公路半柔性路面材料路用性能分析研究

史亞峰

摘要：針對傳統(tǒng)道路存在的車轍、低溫開裂等問題，介紹了一種半柔性路面材料，其主要采用A、B型2種灌漿料完成半柔性路面材料的制備。為提升該材料的路用性能，對其進行不同時間的養(yǎng)護;利用性能測試的方式對半柔性路面材料的路用性能進行研究。半柔性路面材料具有良好的灌注性能、水穩(wěn)定性以及抗高溫變形等性能，將其應用于實際路面施工建設中，有利于提升路面施工的整體經濟效益。

關鍵詞：半柔性路面材料;灌漿材料;路用性能;性能測試

中圖分類號：U416.2 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2022）07-0126-03

Analysis and research on road performance of semi-flexible pavement materials

SHI Yafeng

（Beijing Urban Construction Design & Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 100037，China）

Abstract：Focusing on the traditional road rutting， low temperature cracking and other problems， this study introduces a semi-flexible pavement material， two grouting materials of type A and B are used to complete the preparation of semi-flexible pavement material.In order to improve the road performance of the material， the pavement material is maintained in different time. The pavement performance of semi-flexible pavement material is studied by means of performance test. The semi-flexible pavement material has good perfusion performance， water stability and high temperature deformation resistance， etc. The application of the material in actual pavement construction is beneficial to improve the overall economic benefit of pavement construction.

Key words：semi-flexible pavement materials; grouting material; road performance; performance test

隨著我國經濟的不斷增長，國家越來越重視道路交通的施工建設，對高等級公路路面性能的要求也越來越高。傳統(tǒng)路面主要包括瀝青和水泥路面，在外界惡劣環(huán)境的干擾下，2種路面材料均易出現車轍、低溫開裂等現象，如何有效解決傳統(tǒng)道路存在的問題成為人們關注的焦點之一。本研究提出一種半柔性路面材料，并對該材料的性能進行測試，驗證其性能的優(yōu)劣;將其用在公路建設中，有利于提升公路施工建設的經濟效益。

1公路灌注式半柔性路面材料制備

半柔性路面材料主要由瀝青混合料及灌漿材料共同組成。

本研究為驗證半柔性路面材料的性能，采用A、B型2種灌漿料完成半柔性路面材料的制備，對該路面材料進行不同時間的養(yǎng)護，以此提升半柔性路面材料的性能，并將半柔性路面材料與3種常規(guī)瀝青路面材料進行對比分析。3種常規(guī)瀝青路面材料包括SMA-13、AC-13C和SUP-13[1]。

1.1半柔性路面材料試件制備

由于灌漿材料流動性較高，需要在30 min內將灌漿材料灌注于半柔性路面材料中。為此，本研究采用振動下滲法完成灌漿材料的灌注，并按照規(guī)范要求完成半柔性路面材料試件的制備，待制成的試件完全冷卻后，對該試件進行脫模。為驗證半柔性路面材料的不同性能，分別制備成型馬歇爾、車轍板以及旋轉壓實等試件。試件制備完畢后，采用保鮮膜或者透明膠帶將試件的四周完全密封，僅留出一個未封閉的面進行灌漿，該方式可有效防止試件內漿液滲出。將試件放置于水泥振動臺上端，啟動水泥振動臺，采用邊震動邊灌漿的方式完成半柔性路面灌漿，直至漿體無明顯下滲后，關閉水泥振動臺，清理試件表面多余的漿體，使試件不受外界環(huán)境的干擾，有利于保證試驗結果的精準度。試件凝固時間達一天后，將脫模后的試件放入溫度為20 ℃、濕度為90%的標養(yǎng)室進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間到達規(guī)定齡期后，即為試件制備成功，對該試件進行性能測試即可[2]。

1.2地聚合物灌漿量確定

為檢驗半柔性路面材料內瀝青混合料級配的合理性，將灌注率作為檢驗瀝青混合料級配的重要指標，同時灌注率對半柔性路面材料的性能具有重要影響。為此本研究對半柔性路面材料內瀝青混合料的連通孔隙率進行計算，連通孔隙率實際上指的是瀝青混合料中存在的空隙，連通孔隙率的數值可直接決定灌漿材料的體積，該數值越大，可表明瀝青混合料的可填充性能越強。半柔性路面材料內瀝青混合料的連通孔隙率計算公式為：

試件完成灌漿操作一天后，對試件表面多余的漿體進行清理，以此保證試件表面的平整性。試件清理完畢后，完成試件灌注率的計算，其計算公式為：

通過對半柔性路面材料的灌注率進行測試可知，該材料內部瀝青混合料含有閉口空隙，對地聚合物灌漿材料的灌注具有一定影響，但是灌注率仍可達到90%。該數據表明地聚合物可提升半柔性路面材料的填充性，有利于改善半柔性路面材料的灌漿效果。

2公路半柔性路面材料路用性能的研究

2.1半柔性路面材料的高溫穩(wěn)定性

本研究為驗證半柔性路面材料的高溫穩(wěn)定性，利用車轍試驗對該材料進行性能測試。在該材料高溫穩(wěn)定性試驗開始之前，應對半柔性路面材料進行準備工作。首先完成車轍板試件的灌漿，灌漿操作完畢后，將車轍板試件靜置1 d，并完成車轍試件的脫模養(yǎng)護，直至標準齡期后，對車轍試件進行裝模，全部準備工作均完畢后，即可開始車轍試驗。試驗過程中將溫度控制在60 ℃，輪壓為0.7 MPa，SFP-13瀝青混合料車轍試驗結果如圖1所示[5]。

由圖1可知，B型灌漿材料的性能最優(yōu)，2種灌漿材料的高溫性能均與標準齡期之間呈正比關系變化，隨著標準齡期的不斷增長，可使材料的高溫性能得到改善。產生該現象的主要原因：齡期的增加可使材料強度不斷增長，有利于試驗初期減小車轍的深度，并提高半柔性路面材料的動穩(wěn)定度。在試驗后期的地聚合物強度的增長速度逐漸放緩，此時材料的動穩(wěn)定度趨于穩(wěn)定狀態(tài)。采用對比分析的方式對半柔性路面材料和常規(guī)瀝青路面材料進行比較可知，半柔性路面材料的性能明顯優(yōu)于普通材料，當試驗齡期達到7 d時，該材料的動穩(wěn)定度超過常規(guī)材料的2倍，由此可證明半柔性路面材料的高溫穩(wěn)定性符合試驗要求。由于半柔性路面材料內灌注了地聚合物灌漿材料，可有效填補半柔性路面材料間存在的孔隙。隨著灌漿材料的不斷灌入，使半柔性路面材料的結構更加密實，有利于降低半柔性路面材料對溫度的敏感性，通過該方式即可提升半柔性路面材料的抗高溫變形能力[6]。

2.2半柔性路面材料低溫抗開裂性

本研究為驗證半柔性路面材料的低溫抗開裂性，利用低溫小梁彎曲試驗對該材料進行性能測試。在試驗開始之前，應對半柔性路面材料進行準備工作。首先完成低溫小梁彎曲試件的灌漿，等待試件靜置1 d后，將其切割成多個試件，對其進行脫模養(yǎng)護。全部準備工作均完畢后，即可開始低溫小梁彎曲試驗。試驗的溫度應控制在-10 ℃、加載速率為50 mm/min;SFP-13瀝青混合料低溫小梁彎曲試驗結果如圖2所示[7]。

由圖2可知，B型灌漿材料的性能最優(yōu)，兩種灌漿材料的低溫抗開裂性均與標準齡期之間呈正比關系變化，隨著標準齡期的不斷增長，可使材料的低溫抗開裂性得到改善。采用對比分析的方式對半柔性路面材料和常規(guī)瀝青路面材料進行比較可知，半柔性路面材料的抗彎拉強度較強、最大彎拉應變能力遜于常規(guī)瀝青路面材料，產生該現象的主要原因：半柔性路面材料內部含有較高含量的地聚合物，該地聚合物實際上是一種剛性材料，將地聚合物應用于半柔性路面材料的制備，可有效提高半柔性路面材料的可填充性以及剛度。隨著半柔性路面材料剛度的不斷增強，在一定程度上可降低該材料的變形能力，使該材料在低溫環(huán)境下易出現開裂現象;但是B型灌漿材料屬于一種有機聚合物乳液，該材料在性質方面趨近于瀝青，可與瀝青混合料之間充分融合。由此可知，B型灌漿材料的界面強度優(yōu)于A型[8]。

2.3半柔性路面材料的水穩(wěn)定性

本研究為驗證半柔性路面材料的水穩(wěn)定性，利用浸水馬歇爾試驗及凍融劈裂試驗對該材料進行性能測試。在測試開始前，對灌漿后的試件養(yǎng)護至標準齡期。由測試結果可知，該材料的殘留穩(wěn)定度高達100%，可滿足設計要求，主要原因：將試件置于溫度為60 ℃的水中浸泡，試件中地聚合物在高溫環(huán)境下快速反應，試件表面出現凝結硬化現象，由此提升該試件的殘留穩(wěn)定度。隨著齡期的不斷增長，在一定程度上可提高試件的水穩(wěn)定性。通過對試件的凍融劈裂強度比進行分析可知，將材料放置于冰箱內存儲18 h，地聚合物的強度不斷增長，這有利于提高該材料的水穩(wěn)定性。綜合半柔性路面材料水穩(wěn)定性能的2項指標，在后期對半柔性路面材料進行制備時，為最大限度地提升半柔性路面材料的水穩(wěn)定性，應保證灌漿量的充足。

3結語

本研究對半柔性路面材料和常規(guī)瀝青路面材料進行比較可知，半柔性路面材料的性能明顯優(yōu)于普通材料。半柔性路面材料具有良好的灌注性能、水穩(wěn)定性以及抗高溫變形等性能，將該材料應用于實際路面施工建設中，有利于提升路面施工的整體經濟效益。

【參考文獻】

[1]顧曉燕，李令喜，成志強.半柔性路面水泥基灌漿材料流動性能研究[J].公路. 2017（7）：280-285.

[2]鐘科，陳波，蔣恩貴，等.灌注式半柔性路面材料研究與應用綜述[J].中外公路. 2017（2）：232-235.

[3]田利民.半柔性路面材料級配及路用性能研究[J].公路交通科技（應用技術版）. 2017（10）：81-84.

[4]包惠明，葉騰飛，遲恩濤，等.RAP摻量對半柔性路面路用性能的影響[J].華僑大學學報（自然科學版），2021（1）：56-61.

[5]陳遠遠.灌入率對濕熱地區(qū)半柔性材料路用性能的影響[J].山東理工大學學報（自然科學版）. 2021（1）：76-81.

[6]朱劍南，熊子佳，劉子煬，等.半柔性路面材料性能研究及其在重載交通道口的應用[J].江蘇建筑， 2021（3）：95-97.

[7]鐘科，陳波，蔣恩貴，等.灌注式半柔性路面材料研究與應用綜述[J].中外公路，2017（2）：232-235.

[8]謝若奇，吳曠懷，蔡旭，等.專用砂漿半柔性路面材料及其工程應用研究[J].中外公路，2017（3）：201-205.