路面接縫施工技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用

孫紅霞

【摘要：】為研究路面接縫技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用，文章依托實際工程，結(jié)合正交試驗設(shè)計方法，通過小梁彎曲疲勞壽命試驗和拉拔試驗，探討接縫粘結(jié)材料種類、使用量及接縫粘結(jié)形式對路面接縫施工技術(shù)的影響，并對其施工效果展開分析。研究結(jié)果表明：路面接縫施工使用普通乳化瀝青為最佳粘結(jié)材料，其性能優(yōu)于普通橡膠瀝青和普通基質(zhì)瀝青;試件疲勞壽命和粘結(jié)強(qiáng)度隨接縫粘結(jié)材料使用量的增加而先升高后下降;使用60°傾斜接縫施工效果最佳。

【關(guān)鍵詞：】瀝青路面;接縫施工;正交試驗;粘結(jié)材料

U416.043A200612

0 引言

瀝青路面由于具有較好的行車舒適性，已經(jīng)成為我國高速公路路面的主要結(jié)構(gòu)形式[1]。但其路面易產(chǎn)生裂縫，需要進(jìn)行接縫施工處理，隨著路面接縫技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用，依舊存在諸多問題。故本文選取三種路面接縫技術(shù)所用原材料，依托實際工程，結(jié)合正交試驗設(shè)計方法，進(jìn)行小梁彎曲疲勞壽命試驗和拉拔試驗，探究接縫粘結(jié)材料種類、使用量及接縫粘結(jié)形式對路面接縫施工技術(shù)的影響。

1 原材料

1.1 瀝青

本文對普通基質(zhì)瀝青、普通橡膠瀝青和普通乳化瀝青三種瀝青性能進(jìn)行試驗檢驗，檢測結(jié)果如表1所示。

1.2 集料

本文研究使用玄武巖作為集料，并對集料性能進(jìn)行試驗檢驗，檢測結(jié)果如表2所示。

2 工程實踐

2.1 工程概況

某高速公路位于平原地段，全長58.284 km，路基寬26.5 m，為整體式雙向四車道橫斷面。試驗路段路面采用瀝青混凝土三層結(jié)構(gòu)，其基層整體結(jié)構(gòu)由半剛性基層和5%的碎石基層組成。

2.2 正交試驗

2.2.1 正交試驗方案設(shè)計

本文主要以接縫粘結(jié)材料種類、使用量及接縫粘結(jié)形式對路面接縫施工技術(shù)的影響展開研究。接縫粘結(jié)材料種類包括普通基質(zhì)瀝青、普通橡膠瀝青和普通乳化瀝青;接縫粘結(jié)材料使用量包括0.4 kg/m2、0.8 kg/m2和1.2 kg/m2;接縫粘結(jié)形式包括30°傾斜接縫、60°傾斜接縫以及垂直接縫。由于試驗數(shù)量較大，本文在實驗室內(nèi)進(jìn)行試驗，按照L9（33）要求設(shè)計正交試驗。正交試驗設(shè)計因素如表3所示。

2.2.2 正交試驗結(jié)果分析

在實驗室內(nèi)使用車轍試件模擬高速公路瀝青路面，采用小梁彎曲疲勞壽命試驗和拉拔試驗檢測粘結(jié)性能[2]，進(jìn)行9組平行試驗，探究不同因素對路面接縫施工技術(shù)的影響。采用小梁彎曲疲勞壽命試驗和拉拔試驗對A組、B組、C組、D組、E組、F組、G組、H組、I組這九組試件進(jìn)行試驗檢測。九組試件疲勞壽命與粘結(jié)強(qiáng)度試驗檢測結(jié)果如表4所示。

2.3 性能檢驗

2.3.1 接縫粘結(jié)材料種類

不同瀝青材料的接縫處理效果不同，為探究不同接縫粘結(jié)材料種類對路面接縫施工技術(shù)的影響，本文對表4三種瀝青材料數(shù)據(jù)結(jié)果取平均值處理，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。不同接縫粘結(jié)材料種類試驗結(jié)果如圖1所示。

路面接縫施工使用普通乳化瀝青為最佳粘結(jié)材料，其性能優(yōu)于普通橡膠瀝青和普通基質(zhì)瀝青。由圖1可知，普通乳化瀝青疲勞壽命最大為43 416次，而普通基質(zhì)瀝青疲勞壽命只有8 092次，普通橡膠瀝青疲勞壽命只有28 523次，采用普通乳化瀝青為粘結(jié)材料的疲勞壽命明顯高于普通基質(zhì)瀝青和普通橡膠瀝青。由圖1還可知，普通乳化瀝青粘結(jié)強(qiáng)度最大為2.239 MPa，而普通基質(zhì)瀝青粘結(jié)強(qiáng)度只有0.537 MPa，普通橡膠瀝青粘結(jié)強(qiáng)度只有1.468 MPa，采用普通乳化瀝青為粘結(jié)材料的粘結(jié)強(qiáng)度明顯高于普通基質(zhì)瀝青和普通橡膠瀝青。

這是因為普通基質(zhì)瀝青正常情況下呈現(xiàn)粘稠狀態(tài)，對瀝青進(jìn)行溫度升高處理后，瀝青呈現(xiàn)流動狀態(tài)。如果使用普通基質(zhì)瀝青作為接縫粘結(jié)材料，在路面接縫施工過程中施工溫度降低時，瀝青會迅速改變狀態(tài)而呈現(xiàn)固態(tài)，導(dǎo)致接縫施工中路面處理不均勻。而乳化瀝青正常情況下呈現(xiàn)流動狀態(tài)，路面接縫施工過程中使用乳化瀝青便于施工，同時乳化瀝青擁有較強(qiáng)的粘結(jié)作用[3]。

2.3.2 接縫粘結(jié)材料使用量

不同接縫粘結(jié)材料使用量對高速公路施工影響較大，因此需要選擇最佳粘結(jié)材料使用量。本文研究0.4 kg/m2、0.8 kg/m2、1.2 kg/m2三種接縫粘結(jié)材料使用量，對表4三種接縫材料使用量數(shù)據(jù)結(jié)果取平均值處理，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。不同接縫粘結(jié)材料使用量試驗結(jié)果如圖2所示。

試件疲勞壽命和粘結(jié)強(qiáng)度隨接縫材料使用量的增加而先升高后下降。由圖2可知，接縫材料使用量為0.8 kg/m2時，試件疲勞壽命最大，為40 391次，試件粘結(jié)強(qiáng)度也最大，為2.154 MPa。

這是由于粘結(jié)材料使用量過少，在高速公路路面接縫施工過程中，會導(dǎo)致粘結(jié)層厚度較小，接縫粘結(jié)效果不佳;而粘結(jié)材料使用量過多時，粘結(jié)層厚度較大，車輛反復(fù)在路面行駛，因路面接縫處受力不均勻，也會導(dǎo)致高速公路路面破壞[4]。

2.3.3 接縫粘結(jié)形式

為探究不同接縫粘結(jié)形式對路面接縫施工技術(shù)的影響，本文對表4三種接縫形式數(shù)據(jù)結(jié)果取平均值處理，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。不同接縫粘結(jié)形式試驗結(jié)果如后頁圖3所示。

路面接縫施工使用60°傾斜接縫施工效果最佳。由圖3可知，60°傾斜接縫施工時，試件疲勞壽命和粘結(jié)強(qiáng)度最大，這是因為路面垂直接縫施工時，高速公路高速超車道和應(yīng)急車道在行車荷載作用下，極易發(fā)生二次破壞，而使用60°傾斜接縫施工時，可以增大路面粘結(jié)表面，提高粘結(jié)性能。

3 結(jié)語

為提高高速公路路面接縫技術(shù)施工效率與施工質(zhì)量，本文結(jié)合正交試驗設(shè)計方法，進(jìn)行小梁彎曲疲勞壽命試驗和拉拔試驗，探究接縫粘結(jié)材料種類、使用量及接縫粘結(jié)形式對路面接縫施工技術(shù)的影響，并對其效果展開分析。研究結(jié)果表明：

（1）路面接縫施工使用普通乳化瀝青為最佳粘結(jié)材料，其性能優(yōu)于普通橡膠瀝青和普通基質(zhì)瀝青。

（2）試件疲勞壽命和粘結(jié)強(qiáng)度隨接縫材料使用量的增加而先升高后下降。

（3）路面接縫施工使用60°傾斜接縫施工效果最佳。

參考文獻(xiàn)：

[1]張伊娜，廖 瓊.公路工程瀝青路面施工技術(shù)與質(zhì)量控制[J].中國公路，2018（22）：116-117.

[2]邵珠濤.瀝青路面破損接縫修補(bǔ)措施研究與效果評價[D].成都：西南交通大學(xué)，2018.

[3]魏 琳.城市道路水泥混凝土路面瀝青加鋪層設(shè)計技術(shù)研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2016.

[4]滿新耀.廣西地區(qū)高速公路水泥混凝土路面瀝青加鋪層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究[D].西安：長安大學(xué)，2018.