董晓进 黄辉 徐浩

中图分类号:U416.28U416.2 文献标识码:A文章编号:1673-0992(2009)12-167-02

摘要:机场沥青跑道用灌封胶形式多样,规范不尽相同,本文通过对科来福和西尔玛热补橡胶沥青填缝胶的稠度、流动值以及弹性恢复率试验,对比了最新的行业标准《路面橡胶沥青填缝胶》与原有技术指标要求的差异,评价了新旧规范的优点与不足,并提出一些建议。

关键词:橡胶沥青;灌封胶;评价指标

我国机场沥青跑道由于多采用“白+黑”复合道面结构,反射裂缝现象比较普遍,很容易引发一系列其他形式的道面损坏现象,将填缝料添加入裂缝中可以有效的弥补这一不足,为此大量的填缝技术随之产生。道面填缝技术种类繁多,适用范围与技术要求各异,目前机场方面尚缺乏明确的技术要求与材料测试标准。

在这样的背景下,本论文选取了目前在国内被广泛使用的两种加热式橡胶沥青填缝胶进行大量的试验,在对两种材料的性能测试评估的同时,主要对目前国内评价热补橡胶沥青填缝胶的标准进行初步的探讨。

国内还没有针对机场沥青路面填缝胶的评价方法,部分民航机场在选用填缝材料时主要采用交通部标准(JT/T203-95公路水泥混凝土路面接缝材料[S])(以下简称“旧规范”)作为控制依据。

一、试验材料和新旧指标的对比

研究所用灌封胶一种是西尔玛公司提供的CrackMaster 3405 Hot Pour Crack Sealant(下文称1#),另一种是由科来福泰(CRAFCO)公司提供的CRAFCO Hot-applied Modified Asphalt Sealant For Pavemenr Cracks And Joints(下文称2#),研究仅对评价方法研究,不对两种材料性能作对比。

旧规范中对加热施工式填缝胶,主要是聚氯乙烯胶泥、沥青橡胶类和沥青玛蹄脂等提出的技术要求表1所示。

表1 加热施工式填缝胶的技术要求

2009年交通部公路科学研究院提出中华人民共和国交通行业标准《路面橡胶沥青填缝胶》(以下简称为“新标准”),在原有技术要求的基础之上重新规定了路面用橡胶沥青填缝胶的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存,适用于路面所用的橡胶类改性沥青填缝材料,对低温拉伸、锥入度、软化点、流动值以及弹性恢复率都有了较新的评判标准。具体要求见表2。本文针对上述指标展开试验并加以评价。

表2 新标准中填缝胶的技术要求

二、稠度测定

通常我们知道,沥青稠度可以用针入度评价。沥青的针入度越大,说明沥青粘稠度越小,沥青就越软。按照GB/T4509-1998《沥青针入度测定法》(即旧规范)对两种灌封胶进行测试,结果见表3的左边一栏。按照《沥青针入度测定法》规定的精密度,即三次测定的针入度值相差不应大于4mm,并且同一操作者同一样品利用同一台仪器测得的两次结果不超过平均值的4%,由结果可知针入度数据并不符合旧规范要求。

由于橡胶沥青灌封胶不像普通沥青那么均匀,因此沿用传统的针入度测试不能够很好地表现出沥青的稠度。新标准把标准针换成了标准锥进行试验,以期更准确地反映其稠度。表3展示了两种灌封胶的试验结果:

表3 针入度实测数据

试结果锥入度的波动性较针入度大大缩小。另外两种填缝胶在加入的各种添加剂的过程中存在溶胀不均现象存在,用标准针测量时由于针尖极细导致结果没有代表性。改用标准锥之后,锥尖与填缝胶接触面积显著增大,入锥时引起填缝胶的挤压体积更大,填缝胶均匀程度的影响大大减小,锥入度是新标准中一项重要的进步。

三、流动性测定

关于灌封胶的流动性,旧规范采用了软化点作为其测评方法。软化点可以在一定程度上反映沥青材料的高温性能,按照JTJ-052中的T0606沥青软化点试验要求,两种灌封胶的软化点如表4。

表4 软化点实测数据

同时,根据新标准试验方法要求进行流动性试验,试验方法如下所述:

1.如图1,在镀锡板上并排放上三个模框,模内侧面涂一层甘油滑石粉隔离剂。将加热至灌入温度的填缝胶分别灌入三个模框内,在室温中冷却至少0.5h; 2.用热刮刀刮除高于试模的填缝胶,使填缝胶面与试模面齐平。然后在室温中冷却至少2h后,拆下模框,制成三个60mm×40mm×3.2mm试件; 3.将镀锡板连同试件放在三角架上,置入60℃±1℃的烘箱内保持5h,取出试件,测量各试件的长度(精确至0.1mm),减去原来的长度,其差值即为流动值,单位为毫米(mm)。

经过5h烘烤之后,两种填缝胶均没有发生流动现象,完全符合新标准的规定。

1-填缝胶 2-镀锡板 3-三脚架

图1 流动试验示意图

在检验材料的高温流动性来评价材料的高温性能。但是究其本质和软化点试验区别不大。事实上笔者也选择了其他橡胶沥青进行试验,结果也是零流动。橡胶沥青因为有橡胶和其他材料的加入,软化点大都提高到80℃以上,如果材料应用于机场跑道,那么对材料的高温性能要求更主要的是短期耐高温能力这样的条件下选用60℃的温度进行试验显然不甚合理。

四、弹性恢复测定

机场道面密封材料的弹性恢复特性对道面防水密封效果具有重要影响,如果道面接缝防水密封失效,通常会造成道面混凝土碎裂、道面板拱起和唧泥等病害,这些病害直接影响了机场道面的正常使用。密封胶的弹性恢复性能是决定密封胶适应接缝位移而不产生粘结或内聚破坏的一种非常重要的性能。

目前国内常见的测定方法是旧规范中的T0662-2000,采用修改过的延度试验模具,条件为25℃,5cm/min±0.25cm/min速度。笔者根据此法对两种试验材料进行了弹性恢复性能试验。弹性恢复结果根据式(1)计算。

(1)

式中:D—试样的弹性恢复率(%),

X—试样的残留长度,

两种灌封胶的弹性回复率分别为90%和93.5%,结果都远远满足规范要求,然而在实际使用过程中两种灌封胶却出现许多粘结力不足等问题,这说明T0662-2000的测定方法存在缺陷,经过反复比对与研究,笔者提出根据新规范贯入球法进行弹性恢复对比。

新规范采用贯入球法评价橡胶沥青灌封胶的弹性恢复性能,贯入球尺寸及形状如图2所示。

图2贯入球尺寸及形状

试验方法: 1.按锥入度试验的试验步骤制备试件和调整针入度仪,从恒温为25±0.5℃水槽中取出已达到恒温的盛样皿,吹干试件表面,放在平底玻璃皿中的三脚支架上,玻璃皿中不应盛水; 2.在贯入球的钢球上涂上一层甘油滑石粉隔离剂,慢慢放下贯入球连杆,用适当位置的反光镜或灯光反射观察,使贯入球刚好与试件表面接触。用揿钮固定连杆,拉下齿杆与连杆顶端接触,调节刻度盘指针至零; 3.用手紧压揿钮,同时启动秒表,使贯入球自由落下,贯入球贯入时间为5s时,停压揿钮,使贯入球连杆固定,拉下齿杆与连杆端接触,读刻度盘指针读数,记为贯入量P(0.1mm); 4.左手紧压揿钮,同时右手压连杆,使贯入球在10s内匀速压入填缝胶中10mm,拉下齿杆,此时总贯入量为P+100(0.1mm)。固定贯入球5s,将齿杆上推。再按压揿钮并保持贯入球在试件表面,使试件回弹20s后,停压揿钮,拉下齿杆,记录刻盘指针读数F(0.1mm)。

试验过程示意图见图3所示。

图3 弹性试验过程示意图

试验结果按式2计算:

(2)

式中: r——弹性恢复率 (%)。

结果见表5:

表5 弹性恢复实测数据及计算

试验表明,两种填缝胶虽然能够符合新标准的规定,并且回弹性能相差不大,但不至于会像T0662-2000方法那样超出规范很多,给使用者一种材料极为优异的假象。

本试验采用了贯入球这种新方式进行操作,但是在实际操作中不可避免地会面临一些问题。由于整个试验的过程都是靠试验人员手动控制,所以在时间的把握,贯入的速度上将会出现很大的误差。玻璃皿和三脚架在试验中并不具备实际意义,事实上对于操作反而是一种妨碍因素。当贯入球贯入之后回弹20S的回弹时间也值得商榷,因为继续回弹1h后r可高达80以上。应该说采用贯入球测定填缝胶的弹性恢复率,在试验仪器和操作等方面还迫切需要改进。但本文仍推荐采用新规范的贯入球法进行弹性恢复测定。

五、结论

本文通过对机场道面用橡胶沥青灌封胶的稠度,流动性和弹性恢复三个方面新旧规范中不同试验要求和指标进行了大量的试验,并以常见的两种灌封胶为依托,对比了新旧规范中关于这三个指标的控制的合理性,并提出了建议,结论如下:

(1)关于稠度,旧规范使用针入度,新规范使用锥入度,试验表明,锥入度更符合实际情况,更能合理的全面的反应灌封胶的稠度;

(2)关于流动性,旧规范使用了软化点,新规范使用了斜75°镀锡板流动性试验,试验表明两种试验差别不大,由于现在大多改性沥青软化点都能达到80℃,新规范中对于60℃的温度限制不甚合理;

(3)关于弹性回复率,旧规范使用的是修正的延度试验,新规范采用的是一种贯入球试验,通过对比,新规范的贯入球更为合理全面,只是操作过程对于试验人员的要求更高,以及贯入球的回弹时间尚值得商榷。

参考文献

[1]胡明霞.水泥混凝土路面填缝材料的研究与应用.山西建筑[J]. 2008.4

[2]刘晓曦,王硕太.机场混凝土道面新型封缝材料技术要求. 空军工程大学学报(自然科学版)[J].2004.10

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