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1、施工工艺对半柔性路面灌浆的影响摘要：为探究不同施工工艺下半柔性路面的灌浆饱满度、防水性与抗水损害能 力，通过室内试验测定不同空隙率、不同堆浆时间条件下的半柔性路面材料的性 能结果表明：空隙率越大、堆浆时间越长的半柔性路面材料灌浆越饱满；空隙 率低于26%时，半柔性路面无法满足防水性与抗水损害性能的要求，空隙率在 26%左右时也要保证堆浆时间在2 min左右；若要达到良好的饱满度与抗水损 害性能，设计空隙率不应小于26%，堆浆时间要长于2 min。关键词：道路工程；半柔性路面；抗水损害性能；灌浆饱满度0引盲车辙是沥青路面的主要病害之一，特别是在国、省道及市政道路的交叉路口 以及城市BTR公交专用
2、道上，传统的沥青路面无法承受大型重载车辆的频繁启 动、刹车，从而产生严重的失稳性车辙，影响行车安全。对于防治车辙病害，目前道路科研人员主要从材料和结构两方面提出解决思 路。第一种思路主要是改变沥青混合料级配组成或在沥青混合料中掺加各类抗车 辙添加剂，此类方法实施起来简便易行，适用于整个路段都有轻微车辙的工程， 但是抗车辙能力十分有限，对于十字路口等车辙严重的位置效果不明显；第二1种思路是改变传统沥青路面的内部结构，目前比较成熟的方法是采用半柔性路面 技术。半柔性路面是在大空隙沥青混合料基体中灌注水泥基灌浆材料而形成的一 种刚柔并济的路面形式，水泥基灌浆材料渗入沥青混合料基体内部的空隙中，限 制
3、了沥青混合料的推移变形，从而防止车辙的产生。根据唐鹏、许严、苏凯及2杨军等的研究，对于传统的沥青路面，中面层为路面垂直高度上剪应力最大的 3-6区域，根据这种思路应将半柔性路面层铺筑在中面层，但从实际应用效果来看， 此结构抗车辙效果并不理想，究其原因主要是引入半柔性路面层后整个面层已不 是传统沥青路面的柔性结构，路面受力状态及应力分布也不同于沥青路面，最大 剪应力区上移。现在普遍的做法是将半柔性路面层置于上面层，这样抗车辙效果 良好。7-8由于半柔性路面中沥青混合料采用断级配的形式，其空隙率在18% 30% 范围内，若水泥基灌浆料没有将沥青混合料中的空隙灌注饱满，雨水会渗入路9面下造成严重的水
4、损害10-12。董营营、张晓燕等的室内试验研究13-14发现，由于混 合料级配波动或灌注不均匀等原因，水泥基灌浆料确实无法100%地填满沥青混 合料的连通空隙，但是灌注到什么程度可达到路面防水性要求仍需试验验证。因 此，本文通过大量室内试验，研究半柔性路面灌浆饱满度与抗水损害性能之间的 关系，并以此推荐合理的灌浆饱满度，以期为半柔性路面技术在道路施工过程中 的合理应用提供参考。1 原材料1.1沥青沥青虽然在半柔性路面结构体系中所占比例较小，但其作用十分重要。为防 止半柔性路面在使用过程中产生开裂、掉粒、坑槽等现象，应选用优质SBS改 性沥青116。本研究选用江苏江阴生产的SBS改性沥青，其各项
5、性能指标如表1 所示。表1沥青技术指标技术指标SBS改性沥育肝人度(勘TVO. 1 mm延ft(l5 r ,5 cm*minrO/cm软化点CTrS/T68t7黏度(14。T )/LD0IDU100lou倾Jtioys.713. i87. U1.3灌浆材料本研究所用灌浆材料为江苏苏博特新材料股份有限公司研发生产的JGM -301半柔性路面专用灌浆料，该灌浆料相比于传统半柔性路面水泥基灌浆料具有流动度高、强度形成快、不收缩等特性，该灌浆料与传统半柔性路面灌浆材料17的基本性能测试指标如表4所示。2施工工艺与试验方案设计2.1级配设计为研究沥青混合料基体在不同空隙率下的灌浆饱满度，设计采用空隙率分
6、别 为18%、22%、26%、30%的4种级配，级配设计结果如表5所示，级配曲线 汇总见图1。表4灌浆材料的基本性能制案材+1物弟谖动度为hI干编卑30 niiii.朝福终凝2 h28 羊族尊翌遍点亲3滴5-心Z53二。5C35U5COOCCO渗水系数，(mT. * min )匝4欠洲吊段回直至郦炭测僭5金7DD0ooc-og日水曲留稳定添眺饱满度，折邑喜拳噌亍77889g。5D5D5D5U1-游泛狷甥瓣衬溟5 T回淋弃-H3水洲吊鼠1茵董湖炭爆明非.部湖图6不同条件下的半柔性路面材料冻融劈裂强度从表6、7和图36可知以下几点。(1) 空隙率越小的沥青混合料基体，其内部的连通空隙所占全部空隙的
7、比例 越小，灌浆饱满度也越低。这主要是因为，当空隙率过低时，虽然部分微小空隙 没有完全闭合，但是这些空隙与外界连通的通道过于狭窄，水及灌浆材料等液体 表面张力过大，无法浸润到这些空隙中20导致这部分空隙虽然与外界连通，但 是实际效果已等同于封闭空隙。堆浆时间的长短对路面内部的灌浆饱满度也有较 大影响，特别是对于空隙率较低的沥青混合料基体，堆浆时间越短，对灌浆饱满 度的影响越大，因为空隙率低的沥青混合料基体中的灌浆材料下渗速度较慢，若 没有留出足够的堆浆时间，将导致灌浆材料来不及完全填充空隙就被移除。(2) 当沥青混合料基体的空隙率在18%时，半柔性路面的防水性能严重不足， 特别是堆浆时间只有1
8、 min时，半柔性路面试件内部仍存在大量未被填满的空 隙，形成大量从试件上表面至下表面的内部通路；当堆浆时间为2 min和3 min 时，其防水能力与空隙率在22%时的半柔性路面试件相当，即防水能力较差， 水分还是会顺着试件内部的少量通路流下去；当空隙率增大至26%以上时，试 件具有良好的防水性能，但是此时仍需注意对堆浆时间的把控；空隙率26%的 试件堆浆1 min之后仍存在漏水的现象，说明试件内部仍有极少连通试件上下表面的空隙。随着沥青混合料基体空隙率的增大和堆浆时间的延长，半柔性路面试件 的浸水残留稳定度和冻融劈裂强度比都呈现明显增大的趋势，说明较大的沥青混 合料基体空隙率和较长的堆浆时间
9、可以提高半柔性路面的抗水损害能力。以江苏 地区为例，根据公路沥青路面设计规范(JTG D502017)并参考半柔性路 面应用技术指南中的有关内容，空隙率小于22%时，抗水损害能力达不到规 范要求；空隙率在26%时，堆浆时间需保持在23 min方可达到规范要求，但 是根据施工经验，堆浆时间在3 min时，浆体流动度损失过大，不利于后续施 工，因此若设计空隙率在26%时，建议堆浆时间保持在2 min ;空隙率在30% 时，堆浆时间在1 min时，待半柔性路面灌注成型、开放交通后，可以满足抗水 损害性能的要求。4结语本文在设计18%、22%、26%、30%四种空隙率的沥青混合料基体的基础 上，通过变
10、换堆浆时间，对不同空隙率和不同堆浆时间下的半柔性路面材料进行 防水性能及抗水损害性能测试，得到以下结论。(1)当沥青混合料基体的空隙率小于26%时，灌浆饱满度过低，不利于半柔 性路面的耐久性。当沥青混合料基体的设计空隙率在26%左右时，要将堆浆时 间适当延长至23 min以达到良好的灌浆饱满度。(2)为达到良好的防水效果，半柔性路面的沥青混合料基体设计空隙率要在 26%以上。同时试验结果也可验证，设计合理的半柔性路面，其内部的绝大部分 连通空隙都被灌浆材料灌满，因此相比传统的沥青路面具有更加良好的防水性。(3) 空隙率越大、堆浆时间越长的半柔性路面材料抗水损害性能越好，为保证 半柔性路面具有足够的抗水损害能力空隙率要达到26%以上。当空隙率为26% 时，堆浆时间要在2 min左右才可以达到规范要求；当空隙率为30%时，为提 高施工效率，堆浆时间控制在1 min左右即可。综合考虑灌浆饱满度、防水及抗水损害性能，灌浆半柔性路面大空隙沥青混 合料的空隙率宜在26%以上。当空隙率为26%时，堆浆时间要保持在2 min左 右，当空隙率为30%时，堆浆时间控制在1 min左右即可。
