路面裂縫修復(fù)中改性聚氯氨酯與SBS 改性瀝青物理性能研究

高 尊

（甘肅省平?jīng)龉肪?，甘肅 平?jīng)?44000）

0 引 言

近年來(lái)，隨著國(guó)家實(shí)力的增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)的逐漸雄厚，在公路交通方面進(jìn)行了全方面的整改，尤其是公路產(chǎn)生的裂縫問(wèn)題進(jìn)行了修復(fù)[1]。公路瀝青路面產(chǎn)生裂縫的原因多種多樣[2，3]，如：車輛荷載（超載）反復(fù)碾壓這類外界因素造成的裂縫；再如：路基的松動(dòng)或者開裂，路基施工過(guò)程中填土不均或者碾壓不密實(shí)等公路本身因素造成的裂縫；而一般情況下差生的裂縫是由于多種因素共同作用造成的。并且裂縫的產(chǎn)生是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程，而不是一蹴而就所造成的突發(fā)狀況[4]。

在瀝青路面修復(fù)過(guò)程中，需要修復(fù)材料的各項(xiàng)指標(biāo)與路面原材料的各項(xiàng)指標(biāo)相近，并且物理性能也要與路面原材料的性能接近。因此國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)裂縫的修復(fù)進(jìn)行了分析與研究，楊楠等[5]研究了經(jīng)過(guò)水泥改良劑改良過(guò)的水泥對(duì)混凝土公路進(jìn)行裂縫修復(fù)，同時(shí)研究了其物理力學(xué)性能和路用工作性能。并且評(píng)價(jià)了改良后的水泥對(duì)裂縫修復(fù)的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性；劉濤[6]為了保證路面運(yùn)行的整體質(zhì)量，保障安全行駛，對(duì)高速公路瀝青路面坑槽快速修復(fù)施工技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化，以此提高公路修復(fù)的質(zhì)量控制。楊志強(qiáng)等[7]通過(guò)對(duì)公路裂縫產(chǎn)生的主要原因進(jìn)行研究，并以實(shí)際工程為例，提出路面裂縫的防治措施。以上學(xué)者對(duì)于公路的修復(fù)問(wèn)題進(jìn)行了充分的研究，不過(guò)缺少修復(fù)后的路用性能的比較與分析，本文就瀝青路面修復(fù)中改性聚氯氨酯與SBS 改性瀝青愈合后的疲勞應(yīng)變進(jìn)行研究分析，通過(guò)深部灌注的方法進(jìn)行修復(fù)并比較兩種不同修復(fù)方式愈合后的疲勞應(yīng)變與防水性，來(lái)達(dá)到提高愈合后的疲勞應(yīng)變能力與防雨防水作用。

1 材料的準(zhǔn)備

1.1 補(bǔ)料準(zhǔn)備

一般公路裂縫修復(fù)工程中通常采用相同材料進(jìn)行裂縫修復(fù)，而修復(fù)材料往往由于材料濃度，防水等原因使得裂縫修復(fù)之后難以適應(yīng)舊公路的路用性能，從而達(dá)不到良好的處理效果。本文將具有高延性聚氯氨酯為基料的裂縫補(bǔ)料與SBS 改性瀝青補(bǔ)料作為對(duì)比，其中聚氯氨酯基料通過(guò)添加表面活性劑來(lái)增大與無(wú)機(jī)料的結(jié)合強(qiáng)度。 聚氯氨酯補(bǔ)料成分與配比詳見表1，SBS 改性瀝青補(bǔ)料成分與配比詳見表2。

表1 聚氯氨酯補(bǔ)料成分與配比

表2 S BS 改性瀝青補(bǔ)料成分與配比

兩種材料制備好以后，需要對(duì)兩種材料的物理性能進(jìn)行基本物理性能測(cè)試，測(cè)試情況見表3。

表3 兩種補(bǔ)料的基本物理性能指標(biāo)

從表3 中可以看出，兩種材料的針入度相差3.2 mm 其中 聚氯氨酯的針入度要略大一些，兩種材料的軟化點(diǎn)相差1.6℃。SBS 改性瀝青材料的軟化點(diǎn)比聚氯氨酯略高。延度相差6.1 cm，聚氯氨酯延度較大。粘度上SBS 改性瀝青則是聚氯氨酯的兩倍左右。

1.2 路面試塊準(zhǔn)備

準(zhǔn)備路面試塊，將瀝青路面試塊進(jìn)行拉伸破壞并產(chǎn)生裂縫，共兩組路面試塊，每組5 個(gè)。隨后將聚氯氨酯為基料的裂縫補(bǔ)料與SBS 改性瀝青補(bǔ)料對(duì)路面試塊進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)過(guò)程中避免在潮濕工作狀態(tài)下進(jìn)行，修復(fù)過(guò)后需要在常溫環(huán)境下養(yǎng)護(hù)3 d。

2 疲勞與抗?jié)B試驗(yàn)

2.1 疲勞試驗(yàn)

本文利用動(dòng)態(tài)剪切流變儀（DSR） 進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，首先將修復(fù)并養(yǎng)護(hù)好的路面試塊放到DSR 試驗(yàn)儀器上，并使試塊與儀器之間有很好的粘性，以保證試驗(yàn)可以重復(fù)進(jìn)行。加下來(lái)進(jìn)行振動(dòng)疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中要保證溫度、頻率、應(yīng)力不變，對(duì)修復(fù)后的裂縫進(jìn)行疲勞損傷試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)后保持溫度不變，并提供3 h 的間歇期。在接下來(lái)的3 h 中每過(guò)30 min 進(jìn)行一次應(yīng)力值測(cè)定疲勞荷載的動(dòng)態(tài)剪切模量與疲勞荷載的應(yīng)力幅度，并繼續(xù)重復(fù)上述步驟。最終通過(guò)式（1）進(jìn)行計(jì)算出疲勞期間試塊的總應(yīng)變值。

式中：τλ表示疲勞荷載的應(yīng)力幅度；G*表示疲勞荷載的動(dòng)態(tài)剪切模量；γ 表示疲勞期間試塊的總應(yīng)變值。

2.2 抗?jié)B試驗(yàn)

本文測(cè)定修復(fù)后的路面試塊抗?jié)B性能主要是為了評(píng)價(jià)兩種補(bǔ)料的耐久性與防水性能，通過(guò)防水性能來(lái)防止水和各種侵蝕性液體的深滲入。試驗(yàn)通過(guò)S5-20 滲透儀測(cè)出兩種不同補(bǔ)料的滲透性，儀器的上口直徑為70 mm，下口直徑為80 mm，高度為30 mm。儀器整體結(jié)構(gòu)為截頭圓錐體。通過(guò)滲透儀對(duì)試塊進(jìn)行測(cè)定，并得出兩種補(bǔ)料修復(fù)后的抗?jié)B結(jié)果。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過(guò)以上疲勞試驗(yàn)和抗?jié)B試驗(yàn)得出兩種對(duì)比結(jié)果，其中疲勞試驗(yàn)得到了疲勞曲線見圖1，得到的抗?jié)B性能見表4。

圖1 兩種修復(fù)材料的疲勞曲線

表4 兩種修復(fù)材料的抗?jié)B性能結(jié)果

從圖1 中可以看出，改性聚氯氨酯補(bǔ)料修復(fù)后的試塊的初始應(yīng)變要高于SBS 改性瀝青補(bǔ)料修復(fù)后的試塊，原因可能是因?yàn)楦男跃勐劝滨パa(bǔ)料的延性更大，導(dǎo)致初始應(yīng)變較大，并且在240 min 后，修復(fù)后的試塊開始出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，相對(duì)于改性聚氯氨酯補(bǔ)料，SBS 改性瀝青補(bǔ)料的疲勞曲線在300 min 之前的應(yīng)變更加平穩(wěn)。改性聚氯氨酯材料在修復(fù)路面裂縫后的疲勞期相對(duì)于SBS 改性瀝青材料的要短。對(duì)于抗?jié)B能力，改性聚氯氨酯補(bǔ)料修復(fù)后的路面試塊抗?jié)B能力略強(qiáng)，耐水壓力與滲水壓力更大。但是兩種材料的抗?jié)B等級(jí)一致都是P10 級(jí)的抗?jié)B等級(jí)。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)改性聚氯氨酯與SBS 改性瀝青兩種補(bǔ)料的對(duì)比試驗(yàn)，比對(duì)了兩種材料的疲勞特性與抗?jié)B性，并得出了以下幾條結(jié)論。

（1）改性聚氯氨酯與SBS 改性瀝青兩種材料作為路面裂縫的補(bǔ)料均可滿足路面的路用性能需求。

（2）改性聚氯氨酯材料在修復(fù)路面裂縫后的疲勞期相對(duì)于SBS 改性瀝青材料的要短，并且SBS 改性瀝青材料的抗疲勞性能更強(qiáng)。

（3）對(duì)于抗?jié)B能力，兩種材料的抗?jié)B等級(jí)一致。改性聚氯氨酯材料的耐水壓力與滲水壓力相對(duì)于SBS 改性瀝青材料更大。