柴油浸泡24h，来计算其损失率，评定其对腐蚀性物质的耐性。

    1.5抗老化性能分析

    对于抗老化性能的测试，因无法直接测试，借助于烘箱来模拟高温环境来进行对比试验，把烘烤后的材料分别与原样材料进行对比来判断其抗老化性。本研究通过确立老化影响系数，由老化试件测定值与原件测定值的比值来表征，从而模拟其老化性能。综合来看，路斗士密封胶的性能要高于SBS改性沥青，要普遍高于RT-A和ERA-C液及70#沥青。

    2沥青路面裂缝修补材料力学性能分析

    从力学性能分析来对照不同修补材料，为优化修补结构和修补方案提供参考。对于裂缝修补材料，首先要具有足够的阻隔水分能力，避免水分的侵入来提升修补效果。同时，在车辆荷载及自然条件影响下，要具有较高的抗剪性、抗拉性。

    2.1抗剪性分析

    对于沥青道路的抗剪性，我们在试验中通过对车辙板进行切割，其尺寸为50mm×50mm×32mm。将试块进行两两分组，其中毛面之间留置5mm的空槽，采用沥青缝补材料灌入空槽，凝固后来计算不同缝补材料的中缝长度值；对于第一组试件不做其他处理，对第二组试件浸泡水中4d，取出静置24h，设置环境箱温度50℃，静置保温4h，利用UTM-25试验系统进行直剪试验，速率控制在10mm/min，并记录其最大剪应力值。参照上述步骤，分别就试验结果进行对照分析。当环境温度升高时，各修补材料的直剪强度大幅下降，其原因在于温度提升导致修补材料粘弹性下降。在浸水处理中，其直剪强度再度下降，特别是在0℃与20℃温度状态下，各修补材料的直剪强度依次为：路斗士密封胶、SBS改性沥青、70#沥青、RT-A、ERA-C液。我们从前面的试验结果来看，70#沥青流动性强，不适宜高温下进行路面裂缝填充修补；同样，对于RT-A以及ERA-C液来说，因它们在浸水后强度下降，也不能作为高温地区修补材料使用。

    2.2抗拉性能分析

    从试件的抗拉性能分析来看，将UTM-25系统进行竖向加载拉应力，可以测试不同材料的最大拉应力值。在高温条件下，路斗士密封胶和SBS改性沥青的适用性较强，而RT-A的高温拉拔性较好，但直剪强度不足，不适宜高温区域使用。

    3结论

    沥青路面修补材料应该满足多项技术性能，如高温稳定性、低温抗裂性、耐腐蚀性及抗老化性等，而且还要具备相应的抗拉强度以及抗剪性。通过对实验室不同修补材料的性能进行对比分析，可以得出，在多种修补材料中，路斗士密封胶作为专用修补材料，其性能指标表现优异，具有良好的修补效果，适宜高等级路面修补使用；中低等路面的修补，可以采用SBS改性沥青以及70#沥青进行互补使用。而对于ERA-C液以及RT-A材料，其修补性能较差，多在紧急抢修下，以及低温等条件下使用。