混凝土沥青混凝土路面坑槽病害分析

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摘要：首先阐述了混凝土乳化沥青路面坑槽病害冷施工维修后的持久性实验测试方法，包括修补材料持久性实验测试方法和修补后坑槽整体持久性测试方法，然后对界面材料持久性实验成果进行分析，主要对拔拉实验成果和界面材料健康周期预测进行了分析。最后进行了坑槽修补后整体持久性实验，望通过以上研究能为同类工程提供借鉴。

关键词：沥混路面；坑槽病害；冷施工补修；修后持久性

修补坑槽所用材料，其与原混凝土乳化沥青路面坑槽壁原材料间的附着力和相容性影响较大，从而降低坑槽修补的持久性。因此有必要从修补界面所用材料和恢复坑槽的整体黏结持久性两方面探究路面坑槽补修持久性技术。针对前者，本研究开展相关材料试验，以融冻循环承受频次和抗拉应力强度，对循环融冻反应和层间伸拉能力进行评估；针对后者，对所制作的混合车辙板，在30℃下开展了浸胶和车辙实验，以车辙最大深度、车辙发展速率以及动态稳定性开展相关评估，以探讨加强公路乳化沥青路面冷施工修补坑槽的持久性技术为同类公路养护工程借鉴应用，提供研究和技术参考。

1检测坑槽修补后持久性的实验测试方法

1.1修补材料持久性实验测试方法

将各种材料模制成两组6n（n≥4）个试品，其中界面干燥的为一组，界面潮湿的为另一组。每组3n个样本分为n组，分别对应开展循环1，2，3……n次融冻过程。试样表面水分彻底挥发后，在室温15℃下开展层间拔拉实验。

1.2修补后坑槽整体持久性测试方法

坑槽修补后整体持久性研究，其试件成型过程具体见图1所示，车辙实验的温度选择，首先开展60℃的非水浸式橡胶轮胎碾压制实验。先选择有最优强度功效的冷填补料C作为冷填补复合料，并选择黏合剂A作为界面材料。除将车辙实验用车辙板和实验模具在60℃的烘箱中预热约5h，胶轮碾压实验用车辙板和实验模具在60℃水浴中均浸泡5h之外，实验方法与前述方法基本等同。然后分别开展车辙实验和橡胶轮胎浸湿碾压实验。混合车辙板测试过程中，在60℃时被严重损坏。故可以推断，无论其是否浸水，冷补材料在60℃下都无法得到可靠稳定的测试结果。联系雨季或冬季现场测试的可操作性，本研究将测试温度设定为30℃，以使测试成果更贴近工程测试实际。

2界面材料持久性实验成果分析

2.1拔拉实验成果分析

依据前述方法，在不同的融冻频次后，对3种界面材料，即对轻质沥青、乳化沥青和黏结剂A开展层间拔拉实验。依据测试结果，得出各材料随融冻频次变化的抗拉强度演变曲线，具体见图2和图3。图2和图3揭示，伴随融冻时间的加增，3种材料曲线均呈现降低趋势，其中变性乳化沥青的降幅为最大，其次是轻质沥青和黏结剂A。当黏合剂A融冻一次后，其伸拉强度呈上升趋势，然后开始降低，这是由于黏合剂A自身对水分的敏感性较低，而且在60℃水温下其固化强度获得了提高。变性乳化沥青在第4次融冻循环过程后，显示出不可逆的破坏，故无法得到测试数据。相反，通过轻质沥青和黏合剂A在4个融冻循环后，仍保持一定的抗拉强度，黏合剂A的抗拉强度在湿润条件下是轻质沥青的3.74倍。3种材料的伸拉强度在干湿界面条件下大大降低。4个干燥条件的融冻循环过程后，3种材料的伸拉强度分别减少了60.9％、100％和31.8％。而潮湿条件中则分别降低70.8%、100%和33.8%，显示材料的持久性受融冻循环的影响很大，而湿界面会使伸拉强度降低更大。在故障率方面，界面潮湿状况与干燥状况相比略有加增。平均抗拉强度干燥条件下的降低率为：0.021MPa/次、0.037MPa/次和0.017MPa/次，基于潮湿条件，则降低率分别为0.022MPa/次、0.038MPa/次和0.017MPa/次。

2.2界面材料健康周期预测分析

借助二次抛物线拟合回归，分析了界面材料潮湿条件下的融冻时间与伸拉强度的关系，进而判断界面材料的健康应用周期及其功效的降低趋势。拟合方程如公式（1）所示。考虑到变性乳化沥青经融冻4次后已经被破坏，依据其发展趋势，取c=0。拟合曲线见图图4曲线状态揭示，在抗拉强度上，伴随融冻时间的加增，3种材料呈现不同的变动趋势，抗拉强度在融冻3次之前，变性乳化沥青降低最快，但是在融冻3次以后，黏合剂A仍保持高伸拉强度，分别为变性乳化沥青和轻质沥青的5.23倍和2.79倍。经历4次融冻后，黏合剂A的伸拉强度仍保持为轻质沥青的3.74倍，而且在整个融冻循环过程中黏合剂A的伸拉强度始终优于其他两材料。其回归方程的推算显示，在三次冻融之前，结合剂A的降低率基本等于轻质沥青的降低率，然后逐步高出轻质沥青的降低率。然而，通过四次冷冻和融化后，黏合剂A的伸拉强度仍远高出轻质沥青，所以能够预测，其可以承受的冷冻和融化循环过程频次相比轻质沥青和变性乳化沥青要大得多。总之，在3种界面材料中，黏合剂A的持久性最优，其次是轻质沥青和变性乳化沥青，建议界面材料要能够经受至少4次的融冻循环过程，其抗拉强度在四个融冻循环过程后的强度不小于0.1MPa。

3坑槽修补后整体持久性实验

依据前述测试方法，在湿界面条件下将乳化沥青，轻质沥青，黏结剂A和3种冷补复合物组合，最后比较所选组合，在潮湿和干燥条件下做持久性比较。

3.1水浸胶轮碾压实验

在试验温度30℃，42次/min的速率，轮压0.7MPa，对前述成型的混合车辙板开展水浸胶轮碾压实验。在水分和温度的共同影响下，3种冷补乳化沥青复合料的车辙深度发展都比较快，在碾压初期迅速发展，但在碾压形变达一定程度后逐步减慢。车辙最大深度为当车辙深度不再伴随滚动频次的加增而显著变化时的车辙深度，或为车辙深度在加增过程中的显著变化点。测试后，应用游标卡尺对其开展检测。检测方法是：沿着车辙中间的轮迹带以每5cm的间隔取3个点，并检测均值。车辙发展速率定义为车辙最大深度跟对应车辙形变所需的碾压频次之比。从试验结果可以发现，当不同类型的界面材料与冷补片C结合应用时，3种混合板的车辙最大深度与车辙发展速率差异不大，只有在界面黏结剂A组合冷填补料C时，其车辙最大深度和与车辙发展速率最小，与乳化沥青相比分别减少了27.8％和52.8％。当将不同的冷补材料与黏合剂A结合应用时，发现两个指标间存在显著差异，而且冷填补料C比冷填补料A与冷填补料B有很大优势。与冷填补料B相比，冷填补料C的车辙最大深度和车辙发展速率分别减少了50％和86.9％。可以发现，当将3种冷补片材料在30℃的水中用橡胶轮滚压时，冷填补料C和黏合剂A的组合有最优的综合功效。

3.2非水浸胶轮碾压实验

对同样前述成型的混合车辙板，在30℃温度下，以碾压速率42次/min，轮压0.7MPa，开展非水浸胶轮碾压实验。实验显示，当采取冷补沥青复合料的同时，各材料混合车辙板的动稳定度以黏结剂A为最大，比乳化沥青存在9.8％增强，大约比轻质沥青存在3.5％得增强。在界面材料等同条件下，3种冷贴材料的混合车辙板的动态稳定性差异很大，其中冷补材料C最大，分别是冷填补料A和B的2.1倍和1.2倍。显示由黏合剂A和冷补材料C组合制成的混合车辙板有最优的动态稳定性。总之，冷贴剂C有良好的耐车辙性，而且黏合剂A亦有良好的黏合功效。两种材料的组合在所有材料组合中功效最好，其评估指标显著优越，进而大大增强了凹坑和沟槽的持久性，这与以前的冷填补料比较测试结果是一致的。应用这种方法来模拟和评估维修后的凹坑和凹槽的持久性是可靠的。因此，本研究建议应选用该方法对坑槽维修后冷建筑乳化沥青路面的持久性开展评估，评估指标的推荐值如表1所示。

4结语

对混凝土乳化沥青路面坑槽病害维修后的持久性评估方法及参考指标开展了专题分析研究，阐述介绍一种实验评估方法。主要成果如下：（1）阐述坑槽修理恢复后总体持久性实验评估方法；（2）测试显示了黏合剂A、轻质沥青和变性乳化沥青的持久性材料优势；（3）提出对界面材料开展4次以上的融冻循环过程，之后伸拉强度以不小于0.1MPa为优的评估标准；（4）依据坑槽维修后的整体持久性实验，提出30℃浸胶轮胎碾压实验的30℃非水浸胶轮碾压实验的动稳定度大于550次/mm、车辙发展速率小于0.2mm/次、车辙最大深度小于15mm的技术参数建议。

参考文献：

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[2]刘勇.沥青混凝土路面快速维修施工的技术研究[D].济南：山东大学，2013.

[3]漆祥.冬季雨季沥青路面坑槽及时维修技术研究[D].西安：长安大学，2017.

[4]肖朕.辽宁省高速公路沥青路面病害诊断及养护研究[D].大连：大连理工大学，2018.

作者：刘晔 曾飞 单位：吉安市公路局井冈山分局