孟宪金

（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475000）

1 引言

对于沥青路面半刚性基层反射裂缝的处治，在现有的公路养护技术条件下还没有非常有效的手段[1]。在评价和处治沥青路面裂缝时，通常忽略沥青的属性，使养护材料不能有效的利用。目前，填缝料填缝和抗裂贴封缝是目前较常用的修补基层反射裂缝的方式，虽防水作用明显，但这些方式不能有效的解决反射裂缝病害问题。且基层病害问题并没有得到有效解决，在车辆荷载的作用下，裂缝会进一步发展成为结构性破坏。近年来，国内外学者在如何处治沥青路面裂缝方面做了大量的研究。

马登成[2]等对比分析了几种沥青路面修补技术，探究了各修补技术的优缺点、使用范围和经济效果等。代尔夫[3]使用交流电将浅层沥青混凝土加热融化，从而填封沥青混凝土的裂缝。薛亮等[4]探究了普通加热的沥青混凝土、微波炉加热的沥青混凝土和红外线加热的沥青混凝土之间的不同点。朱兴龙[5]分析总结了沥青路面养护和裂缝修补的经验和效果。王玉顺等[6]总结京秦公路的养护经验，认为溶剂型改性沥青具有良好的抗低温和抗渗性能。Yetkin等[7]分析不同环境下不同种类的裂缝修补材料的处治效果，认为无需加热的常温裂缝修补材料的处治效果好。朱洪伟[8]等认为乳化沥青修补材料具有很强的流动性，开发了多组分的密封材料。

以上文献均用的传统裂缝类修补材料，这些材料的灌缝深度一般较浅，难以贯穿整个裂缝深度，效果一般，故无法从根本上解决问题。近年来，国内外学者开始着手研发新型的裂缝修补材料。

柴喜锦[9]等针对宽度为1～4cm的裂缝开发了一种新的修补材料，此材料修补效果好但条件要求苛刻。况栋梁[10]研制出SBS/MAH（马来酸酢）改性沥青材料。AldoPriola等[11]以氯下橡胶为主要原料合成沥青密封材料，性能优越但损害能力差。王亚晓[12]认为环氧改性聚氨酯作为裂缝的修补材料具有良好的膨胀性、抗渗性、抗拉强度和延展性。孙柯[13]以双组份聚亚胺胶脂材料作为沥青的修补材料进行了相关的研究。洪海[14]以 HDPE（高密度聚乙烯）橡胶粉改性沥青作为修补材料，反射裂缝的产生和发展得到限制。

最近，不饱和树脂（UP）改性沥青越来越受到国内外学者的关注，有学者开始将不饱和树脂改性沥青应用于桥面铺装。但很少有学者将不饱和聚酯树脂改性沥青用于裂缝修补材料。不饱和聚酯树脂（UP）是热固性树脂材料，具有优良的耐热、耐腐蚀性能和良好的流动性，固化后柔韧性好，固化物具有优良的力学性能、耐化学腐蚀和介电性能，UP改性沥青具有较好的抗水损和抗车辙能力，而且成本低[15～18]。UP改性沥青和普通沥青不同，在一定温度下混合以后，不饱和聚酯树脂和固化剂会发生固化反应，粘度会随时间的增加而增大。因此在本文中将探讨UP改性沥青作为裂缝修补材料时的可靠性。

2 不饱和树脂改性沥青

本文试验用沥青采用的是壳牌 90#沥青，因壳牌 90#沥青中沥青质与树脂值含量较高，对于两者之间的相容会有帮助。相容剂为山东青岛佳百特有限公司生产的相容剂，质量检验均合格。

UP改性沥青制备过程：将基质沥青量2%的相容剂加入160℃的200g基质沥青当中，并在加热条件进行高速剪切。每次试验，均在高速剪切过程中将相容剂分多次少量的加入，等到全部加入完成后，高速剪切仪继续工作，搅拌速率为200r/min，温度保持160℃，直至白色烟雾消失，继续搅拌一段时间后可得到UP改性沥青。

3 可靠性分析

3.1 抗渗性

试样参照《水泥基渗透结晶型防水材料》（GB18445-2012）中的抗渗透性试验规程，两种改性沥青加热后迅速均匀的涂抹在水泥砂浆试件上，厚度为0.5mm-0.6mm，然后置于相对湿度为60%左右、温度为20±3℃的环境中28天。试验开始前将试件加热至40℃，试验时，抗渗透仪从0.2MPa开始，2小时后将水压调至0.3MPa，然后以0.1MPa/h的速度增加，随时观察试件的渗水情况，开始渗水时关停抗渗仪，记录此时的抗渗压力。试验结果如表1所示。

表1 环氧改性聚氨酷材料抗渗试验结果（单位：MPa）

由试验结果可知：SBS改性沥青和UP改性沥青的抗渗压力均在1.4-1.65MPa之间，均满足规范的要求，四组试验中，UP改性沥青的抗渗压力比SBS改性沥青分别高2.5%、-4.6%、4.7%和14.7%。综合四组试验结果可知，UP改性沥青和SBS改性沥青二者的抗渗压力相差无几。

表2 粘度试验结果（温度：100℃，单位：Pa·s）

3.2 粘度指标

采用布氏粘度仪来对比UP改性沥青和SBS改性沥青间的旋转粘度，选用 29#转子，转速50RPM，选取100℃、135℃两个温度进行试验，每5分钟记取沥青的黏度值，试验结果如表2和表3所示。

由表2和表3可知，在试验开始时，UP改性沥青和SBS改性沥青的粘度随时间的增加先减小后增加，说明改性沥青需要一定的时间去稳定。试验温度为100℃时，60min内SBS改性沥青的粘度变化幅度不大，可认为比较稳定，UP改性沥青的粘度在60min内增加了50%。试验温度为135℃时，SBS改性沥青和UP改性沥青的粘度变化幅度都较大，UP改性沥青的粘度在60min内增加了5倍，SBS改性沥青的粘度在60min内增加了1倍，所以随着时间的增加，UP改性沥青的粘度比SBS改性沥青的粘度更强。

表3 粘度试验结果（温度：135℃，单位：Pa·s）

3.3 抗拉强度和伸长率

UP改性沥青的拉伸延展能力评价方法与一般沥青的拉伸状态测试方法不同，本文采用一种新型的“微延度”实验，试件的尺寸比延度试件尺寸较小，为为哑铃状，如图1所示。本文将参考ASTM 标准进行拉伸性能的测试，测试指标有抗拉强度和应力变化。

图1 哑铃状试件

试件制备方法为：将热的沥青缓慢浇入模具，并放在特定的温度下保温养护。待养护完成后，将试件取出放在温室下冷却，经修剪后进行拉伸试验。实验采用的拉伸温度为 20℃，使用电子拉力试验机，以 500mm·min-1的速率缓慢拉伸试件直至断裂。根据试件截面尺寸数值，计算出材料的抗拉强度和断裂延伸率。实验结果见表4。

表4 沥青拉伸试验结果

由表4中的数据可知：UP性沥青与SBS改性沥青的断裂长度伸长率相差无几，UP性沥青的拉伸强度比SBS改性沥青的高16.4%，综合分析，UP性沥青在抗拉伸方面略优于SBS改性沥青。

3.4 粘结强度

粘接强度是指裂缝修补材料与路面裂缝壁面枯结处产生破坏时所需的应力，粘结材料与材料的工作环境和结构自身的特点相关。本文在此排除其他因素，仅考虑裂缝修补材料对粘接强度的影响。

在试验前，参照《水工混凝±试验规程》（DL/T5150-2001）和《建筑防水涂料试验方法》（GB/T16777-1997）制备“8”字形砂浆块，待养生达到要求后，将“8” 字形试件拉断，轻捏吹干断裂面中残余杂质，然后再用裂缝修补材料把断裂后的试件粘结起来，涂抹厚度控制在0.5至0.7mm，最后养生。试验分成4组，每组3个试件。对每组试件粘接强度去算术平均值，试验结果见表5。

表5 粘结强度试验结果

由试验结果可知：SBS改性沥青和UP改性沥青粘接强度均满足规范对裂缝修补材料粘接强度的要求，四组试件除C组二者粘接强度相同外，其余三组中，UP改性沥青粘接强度均大于SBS改性沥青，故在粘接强度方面，UP改性沥青优于SBS改性沥青。

4 结论

因UP改性沥青性能优良，常用于桥梁铺装。本文将UP改性沥青用作沥青路面裂缝修补材料，通过粘度指标、抗渗试验、抗拉强度试验和粘结强度评价UP改性沥青用作沥青路面裂缝修补材料的可靠性，经试验探讨得到如下结论。

1）在性能指标方面，UP改性沥青具有一定的膨胀性，随着时间的增加，UP改性沥青的粘度要强于SBS改性沥青的粘度。

2）在抗拉强度和粘结强度方面，UP改性沥青和SBS改性沥青二者的抗渗压力相差无几。UP性沥青在抗拉伸方面略优于SBS改性沥青，拉伸强度比SBS改性沥青的高16.4%，UP改性沥青粘接强度比SBS改性沥青的粘接强度大。