龜網(wǎng)裂修復貼材料在國省道路面維修養(yǎng)護中的應(yīng)用

毛宏平

（甘肅省定西公路事業(yè)發(fā)展中心臨洮公路段,甘肅 臨洮 730599）

0 引言

路面龜裂病害是指在車輛荷載的反復作用下，使路面層或穩(wěn)定基層產(chǎn)生較大彎矩，并在其內(nèi)部發(fā)生應(yīng)變和拉應(yīng)力而產(chǎn)生的一系列相互交叉貫通的裂縫，當產(chǎn)生的應(yīng)變和拉應(yīng)力超過材料本身所具有的彈性應(yīng)變極限和抗拉強度極限時，便產(chǎn)生了裂縫。其裂縫將路面分成了不均勻的裂塊，通常塊度大小約為20~50 cm[1]。龜網(wǎng)裂是瀝青道路常見的一種病害之一，具有發(fā)病率高、危害性大以及修復難度較高等特點。龜網(wǎng)裂病害主要是受長期重復荷載作用影響，常見于國省道路。由于國省道路車流量較大，道路面瀝青材料會發(fā)生較為嚴重的擠壓和變形，從而使道路基層承載力不斷下降，導致路面產(chǎn)生形似龜紋的不規(guī)則裂縫，該病害即稱之為龜網(wǎng)裂[2]。道路路面發(fā)生龜裂病害后，如果不對龜網(wǎng)裂道路面進行及時維修養(yǎng)護，不僅會影響車輛的正常行駛，還會大幅降低道路的使用壽命。由于裂紋內(nèi)會由于降雨或降雪融化后積存水分，冬季會因凍融循環(huán)、去冰鹽腐蝕、溫度應(yīng)力以及濕循環(huán)影響而損壞，致使道路表面發(fā)生開裂、脫皮和露石，導致路面出現(xiàn)坑洼不平，再形成更容易積存水分的路面窩心，如此反復，將會徹底破壞路面結(jié)構(gòu)[3]。因此，對路面采取及時有效的維修養(yǎng)護勢在必行。龜網(wǎng)裂修復貼材料是一種新型的道路維修養(yǎng)護材料，它主要是由級配玄武巖碎石和高分子改性瀝青組合而成。龜網(wǎng)裂修復貼材料成本比較低，操作比較簡單以及對路面裂縫的維修養(yǎng)護效果也比較好，因此被廣泛地運用在道路路面的養(yǎng)護施工中。為此，該文對龜網(wǎng)裂修復貼材料在國省道路路面維修養(yǎng)護中的具體應(yīng)用展開研究分析。

1 工程概況

此次研究以貴州省某國省道的路面維修養(yǎng)護工程為背景，該國省道長度為35.41 km，寬度為19.46 m，道路位于城區(qū)周邊，車流量比較高，距今為止已經(jīng)通行達25年之久。由于一直未對其進行有效養(yǎng)護維修，道路面分別出現(xiàn)比較嚴重的老化現(xiàn)象，特別是裂痕、車轍和龜網(wǎng)裂等病害問題居多。其中，龜網(wǎng)裂病害存在最為嚴重，龜網(wǎng)裂深度一般達到了5.16~13.64 mm，寬度范圍也為1.35~6.86 mm，總面積約為5 646.25 m2，部分路段已經(jīng)嚴重影響到道路的正常通行。根據(jù)道路路面病害的實際情況，擬主要采用龜網(wǎng)裂修復貼材料對路面進行維修養(yǎng)護，修復并延緩龜網(wǎng)裂病害對路面的侵蝕惡化。

2 基于龜網(wǎng)裂修復貼材料的國省道路面維修養(yǎng)護

對于路面已經(jīng)出現(xiàn)嚴重龜裂或已出現(xiàn)松散脫落的油面層時，可以對其進行清除處理。如果路面基層沒有發(fā)生大的病害變化，則可適當處理路面基層后再重新恢復油面層即可。對于其他龜裂情況，如果未出現(xiàn)松散脫落的現(xiàn)象，大面積龜裂處可采用灑油法處理，小面積龜裂處可直接采用刷油法處理，用油量一般控制在0.8% km/m2左右，處理完成后需要再撒一層砂至路面，以防止車輪將油帶走。其中，灑油和刷油處理的目的都是為了封住路面裂縫，防止表面水滲入路面基層。嚴重龜裂時可刷油兩次，直至裂縫不再滲水[4]。

2.1 路面處理及準備工作

為了保證道路面的維修養(yǎng)護質(zhì)量，在維修養(yǎng)護施工之前要做好路面的清潔處理工作，將待維修養(yǎng)護的路面上樹葉、垃圾等清理干凈，特別是路面病害位置，要使用IHFA-AT84 吹風機將道路面病害內(nèi)的灰塵等雜質(zhì)吹干凈，使龜網(wǎng)裂修復貼材料能夠與道路路面更好地產(chǎn)生貼合效應(yīng)。路面清理干凈后，準備維修養(yǎng)護施工中所需要使用的機器設(shè)備與材料，其中機械設(shè)備包括ROUA-A7R7攪拌機、IYRB-A4F14 壓路機、WIRY-AF78 烘干機、RIQYU-CA47 加熱機；材料需要準備高分子改性瀝青、玄武巖碎石以及IYFA 修復劑，其中玄武巖碎石來自附近碎石場，粒徑范圍為0.45~5.85 mm[5]。

考慮到高分子改性瀝青性能會影響到龜網(wǎng)裂修復貼材料性能，在進場施工前要對瀝青材料各方面指標進行指標檢測。規(guī)范要求國省道路面高分子改性瀝青針入度要在35~65 mm 之間，針入度指數(shù)要大于零。瀝青軟化度最低不能小于65.45 R&B/℃，材料閃點最低不能小于250 COC/℃，材料延度最低不能小于30 cm，瀝青30 ℃彈性恢復最小不能小于78%，瀝青溶解度最低不能小于95%，瀝青運動黏度最高不能大于3.25 Pa，瀝青48 h 軟化點差最高不能大于3.12 ℃。經(jīng)檢測該工程使用的高分子改性瀝青以上各項指標均符合規(guī)范要求。

2.2 龜網(wǎng)裂修復貼材料鋪貼

將準備好的高分子改性瀝青、玄武巖碎石料以及修復劑制備成龜網(wǎng)裂修復貼材料，玄武巖碎石級配設(shè)計如下：細集料粒徑為0.45~1.86 mm，粗集料粒徑為4.35~5.85 mm，細集料、粗集料和修復劑按照5 ∶2 ∶1 的比例將其投入到ROUA-A7R7 攪拌機中，并對其進行充分攪拌，將攪拌后的玄武巖碎石料倒入模具中，厚度一般應(yīng)控制在8.5 mm，再將高分子改性瀝青倒入玄武巖碎石料之上，瀝青厚度應(yīng)控制為4.5 mm，完成對網(wǎng)裂修復貼的制備[6]。為了保證修復貼內(nèi)的水分不易蒸發(fā)而降低修復貼性能，還需要在改性瀝青的上方覆蓋一層塑料薄膜。利用制備好的龜網(wǎng)裂修復貼材料對病害路面進行修復。龜網(wǎng)裂修復貼結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 龜網(wǎng)裂修復貼材料結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1 所示，在鋪貼龜網(wǎng)裂修復貼材料之前，要將攪拌均勻的玄武巖碎石料倒入龜網(wǎng)裂縫之中，使用專用的夯實工具對裂縫內(nèi)的碎石料進行夯實處理，使其能夠與道路路基保持持平狀態(tài)。再根據(jù)路面上龜網(wǎng)裂病害形狀、大小對制備好的龜網(wǎng)裂修復貼材料進行裁剪，將裁剪后的修復貼材料卷鋪到裂縫病害位置。為了使修復貼材料與道路更好地貼合在一起，在卷鋪過程中要使用RIQYU-CA47 加熱機對材料進行加熱處理，以使其具有較高的黏性。對于裂縫病害較深的區(qū)域，可以通過鋪設(shè)多層修復貼材料的方式進行修復。需要注意的是，在每鋪設(shè)完一層修復貼材料后要將修復貼表面的塑料薄膜撕掉，再在其基礎(chǔ)上進行疊鋪。為了保證龜網(wǎng)裂修復貼材料鋪貼質(zhì)量，在施工過程中還要做好接縫處理工作。龜網(wǎng)裂修復貼材料與道路周邊要預留10~15 mm 接縫，在相接縫處注入高分子改性瀝青，使用IYRB-A4F14 壓路機對鋪貼龜網(wǎng)裂修復貼材料后的路面進行反復碾壓，使養(yǎng)護路面與周圍路面持平。對于沒有達到路面高度的區(qū)域，要使用龜網(wǎng)裂修復貼材料繼續(xù)進行找平修復，直至修復路面高度與周圍路面高度相同為止。隨后使用WIRYAF78 烘干機對鋪貼的龜網(wǎng)裂修復貼材料進行烘干處理。工程完成3 d 后，還要對維修區(qū)域進行灑水養(yǎng)護處理，使路面能夠保持光滑平整，路面龜網(wǎng)裂修復貼性能指標如表1 所示。

表1 路面龜網(wǎng)裂修復貼性能指標表

3 路面維修養(yǎng)護效果檢測

為了檢驗以上國省道路面維修養(yǎng)護方案的可靠性，選擇低溫抗裂性能與高溫抗變形性能作為路面維修養(yǎng)護效果評價指標，再對其開展具體實驗。由于道路在低溫或者高溫環(huán)境下容易發(fā)生變形，從而生成車轍、網(wǎng)裂等病害。根據(jù)《國省道路工程維修養(yǎng)護材料試驗規(guī)程》（JLFE20—2014）的規(guī)范要求，對國省道路面進行低溫彎曲試驗，試驗環(huán)境溫度要求小于5 ℃。選擇5 條長度為500 m 的道路路面作為試驗對象，運用IHFA-A5T8 碾壓機在維修養(yǎng)護路面上在同一方向上來回碾壓不少于5 次，再更改行駛方向來回碾壓15 次，碾壓機行駛速度要求保持在20 km/h，采取勻速碾壓的方式進行。待碾壓完成后，再使用IYRRA58R 測量儀、標度尺等測量設(shè)備對道路路面的擾度、最大荷載、抗彎拉強度以及最大彎拉應(yīng)變進行測量檢測，根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算道路的破壞能，從而反映道路路面的實際低溫抗裂性能，其計算公式如下：

式中，r——道路破壞能；ε——道路應(yīng)力峰時的應(yīng)變；ρ——道路抗彎曲強度。利用上述公式計算出試驗道路的破壞能并對試驗數(shù)據(jù)進行記錄，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 維修養(yǎng)護路面低溫彎曲試驗結(jié)果

從表2 可以看出，應(yīng)用龜網(wǎng)裂修復貼材料維修氧化的道路擾度比較小，相關(guān)規(guī)范要求國省道路擾度不能超過10 mm，最大荷載不能小于1 000 N，養(yǎng)護道路最大擾度僅為0.52 mm，最大荷載可以達到1 645.45 N，該兩項指標均符合規(guī)范要求。其次，相關(guān)規(guī)范要求國省道路低溫抗彎拉強度最小不能低于10 MPa，最大彎拉應(yīng)變不能超過10 000 Pa，維修養(yǎng)護道路低溫抗彎拉強度最大值為18.47 MPa，最大彎拉應(yīng)變僅為6 512.45 Pa，該兩項指標也符合規(guī)范要求；此外，維修養(yǎng)護道路破壞能也比較高，平均值為10.59 kJ/m3，說明應(yīng)用龜網(wǎng)裂修復貼材料維修養(yǎng)護道路具有較強的低溫抗裂性能。

為了進一步驗證道路維修養(yǎng)護質(zhì)量，再對維修養(yǎng)護道路開展高溫變形試驗。試驗環(huán)境溫度要求高于30 ℃，利用碾壓機對維修養(yǎng)護道路路面進行反復碾壓，行駛速度應(yīng)為40 km/h，碾壓時間為48 h。在試驗過程中要詳細記錄道路車轍變形情況，使用IOUH 軟件計算道路的動穩(wěn)定性，將其作為道路高溫抗變形性能評價指標，如果動穩(wěn)定性越高，就表明道路高溫抗變形性能越好。相關(guān)規(guī)范要求道路動穩(wěn)定性要大于2 400 次/mm，將其作為標準，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制道路高溫變形試驗結(jié)果如圖2 所示。

圖2 高溫變形試驗結(jié)果圖

從圖2 可以看出，應(yīng)用龜網(wǎng)裂修復貼材料維修養(yǎng)護的道路動穩(wěn)定度較高，最大值可以達到4 869 次/mm，最小值僅為4 356 次/mm，其平均動穩(wěn)定度為4 568 次/mm，都符合規(guī)范標準的要求，證明應(yīng)用龜網(wǎng)裂修復貼材料對道路路面進行維修養(yǎng)護，切實提升了路面的低溫抗裂性能與高溫抗變形性能，具有良好的養(yǎng)護效果。

4 結(jié)語

綜上所述，該文以貴州省內(nèi)某國省道路面的維修養(yǎng)護為例，對龜網(wǎng)裂修復貼材料在路面維修養(yǎng)護中的應(yīng)用進行了研究分析，驗證了該材料在路面維修養(yǎng)護工程中應(yīng)用的可行性，對豐富同類道路路面的維修養(yǎng)護施工提供了借鑒和參考，也對道路路面的維修養(yǎng)護質(zhì)量和技術(shù)水平起到一定的促進作用。