裂縫衰減式瀝青超薄罩面路用性能解析

李軼

摘 要：對瀝青罩面裂縫機理進行闡述，同時分析瀝青罩面結(jié)構(gòu)力學(xué)特征，并在此基礎(chǔ)上從瀝青混合料改良方法、改良后瀝青混合料路用性能、超薄瀝青罩面技術(shù)要點、瀝青試驗結(jié)果等方面對裂縫衰減式瀝青超薄罩面路用性能進行客觀評價，認(rèn)為改良后的瀝青超薄罩面，抗裂縫性能良好，值得推廣。

關(guān)鍵詞：裂縫衰減式；瀝青超薄罩面；瀝青混合料

現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，高速公路、干線公路及城市道路建設(shè)情況良好，為我國經(jīng)濟發(fā)展帶來更多助力。瀝青材料是多數(shù)路面施工的首選材料，但是路面病害卻比較常見。瀝青罩面是路面改造的主要方法，能夠有效改善舊有公路路面的性能。

1 瀝青罩面裂縫機理

水泥砼路面長期受到車輛荷載作用后，會產(chǎn)生移動，加之受到溫度變化的影響，可導(dǎo)致路基發(fā)生嚴(yán)重變形。變形及移動可產(chǎn)生集中盈利，并且直接作用在與裂縫相對應(yīng)的瀝青罩面上，造成反射性裂縫。反射性裂縫可繼續(xù)擴展，繼而形成剪切裂縫和張開裂縫，嚴(yán)重影響到路面的使用性能，其中剪切裂縫主要是由荷載所致。同時，溫度變化也是裂縫產(chǎn)生的主要因素，當(dāng)溫度下降到一定程度后，水泥砼路面及瀝青罩面會發(fā)生收縮作用，直接導(dǎo)致拉縫位置變形。

2 瀝青罩面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析

傳統(tǒng)意義上的“疲勞強度理論”雖然認(rèn)為車輛重復(fù)性的荷載作用會損傷路面材料性能，切這種損傷具有累積性，但是往往忽略了一個基本事實，即瀝青混合材料自身質(zhì)量缺陷對面罩結(jié)構(gòu)性能發(fā)揮的制約，導(dǎo)致瀝青面罩結(jié)構(gòu)分析存在較大的誤差和不確定性。現(xiàn)階段，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，大量采用斷裂力學(xué)思維，在為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計提供科學(xué)性保障的同時，也使結(jié)構(gòu)分析到達(dá)新的高度。目前，瀝青面罩結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法主要有四種，即靜力學(xué)分析法、有限元分析法、斷裂力學(xué)法及動力學(xué)分法，前三種方法均屬于靜態(tài)荷載下開展的力學(xué)分析。上世紀(jì)六七十年代，斷裂力學(xué)分析方法逐漸被廣泛應(yīng)用在公路路面施工中，并在實際工作中發(fā)揮良好的作用。

3 裂縫衰減式瀝青超薄罩面路用性能設(shè)計與評價

3.1 瀝青混合料改良方法。本研究采用普通瀝青材料，向材料中添加氯丁橡膠，用于改變?yōu)r青材料的性質(zhì)，并根據(jù)試驗結(jié)果判定氯丁橡膠對混合料性能的影響。由于瀝青路面需要長時間暴露在自然環(huán)境下，因此水分對瀝青混合料的影響不可忽視。在水分的長期作用下，瀝青路面容易出現(xiàn)松散、坑槽，嚴(yán)重降低路面使用性能。根據(jù)實際需要，選擇四種配級的瀝青面罩，并采用馬歇爾試驗方法對路面材料的水穩(wěn)定性進行檢驗，試驗條件見表1。

浸水穩(wěn)定度用“NP”來表示），則算法公式為：

NP=NP2/NP1*100%

馬歇爾試驗方法簡單，操作性強，目前已將此方法列入到我國相關(guān)試驗規(guī)程中。從瀝青混合料浸水穩(wěn)定度性能試驗結(jié)果來看，添加氯丁橡膠后的瀝青混合料穩(wěn)定度明顯提高。

3.2 改良后瀝青混合料路用性能分析。通過馬歇爾試驗，進一步確定了四個級配最為恰當(dāng)?shù)挠褪壤Ω鱾€比例組合成的瀝青混合料進行篩選，選擇出性能最佳的級配，并對其水穩(wěn)定性抗裂性進行評價。上述分析結(jié)果顯示，改良后瀝青混合料水穩(wěn)定性良好。在測試混合料水穩(wěn)定性后，還要對進行旋轉(zhuǎn)壓實試驗，將混合料切割成15*7.5*3.8cm大小的試塊，采用環(huán)氧樹脂，將試塊安裝在MTS模具中，對其開展直接性的拉伸試驗，進而準(zhǔn)確模擬反射條件，對反射性裂縫發(fā)生情況進行記錄，結(jié)果顯示：普通瀝青改良后，具有較好的抗反射裂縫性能。

3.3 超薄瀝青罩面技術(shù)要點。本研究查詢權(quán)威文獻，結(jié)合相關(guān)資料，在掌握國內(nèi)外瀝青超薄罩面相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對上述超薄瀝青罩面進行詳細(xì)論論述，進而獲得準(zhǔn)確的試驗數(shù)據(jù)。按照現(xiàn)有設(shè)計規(guī)范，為超薄混合料選擇適宜的級配。嚴(yán)格根據(jù)瀝青混合料組成材料情況，對超薄罩面性能進行分析，掌握面罩級配的主要特征。選擇原材料，并對原材料性能進行相應(yīng)測試，包括粗集料自身性能、密度、堅固性、含水量等。在使用馬歇爾試驗方法時，要首先確定普通瀝青混合級配，進而明確添加材料的劑量及油石比例，為檢驗超薄罩面自身的路用性能夯實基礎(chǔ)。對不同石比例下超薄瀝青罩面的抗裂性進行分析，并在此基礎(chǔ)上對添加氯丁橡膠后混合料自身的抗裂性進行評估，進而準(zhǔn)確判斷瀝青混合料的含量，總結(jié)改性劑與混合料性能之間的關(guān)系。

3.4 瀝青試驗結(jié)果分析。氯丁橡膠屬于“2-氯丁二烯-1.3”乳液發(fā)生聚合作用的主要產(chǎn)物，可采用其制成石油瀝青，被廣泛應(yīng)用在建筑防水施工中，是重要的防水性能材料。氯丁橡膠自身的分子結(jié)構(gòu)具有整齊性，在其分子鏈內(nèi)部分布大量氯原子，由于氯原子直徑較大，因此其分子結(jié)構(gòu)排列比較緊密，抗拉伸強度較高，且抗老化性能良好。與此同時，氯丁橡膠材料在低溫環(huán)境下能夠快速結(jié)晶，在高溫環(huán)境下則發(fā)生逆結(jié)晶反應(yīng)，因此可直接在80℃以上的環(huán)境下實現(xiàn)連續(xù)性使用，且物力性能較好。本研究選擇“A”級道路瀝青，添加氯丁橡膠后，嚴(yán)格按照瀝青混合料試驗相關(guān)要求及規(guī)程，對瀝青混合料開展三項試驗，一是大指標(biāo)試驗，二是密度試驗，三是老化試驗。根據(jù)瀝青路面施工相關(guān)技術(shù)對其性能進行檢驗，檢驗結(jié)果如表2所示：

通過表2可以看出，本研究瀝青試驗結(jié)果符合設(shè)計要求，且各項指標(biāo)滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范，在各項指標(biāo)取值范圍之內(nèi)具有較好的物理特性。

4 結(jié)語

綜上所述，對瀝青混合料進行改良，能夠有效改善瀝青路面性能。在實際路面施工時，要根據(jù)實際情況，慎重選擇增強劑。在裂縫衰減式瀝青超薄罩面設(shè)計的指導(dǎo)下，不斷完善路面施工工藝，全面兼顧細(xì)節(jié)問題，取得最佳效果，延長路面使用年限。

參考文獻

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