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基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂缝修补技术研究

宣布日期：

2024-10-29

摘要

要害词：沥青路面 | 裂缝修补技术 | 疲劳寿命 | 粘结强度

随着我国公路总里程数的不绝升高，沥青路面的养护事情越来越成为交通基础设施运营中的要害。沥青路面裂缝是其zui主要、zui常见的病害之一，实时、有效地对裂缝进行修补填封是包管沥青路面恒久性能的重点。本文以沥青路面裂缝的形成机理为基础，探究填缝结构形式、粘结剂种类以及用量关于裂缝修补效果的影响，为选择合理的填缝结构与粘结剂计划提供参考。

随着海内交通基础设施网络的不绝完善，沥青路面的公里数连续上升，相当一部分的沥青路面将逐渐进入设计年限的后期阶段，种种路面病害爆发愈加频繁。其中，裂缝是沥青路面zui主要、zui常见的病害之一，若在自然、交通条件卑劣的情况下，甚至会泛起在公路运营的中前期。裂缝的保存不但会使得水分更容易进入路面结构，导致坑槽、剥落等水损害，还会削弱路面的结构承载力，加速路面的破坏，关于路面寿命与行车宁静都是倒运的。

因此，合理的裂缝修补关于包管沥青路面恒久高质量运营意义重大。凭据差别裂缝的形成机理，凭据实际情况接纳zui适合的裂缝修补技术，并选取合适的填缝结构、灌缝粘结剂种类与用量，从而利用有限的养护资金对沥青路面裂缝进行高质量的养护修补，使沥青路面效劳水平重新回升。

沥青路面裂缝形成机理

沥青路面在车辆荷载与自然因素(温度变革、雨水浸入等)的作用下，常见的裂缝类型有龟裂、块裂、横向裂缝、纵向裂缝、反射裂缝等，其爆发的机理各有相同又互有联系，主要有以下几点：

(1)车辆荷载的循环作用

沥青路面始终处在一个车辆动荷载交替作用的情况中，沥青路面上某一处的应力应变状态长时间处于类半正弦波的波动状态，在这个连续的循环历程中，具有粘弹性质的沥青混淆料抗拉强度将逐渐下降，直至低于其抗拉强度ji限时则会爆发疲劳断裂，在路外貌多处爆发微小的疲劳断裂后则会形成龟裂。

(2)昼夜温度的循环变革

沥青路面始终处在袒露的自然情况中，其温度受到昼夜、天气影响很大，越接近路表的路面结构温度变革幅度越大。沥青混淆料是典范的受温度影响ji大的质料，在昼夜温度变革的历程中，沥青混淆料可能爆发膨胀与缩裂，此时若原质料的性质不佳(如沥青粘度缺乏)将很可能在恒久温度应力的作用下泛起松散，从而导致路面泛起块裂、横向裂缝。

(3)半刚性下层开裂领悟至路面

我国门路普遍接纳的半刚性下层在昼夜温度变革以及水泥混凝土自身水化作用下会爆发温缩或干缩，当抵达一定水平时会爆发开裂，荷载作用时上部路面结构在开裂地方受的zui大拉应力将会骤增，一段时间后将会导致下面层拉应力凌驾其抗拉强度而开裂，这个历程将逐渐向上生长，zui后裂缝领悟至路表，形成反射裂缝。

填缝结构形式对路面性能的影响

填缝结构的形式有许多种，差别结构形式之间在填缝效果、本钱投入、操作便捷水平等方面保存较大的差别，因此本文选取四种典范的填缝结构进行研究，划分为标准槽路表齐平式、标准槽梯形封顶式、浅刻槽梯形封顶式以及无刻槽梯形封顶式，如图1所示。

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂缝修补技术研究

接纳典范的SMA-13级配与zui佳油石比，成型趁魅辙板试件，成型之前在趁魅辙板模具中部安排相应填缝形式的运动钢板，成型之后取下以模拟沥青路面裂缝，并热熔型聚合物密封胶进行填缝。随后将趁魅辙板试件切割成小梁，进行四点弯曲疲劳试验和拉拔试验，以获取差别填缝结构下沥青路面小梁试件的疲劳寿命和粘结强度，探究差别填缝结构关于裂缝修补后路面性能的影响。将疲劳试验获得的疲劳寿命次数Nf取对数获得疲劳寿命对数lgNf，将拉拔试验获得的粘结力与小梁横截面相除获得粘结强度，如表1、图2所示。

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂缝修补技术研究

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂缝修补技术研究

由图2可以看出：

(1)比照标准槽路表齐平式与标准槽梯形封顶式，可以发明凭据相应方法填缝后，后者的疲劳寿命与粘结强度均比前者高，且粘结强度提升明显，标明在填缝时进行梯形封顶能够有效地提高裂缝修补后该段沥青路面的路面性能，使裂缝两侧沥青混淆料粘合紧密、受力均匀，能够维持相当一段时间的优良性能。

在填缝历程中若仅仅将填缝质料注满裂缝，填缝外貌处仍然袒露在雨水、空气与行车荷载之中，填缝质料与两侧原始的沥青混淆料之间连接仍然不敷牢固;在此基础上，若将填缝质料在裂缝之上浇灌成以更完全地封住开裂处，则一方面增强了开裂两侧的连接，另一方面也�；ち丝汛χ苯邮艿娇掌胗晁淖饔�，有效�；ち寺访嫒砣醯牟课�。同时在开放行车后，在车辆荷载的重复作用下，该梯形封顶将被缓慢碾平，部分填缝质料将被填充进因温度升高而导致裂缝膨胀的体积中去，进一步强化了开裂处的抗疲劳和剪切能力。

(2)比照标准槽梯形封顶式、浅刻槽梯形封顶式以及无刻槽梯形封顶式，可以发明凭据相应方法填缝后，无刻槽的疲劳寿命与粘结强度均大幅低于另外两者有刻槽的填缝形式，而在同样刻槽的填缝形式中，浅刻槽的疲劳寿命与粘结强度均略微低于标准刻槽，标明刻槽关于裂缝修补十分要害，能够明显提高裂缝修补的质量，同时浅刻槽的填缝效果略差于标准刻槽，但仍然处于较高水平，可以凭据门路实际情况选择合适的填缝形式。

在填缝历程中进行裂缝刻槽的意义在于为填缝质料提供一个稳定、平整、清洁的界面，使得填缝质料能够充分地填充整个空间且受力简单明确，粘结效果显著提升，有利于裂缝修补后路面的恒久性能，但因此关于路面养护修补时的人员、仪器与操作提出更高的要求;若不进行刻槽直接进行填缝，能够节省一定的养护时间与开支，但填缝后开裂处仍然可能在多次车辆荷载后抵达其抗拉强度的ji限，从而再次被撕裂，需要进行再次的养护修补，倒运于路面恒久性能的坚持。

灌缝粘结剂对路面性能的影响

沥青路面在车辆和雨水、温度等自然因素的作用下，裂缝病害可能爆发在任何一个位置，但若在沥青路面摊铺施工历程中由于工时安排、天气因素等中断摊铺留下冷接缝，越日继续摊铺时，接缝位置没有进行妥善的处理，接缝处抗疲劳与剪切能力弱，则在门路运营历程中将很有可能在此位置爆发裂缝病害。因此，在处理该接缝时，粘结剂的种类与用量将会显著影响到该接缝后期的力学性能，进而影响到该段沥青路面的整体路面性能。因此，通过接纳差别的粘结剂以及差别粘结剂含量，探究灌缝粘结剂关于路面性能的影响，以寻找一定条件下zui佳的粘结剂计划。

粘结剂种类

接纳如前述相同的试验与评价要领，选取常见的三种接缝粘结剂进行研究，划分为普通乳化沥青、树脂乳化沥青、高粘乳化沥青，粘结剂用量统一接纳0.6kg·m^-2。试验结果如表2、图3所示。

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂缝修补技术研究

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂缝修补技术研究

由图3可以看出：

比照疲劳寿命，三种乳化沥青作为粘结剂，其修补灌缝后的试件疲劳寿命相差有限，其中高粘乳化沥青灌缝后的试件具有zui高的疲劳寿命，树脂乳化沥青灌缝后的试件疲劳寿命则在三者中处于zui低；比照粘结强度，从普通乳化沥青到树脂乳化沥青再到高粘乳化沥青，其粘结强度泛起明显的上升趋势，高粘乳化沥青灌缝后的路面接缝处的粘结强度很高。

可以发明，随着乳化沥青粘度的增高，其关于路面疲劳寿命的提高有限，但能够显著gai善路面接缝处灌缝后的粘结强度，因此在三种粘结剂中接纳高粘乳化沥青具有zui好的后期路面性能，但在实际中需要结合具体情况与本钱限制作出综合考虑与比选。

粘结剂用量

接纳如前述相同的试验与评价要领，选取粘结剂用量为0.3、0.6、0.9kg/㎡三种计划进行试验，粘结剂统一接纳高粘乳化沥青。试验结果如表3、图4所示。

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂缝修补技术研究

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂缝修补技术研究

由图4可以看出：

随着粘结剂用量的提升，灌缝后试件的疲劳寿命与粘结强度泛起先升后降的趋势，由0.3kg·m^-2用量增加至0.6kg·m^-2用量时两种路面性能提升较为明显，由0.6kg·m^-2用量增加至0.9kg·m^-2用量时两种路面性能不但没有提升，反而有略微的下降，在0.6kg·m^-2用量下试件的两种路面性能zui优。

可以发明，随着粘结剂用量的增加，试件的疲劳寿命与粘结强度并不是始终坚持增长的，在一定规模内保存一个zui佳用量。这是由于适量的粘结剂可以充分地填充接缝并与两侧沥青混淆料接触并融合，在此基础上若继续增加粘结剂反而会在一定水平上撑开接缝甚至溢出，多余的粘结剂反而过渡润滑了接缝，使得传力效果下降。因此，在三种粘结剂用量中接纳0.6kg·m^-2具有zui好的后期路面性能，但在实际中需要结合具体情况与本钱限制作出综合考虑与比选。

结语

沥青路面裂缝的保存将导致沥青路面处于一个ji易受破坏的状态，实时、有效地对裂缝进行修补填封是沥青路面养护事情中的重中之重。在裂缝修补时需要凭据实际情况、养护人员与资金配置合理地选取填封结构、粘结剂的种类与用量，在养护质量与本钱投入之间寻找一个zui佳平衡点。

参考文献：

[1]刘浩.高速公路沥青路面的裂缝修补工艺研究，交通世界2019(22):62-63.

[2]邵珠涛.沥青路面破损接缝修补步伐研究与效果评价.成都:西南交通大学,2018.

[3]彭华,尹健，池漪，等.沥青路面裂缝修补质料性能评价指标及要领，铁道科学与工程学报，2014(4):90-95.

[4]李强，倪富健，王文达，等.沥青路面裂缝修补质料技术性能比照研究，公路工程，2013(6):33 -37.

[5]何波.沥青路面裂缝和坑槽破损机理与修补技术研究.西安：长安大学,2006.

全文完。宣布于《门路工程》2019年第12期。

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B210 独立式气动伺服四点弯曲小梁试验系统 (4PB)

设备名称：独立式气动伺服四点弯曲小梁试验系统 4PB

型? ? ? ?号：B210 KIT

制? 造? 商：意大利Matest-澳大利亚Pavetest

棱柱体小梁四点弯曲试验是 2011 年交通部行业标准《公路工程沥青及沥青混淆料规程》增加的评价沥青混淆料疲劳性能和丈量劲度模量的很是重要的试验要领。该要领可以在DTS多功效动态试验系统中进行，也可以使用单独式系统，搭配温控情况箱进行试验。尤其关于试验任务量比较大的单位，因为疲劳试验可能连续的时间比较长，几小时到几天、甚至几周。所以配备一套单独式的沥青混淆料疲劳试验系统是很是有须要的。

意大利matest-澳大利亚Pavetest气动伺服四点弯曲疲劳试验机 (4PB) 是接纳数字控制高性能伺服阀，提供高达60Hz的准确加载波形的气动伺服试验仪。四点弯曲疲劳试验机可加载半正弦波和正弦波，受控应变或受控正弦应力控制模式，测试多种尺寸沥青混淆料小梁的弯曲劲度/模量。

适用规范

▍ AASHTO T 321 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳寿命

▍ ASTM D7460 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳损伤

▍ AG:PT/T233 & ASTM 03 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳寿命

▍ EN 12697-24 Annex D- 棱柱体试件的四点弯曲试验

▍ EN 12697-26 Annex B- 棱柱体试件的四点弯曲试验 (4PB-PR)

▍ T0739-2011 沥青混淆料四点弯曲疲劳寿命试验

产品特点

1.试样通过伺服电机驱动滚珠丝杠牢固夹紧，可始终维持预定的夹紧力，并包管测试历程中试样在爆发屈服变形时仍能被连续夹紧，夹紧力可通过调理电机电流控制

2.两个夹紧开关在仪器前方，用于试样梁的左右两侧和中间侧夹紧点的夹紧和松开。四个试样夹紧框可实现所有加载点和反力点的旋转和横向移动

3.顶部夹紧块的标记线，可资助操作者在夹紧前横向对中试样梁

4.气动伺服系统使用底部气动加载作动器，配备高性能气动伺服阀，PID闭环控制，运行中的自适应控制，可始终维持测试所需的应力/应变

5.薄型高性能不锈钢圆形荷载传感器，用于实时丈量和控制荷载。主轴位移传感器可实现中间加载框架的准确定位

6.试样外貌位移传感器(On-specimen LVDT)可按设定进行控制并丈量试样梁有效规模内的整体弯曲变形（而不是悬浮式的丈量部分变形的要领），切合相关标准的要求

7.基于 Windows 的 TestLab 软件提供的用户界面，简单、效率高并切合有关国际标准

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效劳热线 | 400-633-0508? ? 邮箱：tiptop@tiptoptest.com

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