保水降溫半柔性路面材料性能分析

文/陳峰 南京雨花建設(shè)發(fā)展有限公司 江蘇南京 210000

隨著城市化不斷發(fā)展，城市人口不斷增加，不透水建筑面積與排熱機(jī)器不斷增多，造成地面的滲水能力降低，破壞了城市熱平衡能力，從而導(dǎo)致路面無(wú)法釋放熱量。因此，為了有效提升城市的散熱能力，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，保水降溫路面已經(jīng)成為了城市化建設(shè)中必然應(yīng)用的路面。

1、保水降溫半柔性路面材料的配比

1.1 原材料

選擇吸水能力強(qiáng)和孔隙率大的保水劑，砂漿選擇硅酸鹽水泥、細(xì)砂以及Ⅱ級(jí)粉煤灰制成。瀝青混合材料應(yīng)用A 級(jí)70 號(hào)的基質(zhì)瀝青，石灰?guī)r碎石的粗集料，石屑的細(xì)集料，礦粉的填料所制成。以上材料的性質(zhì)JTGF40-2017（《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》）的技術(shù)要求。

1.2 保水水泥砂漿

水泥砂漿的構(gòu)成為礦粉、硅鹽水泥、水以及外加劑等等，且必須符合半柔性路面施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中流動(dòng)度應(yīng)保持在10-14/s，在養(yǎng)生6d 的環(huán)境下抗折強(qiáng)度應(yīng)高于2.0MPa，抗壓強(qiáng)度保持在10-30MPa。經(jīng)過配比，保水砂漿中的水、細(xì)砂、保水劑、水泥、礦粉的配比為68.5：20：2：41.5：10，能夠使砂漿具有27.67%的保水率[1]。

1.3 瀝青混合材料

保水降溫半柔性路面材料（以下簡(jiǎn)稱為路面混合材料）為骨架密實(shí)性結(jié)構(gòu)，瀝青混合材料為骨架空隙性結(jié)構(gòu)，即在建構(gòu)骨架時(shí)為水泥砂注入提供充分的空隙。這種路面結(jié)構(gòu)的膠結(jié)能力較強(qiáng)，根據(jù)砂漿的流動(dòng)性填充骨架空隙。瀝青混合材料直接影響著半柔性路面的力學(xué)性能。所以在設(shè)計(jì)瀝青混合材料時(shí)要充分體現(xiàn)出混合材料的體積性能（主要為空隙率），增強(qiáng)其路用性能[2]。半柔性路面設(shè)計(jì)瀝青混合材料的空隙率應(yīng)保證在205-25%,其中應(yīng)用4.0%左右的瀝青，具體為瀝青混合材料的相對(duì)密度應(yīng)高于1.9，空隙率保持在20%-25%，兩面各擊實(shí)50 次，油石比保持在3.0%-5.0%，穩(wěn)定度應(yīng)高于3.0kN，流值保持在20-50/0.1mm。

2、保水降溫半柔性路面材料性能

2.1 高溫穩(wěn)定性

相較于普通的瀝青混凝土，路面混合材料的高溫穩(wěn)定性更高。普通的瀝青混合材料具有1000 次/mm 的動(dòng)穩(wěn)定度，路面混合材料具有12000/mm，由此可知路面混合材料的高溫抗車轍的性能較為良好。從動(dòng)穩(wěn)定度及車轍深度方面等方面，均可以了解到路面混合材料具有良好的高溫穩(wěn)定性[3]。普通的瀝青混合材料內(nèi)高溫穩(wěn)定性指的是在高溫情況下混合材料抗變形流動(dòng)及剪切的性能，在其中加入水泥，會(huì)增強(qiáng)路面混合材料的剛性，加強(qiáng)抗變形流動(dòng)及剪切的性能，從而增強(qiáng)抗車轍的性能。

2.2 低溫抗裂性

目前，對(duì)于路面混合材料的低溫抗裂性能并不具備統(tǒng)一化的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在試驗(yàn)過程中通常采取低溫彎曲的試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)規(guī)范化規(guī)定，在成型車轍內(nèi)灌入漿體，在養(yǎng)生14d 后，將其切割為棱柱體，在-10℃的溫度情況下進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果為：在基體空隙率為22%時(shí)，抗彎拉強(qiáng)度為5.19MPa，最大彎拉應(yīng)變?yōu)?97με,彎曲勁度模量為5869MPa，應(yīng)變能的密度為2269/（J·m-3）；在基體空隙率為25%時(shí)，抗彎拉強(qiáng)度為6.35MPa，最大彎拉應(yīng)變?yōu)?375με,彎曲勁度模量為4612MPa，應(yīng)變能的密度為3933/（J·m-3）；在基體空隙率為28%時(shí)，抗彎拉強(qiáng)度為55.30MPa，最大彎拉應(yīng)變?yōu)?051με,彎曲勁度模量為5320MPa，應(yīng)變能的密度為2602/（J·m-3）。通常瀝青混合材料的低溫破壞過程是能量消耗的過程中，其中的彈性應(yīng)變能就會(huì)變多，也就是應(yīng)變能的密度增多，破壞過程中需要更多的能力，低溫抗裂性也會(huì)加強(qiáng)。

2.3 水穩(wěn)定性

根據(jù)對(duì)水穩(wěn)定性的相關(guān)了解可知，隨著瀝青混合原料的空隙率不斷增大，路面混合材料的浸水殘留穩(wěn)定度以及凍融劈裂強(qiáng)度也會(huì)增大，水穩(wěn)定性也隨之提升。其原因在于在灌入保水砂漿的品質(zhì)相同的情況下，隨著瀝青混合材料的空隙率增加，保水砂漿的灌入量也會(huì)增多，路面混合材料的抗水損害的性能也會(huì)越好[4]。

2.4 抗疲勞性能

根據(jù)路面彈性層狀的分析可知，瀝青的厚度超過12.6cm 時(shí)在重復(fù)荷載的情況下，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度較快，最終導(dǎo)致路面斷裂，這個(gè)過程與應(yīng)力控制模式中的疲勞試驗(yàn)相符。美國(guó)的研究人員通過應(yīng)變控制模式對(duì)瀝青面層的厚度進(jìn)行了預(yù)估及修正，但得出的結(jié)論為試驗(yàn)中最好的疲勞壽命材料，在實(shí)際應(yīng)用過程中的疲勞壽命最差。所以，在試驗(yàn)過程中主要應(yīng)用的方式為應(yīng)力控制加載，其主要是對(duì)于23%的空隙率及級(jí)配中值的路面混合材料進(jìn)行了四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，得出有效的結(jié)果。根據(jù)結(jié)果可知，保水降溫的半柔性路面不能運(yùn)用在重載交通的道路中。

2.5 保水性能

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，保水降溫半柔性路面材料具有較高的高溫穩(wěn)定性，其穩(wěn)定度高于12000 次/mm。在路面施工中的評(píng)價(jià)指標(biāo)為浸水24 小時(shí)的路面保水量和路面灑水8 小時(shí)的降溫參數(shù)。且在城市建設(shè)中可以廣泛應(yīng)用保水降溫半柔性路面材料，不僅能夠改善城市的生態(tài)結(jié)構(gòu)，還能改善城市生活環(huán)境。