查睿， 赵延庆*， 付国志， 董冠一

(1.大连理工大学 交通运输学院， 辽宁 大连 116024； 2.大连理工大学 土木工程学院)

水基聚合物材料SRX(Solifix romix 以下简称SRX)是以多种压力敏感性树脂、高强抗老化树脂聚合而成的特殊聚合物溶液，是水泥和沥青之外另一种重要的道路胶结材料。SRX材料可溶于水并以水为传导媒介均匀分散到稳定材料表面，经有效压实和水分挥发过程，在固体材料颗粒表面形成有机黏膜，利用颗粒间的嵌挤作用形成胶结整体。SRX稳定碎石材料主要用于沥青面层的下承层，属于柔性基层。SRX稳定碎石基层对上层传递来的荷载分散，保证其结构不受破坏，相比于半刚性基层，避免了频繁的路基路面维修，大大降低了养护成本。

目前国内外专家对SRX稳定材料进行了一定的研究。蒋应军等采用垂直振动法成型试件，并研究了SRX稳定碎石含水率的变化规律与含水率对稳定碎石干化抗压强度的影响；张敏江等在分析SRX稳定基层材料力学性能的基础上，研究了SRX柔性基层沥青路面结构力学响应的规律，并验证SRX稳定材料作为路面基层的可行性；袁素平等结合SRX稳定材料在实际工程中的应用，对SRX稳定材料的施工工艺和造价进行了研究；Iyengar等研究了SRX稳定碎石基层的物理、化学及机械碾压特性，并通过实际工程状况对SRX稳定基层进行了可行性分析；Tandon等研究了SRX材料的技术特性并在沙漠地区进行了应用。由于SRX稳定碎石在道路工程中还未得到广泛应用，其路用性能还未得到研究人员的充分认识。鉴于此，该文对不同掺量的SRX稳定碎石的力学性能以及0.5%SRX掺量下SRX稳定碎石的收缩特性、高温稳定性和抗水损害性能进行研究，为SRX稳定碎石在道路工程的应用推广提供参考。

1 试验材料

试验用SRX溶液为Soilfix VR4，相关技术指标及检测结果见表1。集料选用灰岩，粗集料压碎值为13.4%，粗、细集料及矿粉的相对密度见表2。

表1 SRX溶液检测结果

表2 各档集料相对密度

依据JTG/T F20—2015《公路路面基层施工技术细则》确定SRX级配碎石的颗粒组成范围，SRX稳定碎石的级配曲线如图1所示。依据JTG E40—2007《公路土工试验规程》击实试验方法，击实曲线如图2所示，由图2可以确定SRX稳定碎石的最佳含水量为4.1%，最大干密度为2.318 g/cm3。

图1 SRX稳定碎石级配

图2 击实试验结果

2 SRX稳定碎石的路用性能

2.1 SRX稳定碎石的力学性能

无侧限抗压强度(UCS)和加州承载比(CBR)是道路材料的基本力学性能指标，其中，CBR是柔性基层沥青路面设计最重要的设计和验收指标。为了研究SRX稳定碎石的力学性能，采用静压法制备不同SRX掺量的试件，SRX掺量分别为0.5%、1.0%和1.5%(质量比)，分别在龄期为7、28、90和180 d下进行UCS试验和CBR试验。

2.1.1 无侧限抗压强度试验

UCS试验根据JTG E51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行，试件尺寸为φ150 mm×150 mm，压实度为100%，试件制备完成后放入养生室养生，养生温度为30 ℃。养生结束后，在常温水中浸泡24 h，然后进行抗压强度试验。

不同掺量的SRX稳定碎石的UCS与龄期的相关方程和相关系数如图3所示。

图3 UCS与龄期的关系曲线

由图3可以看出:SRX稳定碎石USC与养生龄期具有较好的相关性，UCS与养生龄期呈对数关系。在同一SRX掺量下，UCS随龄期的增加而逐渐增长，在0～28 d内强度增长较快，而后随着试件内水分的蒸发，含水率的降低，强度趋于平稳，增幅变小。在7～28 d养生龄期内，当SRX掺量为0.5%～1.5%(以0.5%步长增长)时，SRX稳定碎石的UCS分别增长了42.74%、20.24%、12.16%，说明在7～28 d养生龄期内，随SRX掺量的增加，养生龄期对SRX稳定碎石UCS影响逐渐减少。

SRX稳定碎石的UCS与SRX掺量的相关方程和相关系数如图4所示。

图4 UCS与SRX掺量的关系曲线

由图4可以看出：UCS随SRX掺量的增加近似线性增加，其中当养生龄期为7 d时，UCS与SRX掺量的相关方程斜率最大，即UCS随SRX掺量的增加幅度最大，表明在养生初期，SRX掺量对UCS的影响较大。

2.1.2 CBR试验

CBR试验根据JTG E40—2007《公路土工试验规程》进行。试件尺寸为φ150 mm×120 mm，压实度为100%，试件制备完成后放入养生室养生，养生温度为50 ℃，养生结束后，在常温水中浸泡96 h，然后进行CBR试验，试验结果如表3所示。JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》中规定，对于极重、特重交通下的高速公路，级配碎石基层的CBR值大于200%。由表3可知：不同SRX掺量的稳定碎石CBR值均大于250%。由此可见，SRX稳定碎石可以满足各交通等级下的CBR值要求。

表3 CBR试验结果

图5为SRX稳定碎石的CBR值与养生龄期的相关曲线。

图5 CBR值与龄期的关系曲线

由图5可见：与UCS相同，CBR值与养生龄期也呈对数关系，在同一SRX掺量下，SRX稳定碎石的CBR值随养生龄期的增加而逐渐增加。在0～28 d，CBR值增长速率最快，28 d后CBR值逐渐趋于稳定。在7～28 d养生龄期内，当SRX掺量为0.5%～1.5%(以0.5%步长增长)时，SRX稳定碎石的CBR值分别增加了14.39%、17.37%、19.9%，说明在7～28 d养生龄期内，随着SRX掺量的增加，SRX稳定碎石CBR值越来越受到龄期的影响。

图6为SRX稳定碎石的CBR值与 SRX掺量的相关曲线。

图6 CBR值与掺量的关系曲线

由图6可知：与UCS不同，CBR值并不随SRX掺量的增加而增加，在同一养生龄期下，CBR值随SRX掺量的增加呈现出先增后减的趋势，当SRX掺量大于1%时，CBR值随SRX掺量的增加而降低。由此可以看出，SRX稳定碎石的掺量并非越高强度越大，在实际工程中应该结合不同施工路段的情况确定最佳掺入量。

2.2 SRX稳定碎石收缩特性

试验从干缩和温缩两个方面研究SRX稳定碎石的收缩特性。试验试件采用静压法成型，压实度为100%，试件尺寸为100 mm×100 mm×400 mm，SRX原液的推荐添加量为0.5%(质量比)，试件制备完成后放入养生室，养生温度为30 ℃，养生期为7 d，养生结束后在常温下浸泡24 h，然后进行试验。

2.2.1 干缩试验

干缩试验依据JTG E51—2009)《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行，试验结果如图7和表4所示。

图7 SRX稳定碎石干缩试验结果

表4 SRX稳定碎石干缩试验最大值

由图7所示：失水率、干缩量和干缩应变随龄期的增加均呈上升趋势，在初始6 d内，失水率、干缩量及干缩应变均急剧上升，在6～17 d龄期内均开始趋于平稳，30 d后失水率、干缩量以及干缩应变基本不变。干缩系数随龄期增加而减小，在初始6 d内由最大值114.594 5(×10-6)降至55.485 6(×10-6)，7～30 d龄期内干缩系数下降速率减缓，逐渐开始保持稳定，30 d之后干缩系数基本不变。

沙庆林指出，水泥稳定类半刚性材料的干缩系数一般为19.1×10-5～64.9×10-5，而SRX材料的干缩系数为5.05×10-5～11.4×10-5，干缩系数远小于水泥稳定类半刚性材料，说明SRX稳定碎石的抗失水收缩性能较强。SRX稳定碎石在6 d左右干缩变化逐渐稳定，并且在7～30 d内的干缩应变上升幅度较小，说明SRX基层在养生期之后相当长的时间内收缩变形不大。

2.2.2 温缩试验

温缩试验依据JTG E51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行，试验结果如表5所示。

表5 SRX稳定级配碎石混合料温缩

由表5可以看出：在-20～20 ℃，收缩变形随温度降低而逐渐增大，且在-10～-20 ℃区间收缩变形最大。沙庆林指出水泥类半刚性材料的温缩系数为8×10-6～13×10-6，而SRX稳定碎石材料则为2.99×10-6～4.73×10-6，在相同温度下，SRX稳定材料的温缩系数远低于水泥稳定半刚性稳定材料。由此可见，SRX稳定碎石材料具备良好的抗低温收缩开裂性能。

2.3 SRX稳定级配碎石高温稳定性

采用车辙试验对SRX稳定碎石的高温稳定性进行评价。车辙试验依据JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行。SRX原液的推荐添加量为0.5%(质量比)，采用轮碾法成型300 mm×300 mm×100 mm的板块状试件。试验结果如表6所示。

表6 SRX稳定碎石车辙试验动稳定度值

由表6可知：当轮压为0.7 MPa时，SRX稳定碎石的动稳定度为35 000次/mm以上，当轮压增加到1.4 MPa时，SRX稳定碎石的动稳定度为14 000次/mm以上，均大于JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》中对各类沥青混合料动稳定度的要求值。由此可知，采用SRX稳定碎石具有良好的高温稳定性，可有效减少和控制路面车辙的产生。

2.4 SRX稳定级配碎石抗水损害性能

道路材料的抗水损害性能评价常采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，然而浸水马歇尔试验有时会出现强度残留度达到100%以上的情况，故该文采用冻融劈裂试验评价SRX稳定碎石的抗水损害性能。冻融劈裂试验依据JTG E51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行。采用静压法成型φ150 mm×150 mm的圆柱体试件，压实度为100%，依据相关规范，SRX原液的推荐添加量为0.5%(质量比)，养生28 d，采用5次冻融循环方式。结果显示:0.5%掺量的SRX稳定碎石的残留强度比(TSR)达到了88%，对比JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》对各类沥青混合料TSR要求，SRX稳定碎石具有良好的抗水损害性能。

3 结论

(1) SRX稳定碎石的UCS与养生龄期呈对数关系。在同一SRX掺量下，UCS随龄期的增加而逐渐增长，在0～28 d龄期内强度增长较快，而后强度趋于平稳，增幅变小；UCS随SRX掺量的增加近似线性增加。

(2) 不同SRX掺量的稳定碎石的CBR值均大于250%，SRX稳定碎石可以满足各交通等级下的CBR值要求。CBR值与养生龄期呈对数关系。在同一养生龄期下，CBR值随SRX掺量的增加出现先增后降的情况，当SRX掺量大于1%时，CBR值随SRX掺量的增加而降低。SRX稳定碎石的掺量并非越高强度越大，在实际工程中应该结合不同施工路段的情况确定最佳掺入量。

(3) 在养生6 d后，SRX稳定碎石的干缩变化趋于稳定，在30 d后，干缩应变基本不变；SRX稳定碎石的干缩系数和温缩系数均远小于水泥稳定类半刚性材料，具有良好的抗收缩性能。

(4) 轮压为0.7 MPa和1.4 MPa时，SRX稳定碎石的动稳定度均大于规范对各类沥青混合料动稳定度的要求值，表明其具有良好的抗车辙能力；SRX稳定碎石的残留强度比(TSR)达到88%，具有良好的抗水损害性能。