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公路沥青路面预防性养护材料的试验及应用研究核心探究

2019-01-11石玥茹

中国建材科技 2019年2期
关键词:老化试验预防性老化

石玥茹

(甘肃交通职业技术学院路桥系,甘肃 兰州 730070)

沥青是铺设路面的主要材料。沥青路面密实度大、强度高,可以承受车辆载荷施加的巨大作用力;沥青路面具有较高的减震性,有利于车辆平稳、快速通行;沥青路面还具有一定的弹性和塑性变形能力,持久耐用;而且沥青材料可以再生利用,经济性高[1]。早在2011年,全国沥青路面总里程就超过了57万公里。

但随之而来的是:沥青路面早期病害越来越严重。

1 常见的沥青早期病害

国内沥青路面的设计寿命一般为15年,但沥青路面的实际情况却是:仅仅使用2年~3年,便出现大面积的损坏。

1.1 纵向裂缝

据统计,在各类沥青路面损坏中,纵向裂缝占比最大。产生纵向裂缝的主要原因是路基压实度不够,出现不均匀沉降。

1.2 横向裂缝

横向裂缝在各类沥青路面损坏中占比仅次于纵向裂缝。横向裂缝出现于路面两侧的路肩,最后贯通整个路幅[2]。

1.3 龟裂

龟裂常见于普通公路的沥青路面。主要是由于集料离析、不均匀造成的。

1.4 车辙

常见于高速公路,沥青路面沿车辆行驶的轨迹出现较长的纵向带状凹陷。主要是由于车辆超载行驶造成的。沥青路面病害还有路面松散、路面沉陷、冻胀、翻浆,等等。

2 预防性养护

传统的路面养护,属于典型的事后养护(也称纠正性养护),等到路面出现较为严重的病害再进行处理,看似节约资金,实际上却是头痛医头,脚痛医脚,还会产生大量的重复投入[3]。——而美国等发达国家早已开展预防性养护。

所谓预防性养护,指的是在路面状况良好的情况下,对路面进行系统性养护,恢复路面表面功能,填补路面裂缝,候补车辙,从而延长道路使用寿命。

2.1.3 对苏丹草干草产量的影响 不同微生物接种剂处理下苏丹草的干草产量(103 kg/hm2)由高至低依次为39.25 (F1)>38.83(F4)>38.80 (P)>38.73 (MR)>38.65(F3)>38.63(F5)>38.60(F6)>38.50(F2)>38.43(CK)。各处理与CK相比,施用接种剂苏丹草干草产量可提高0.17%~2.12%,F1、F4处理的苏丹草干草产量分别是P处理的1.01倍、1.00倍。可见,不同微生物接种剂均能显著提高苏丹草干草产量,其中,F1、F4对苏丹草干草产量促进效果最好(图1-C)。

3 沥青路面预防性养护材料的试验研究

国外进行路面预防性养护常用的材料是沥青路面养护剂。从上世纪80年代开始,发达国家便开始使用养护剂预防性养护技术,目前,这项技术已经趋于成熟。

3.1 沥青路面养护剂

沥青路面养护剂,由石油蒸馏液(芳香烃溶液)、煤焦油沥青、石油乳剂、人造树脂、再生剂(芳香族油)构成。这种材料具有密封与结合的双重功能,可以充分渗入沥青孔隙和裂缝,对老化的沥青进行浸润、激活,增加沥青基质,弥合裂痕、稳定集料、防水防腐,增强沥青路面的弹性[4]。

3.2 通过试验,研究养护剂对基质沥青再生性能的影响

通过掺量试验与RTFOT老化试验,可以发现养护剂的确可以增强基质沥青的再生性能

3.2.1 感温性能

进行RTFOT老化试验,试验温度为163℃,试验时间达到85分钟。此时,基质沥青老化样60℃粘度有298Pa·s;掺入2%的养护剂的试验样60℃粘度则只有284Pa·s,掺入8%的养护剂的试验样60℃粘度下降为215Pa·s。

3.2.2 高温稳定性能

重复进行上述RTFOT老化试验,试验条件不变。85分钟后,基质沥青老化样的软化点为54R&B,而掺入2%的养护剂的试验样的软化点下降到51R&B,掺入8%的养护剂的试验样的软化点下降到40.4R&B。

第三次进行RTFOT老化试验,试验条件不变。85分钟后,基质沥青老化样的当量脆点为-9.79℃,而掺入2%的养护剂的试验样的当量脆点下降为-13.86℃,掺入8%的养护剂的试验样的当量脆点下降为-33.17℃。

3.3 通过试验,研究养护剂对改性沥青再生性能的影响

3.3.1 感温性能

进行RTFOT老化试验,试验温度为163℃,试验时间达到160分钟。160分钟后,改性沥青老化样60℃粘度为4152Pa·s,掺入4%的养护剂的试验样60℃粘度下降为3487Pa·s,掺入8%的养护剂的试验样60℃粘度下降为1865Pa·s。

3.3.2 高温稳定性能

第二次进行上述RTFOT老化试验,试验条件不变。160分钟后,改性沥青老化样的软化点为67.5R&B,而掺入4%的养护剂的试验样的软化点下降到63R&B,掺入8%的养护剂的试验样的软化点下降到54R&B。

3.3.3 低温抗裂性能

第三次进行RTFOT老化试验,试验条件不变。160分钟后,改性沥青老化样的当量脆点为-16.22℃,而掺入4%的养护剂的试验样的当量脆点下降为-18.78℃,掺入8%的养护剂的试验样的当量脆点下降为-20.83℃。

4 实际应用

目前,国内对于沥青路面养护剂还不熟悉,在路面养护中的应用更谈不上普及。为此,专家们选择一段高速公路沥青路面,进行了养护剂试验。

试验前,该段路面集料松散,呈现发白、粗麻,路表面几乎看不到黑色,路标线不清晰;试验一个月后,路面的微裂缝与表面空隙全部被封闭,路面颜色加深,路面与标线的对比清晰。明显提高了行驶质量,减少了司机的视觉疲劳。

试验前,该段路面断面构造深度较深,最深处达0.85毫米;试验后,该段路面断面构造深度降低,最浅处只有0.62毫米。从而有效改善了路面的排水功能。

试验前,该段路面断面摩擦系数抗滑摆值较高,最高值达62.8BPN;试验后,该段路面断面摩擦系数抗滑摆值降低,最低值只有45.5BPN。抗滑摆值的下降,有利于提高行车的安全性。

试验前,该段路面断面渗水系数较高,最高值达13.75毫升/分钟;试验后,该段路面断面渗水系数也下降了,最低值只有0.42毫升/分钟,大大减少了水损坏。

这次试验,充分证明:沥青路面预防性养护技术施工方便,节约能源、对交通、环境的影响较小,可以节约大量人力、物力、财力,同时还能延长沥青路面的使用周期。

5 结语

开展沥青路面预防性养护,可以激活老化的沥青,更新表面已经氧化的沥青膏体,解决沥青路面早期病害。我们应当进一步加强这方面的研究,在国内道路养护中加速推广沥青路面预防性养护技术。

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