摘要：针对排水沥青路面施工特点，对路面单车道施工和横向接缝制定合理的室内试验方法，同时研发出合理的接缝材料，以改善因路面接缝处黏结力不足引起的路面飞散、沉洼或凸起、裂纹等现象。冷接缝应用技术室内主要采用小梁试件，对其进行非金属拉伸试验和三点弯曲试验来评价冷接缝材料应用的优益性。

关键词：冷接缝；渗透性树脂；小梁；拉拔；三点弯曲试验

排水沥青路面接缝，通常是指公路路面修建铺筑过程中，不同车道摊铺相接处或同一车道前后相接处形成的缝隙中国沥青网sinoasphalt.com沥青网sinoasphalt.com。

排水沥青混合料具有大空隙特征，其施工接缝更为重要，如接缝不当，易发生路面骨料飞散，影响路面平整度等，从而造成路面结构缺陷。路面使用过程中，接缝位置易发生跳车，其原因主要是由于路面沥青接缝处在施工时因压实度或强度不足，造成路面出现沉洼、凸起、裂纹、甚至松散等质量事故所引起。该文主要研究排水沥青路面冷接缝材料(渗透性树脂)及其应用技术。

试验采用渗透性树脂、阳离子乳化沥青作为黏结材料。渗透性树脂的组成成分主要包括沥青、阳离子乳化剂、水、水性环氧树脂、水性环氧树脂固化剂。

渗透性树脂的制备步骤如下：

(1)水性环氧树脂与水性环氧树脂固化剂混合，按重量计，水性环氧树脂:水性环氧树脂固化剂＝1:1.5，并搅拌均匀。

(2)将水加入搅拌均匀的水性环氧树脂与水性环氧树脂固化剂混合物中，按重量计，水性环氧树脂:水性环氧树脂固化剂:水＝1:1.5:1.5，并搅拌均匀。

(3)将固含量为50%阳离子乳化沥青加入水性环氧树脂、水性环氧树脂固化剂和水的混合物中，按重量计，水性环氧树脂:水性环氧树脂固化剂:水:阳离子乳化沥青＝1:1.5:1.5:66.7，并搅拌均匀。

渗透性树脂具有低温稳定性和高温稳定性，本身具有较好的黏聚力和渗水效果。渗透性树脂的应用可以使原路面与新铺路面进行较好的连接，减小横向裂缝和纵向裂缝的产生，延长路面的使用寿命。

接缝处黏结力不足，容易导致新铺路面与原路面脱离，出现裂缝、飞散、坑槽等病害。该文研究针对接缝处黏结力问题，研发出一种能够提高接缝黏结力材料，使新铺路面与原路面更好地黏结。此次研究主要是通过室内试验模拟实际排水沥青路面接缝，并在施工路面上进行实际应用，追踪调查应用渗透性树脂后的接缝效果。试验方法：通过重组车辙板切割小梁的形式，检测小梁非金属拉伸试验和小梁三点弯曲试验来评价接缝处涂抹渗透性树脂的必要性。

用切割法制作小梁试件，试件尺寸应符合长(160±0.2)mm、宽(30±0.2)mm、高(35±0.2)mm(如果小梁试件长度过长，拉拔试验不好操作)要求。采用环氧树脂胶A组分与环氧树脂胶B组分，按重量计1:1混合，将小梁试件通过环氧树脂胶黏结在拉拔试验圆形夹具上，小梁试件应黏结在圆形夹具中心位置，并与其垂直。黏结后的小梁试件应在常温室内放置12h以上，使环氧树脂胶有充足的时间固化，方可进行试验。试验中，未从小梁试件本体上断开，而是小梁试件与非金属拉伸夹具脱离断开，说明环氧树脂胶没有完全固化，或是小梁试件与拉拔夹具黏结不充分，应算试验作废，数据不可用。

可以看出：如果小梁试件未从接缝处断开，说明接缝处的黏结力大于小梁两端的黏结力，但这种情况极少发生。

用切割法制作小梁试件，试件为长(160±0.2)mm、宽(30±0.2)mm、高(35±0.2)mm的棱柱体，其跨径为(100±0.5)mm，在跨中及支点断面量取小梁试件的尺寸，当支点断面高度或宽度误差超过2mm时，应作废。跨中断面的宽度为b，高度为h，取相对两侧的平均值，精确到0.1mm。将试件置于规定的恒温水槽中保温不少于1h，直至试件内部温度达到试验温度±0.5℃为止。

将试件从恒温水槽中取出，应立即对称安放到支座上，支点间距为(100±0.5)mm，使上压头与下压头保持平行，且两侧等距离，然后将其固定进行试验。同时应注意，小梁试件上下方向应与试件成型时方向一致。

可以看出：小梁三点弯曲压力位置在接缝处，一般都会从接缝处断开。如果未从接缝处断开，说明接缝处的黏结力比两端的黏结力大得多，渗透性树脂起到了加强接缝处黏结力的作用，同样，这种情况极少发生。

由于室外对冷接缝的性能无法进行测试，因此，采用室内试验模拟路面接缝的形式评价冷接缝材料及其试验方法的有益性。具体方式：通过车辙板平等切割，不同材料在接缝处的涂抹，再重组，切割小梁进行试验，可以得到不同材料在接缝处的黏结力大小。同时试验还对重组后的车辙板进行渗水试验，评价涂抹材料和未涂抹材料以及涂抹不同材料后的接缝对路面渗水效果的影响。具体试验步骤如下：

(1)依据排水沥青混合料设计油石比与级配，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中Ｔ0703-2011车辙板制作方法，室内拌和生产排水沥青混合料并成型试件。

(2)将所成型的车辙板沿着碾压方向进行切割，平均切割成两部分。

(3)将所切割的半块车辙板分为3组，记为第1组、第2组、第3组，每组半块车辙板不得少于2个。

(4)将所分半块车辙板第1组不进行处理，进行对比试验。对第2组第一个半块车辙板试件的切割面按照固含量0.2kg/m3涂抹阳离子乳化沥青，以此模拟实际路面的横向接缝，对第2组第二个半块车辙板试件平行切割面的未切割面按照固含量0.2kg/m3涂抹阳离子乳化沥青，以此模拟实际路面的纵向接缝。同样，对第3组第一个半块车辙板试件的切割面按照固含量0.2kg/m3涂抹渗透性树脂，以此模拟实际路面的横向接缝，对第2组第二个半块车辙板试件平行切割面的未切割面按照固含量0.2kg/m3涂抹渗透性树脂，以此模拟实际路面的纵向接缝。

(5)对中半块车辙板所涂抹的材料进行养生固化。采用60℃恒温养生，养生时间优选为3～5h。

(6)将完成后的半块车辙板成型成完整车辙板，注意第1组第一个半块车辙板采用切割面接缝，第1组第二个半块车辙板采用平行于切割面的未切割面进行接缝。按重量计，此步骤中，所采用的配合比不变，各档集料、沥青、添加剂等质量减半。车辙板重组成型时，切面接缝垂直接缝进行碾压，平行于切割面的未切割面接缝平行接缝进行碾压。

(7)对所成型的车辙板，第2组第二块车辙板、第3组第二块车辙板接缝表面涂抹0.2kg/m3阳离子乳化沥青，其他车辙板不进行处理。再次养生固化，采用60℃恒温养生，养生时间优选为3～5h。

(8)对试验完成后的车辙板试件进行小梁切割，统一切割成长(160±0.2)ｍｍ、宽(30±0.2)mm、高(35±0.2)mm的棱柱小梁试件，其跨径为(100±0.5)ｍｍ，每块车辙板切割数不得少于6个。

(9)对步骤(8)所切割的每类小梁试件分为2组，对第1组小梁试件采用环氧树脂胶将其粘贴在拉拔试验模具上，并室温下放置24h，以便环氧树脂胶充分固化；分别测量第2组小梁试件的跨径、高度、宽度，并精确到0.1mm。

(10)将完成后的小梁试件放入25℃水浴中养生1h。

(11)采用全功能试验机对第1组小梁试件进行非金属拉伸试验，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》要求，对第2组小梁试件进行弯曲试验。

(12)分析所得数据，3类不同处理的小梁拉拔试验结果和弯曲试验结果对比分析，得到相应关系。

小梁非金属拉伸试验可以检测旧路面或者新建路面混合料的内聚强度。此次试验研究选择非金属拉伸试验，可以简单快捷地测量出小梁试件切缝处的黏结力，非金属拉伸试验过程如下：开始试验时，通过试验机对试件进行竖向拉拔，加载速度为50mm/min，计算机自动记录拉应力大小及试件变形位移。当试件在拉拔作用下完全断裂后，仪器自动停止测试，曲线峰值对应荷载为极限试验力，极限拉拔力与其对应的变形量乘积为路面芯样破坏时的断裂能。

试验数据可知：

(1)编号1-1为未涂抹材料且切缝处接缝，1-2为未涂抹材料且平行于切缝未切割面接缝。数据显示，未涂抹材料且切缝处接缝的小梁试件试验力峰值为0.256kN，然而未涂抹材料且平行于切缝未切割面接缝的小梁试件试验力峰值为0.341kN，相对而言，后者比前者增加了28.6%。分析原因是未涂抹材料且平行于切缝未切割面表现粗糙，在重组车辙板时，原车辙板混合料与新铺车辙板混合料能够咬合相接，增大了两者之间的黏结力；未涂抹材料且切缝处接缝由于通过切割，次切缝表现得光滑，在重组车辙板时，原车辙板混合料与新铺车辙板混合料只是通过沥青结合料的黏结力相接，石料之间未能咬合相接，因此，未涂抹材料且平行于切缝未切割面接缝的小梁试件拉拔试验力峰值要大于未涂抹材料且切缝处接缝的小梁试验力峰值。

(2)2-1为涂抹阳离子乳化沥青且切缝处接缝，2-2为涂抹阳离子且平行于切缝未切割面接缝。一目了然，涂抹阳离子且平行于切缝未切割面接缝的小梁试件拉拔试验力峰值大于涂抹阳离子乳化沥青且切缝处接缝的小梁试件，此种情况与1-2的咬合原理相同。2-1和2-2两种小梁试件的拉拔试验力峰值都大于1-1和1-2，说明涂抹阳离子乳化沥青后的小梁试件接缝处的黏结力要比未涂抹的小梁试件接缝处的黏结力有所提高，平均提高33.3%。

(3)3-1为涂抹渗透性树脂且切缝处接缝，3-2为涂抹渗透性树脂且平行于切缝未切割面接缝。同样符合排水沥青混合料咬合原理，3-1、3-2两种小梁试件拉拔试验力峰值都大于2-1和2-2，说明涂抹渗透性树脂后的小梁试件接缝处的黏结力要比涂抹阳离子乳化沥青小梁试件接缝处的黏结力有所提高，平均提高33.3%，比未涂抹的小梁试件接缝处的黏结力平均提高50%。

(4)3种不同处理方法的小梁拉拔试验断裂能显示，接缝处的黏结力大小排序为：涂抹渗透性树脂试件>涂抹阳离子乳化沥青试件>未涂抹材料试件。

小梁三点弯曲试验是评价沥青混合料承受荷载时力学特性的重要试验之一。前文通过小梁非金属拉伸试验对增强小梁接缝处黏结力涂抹材料的力学性质已经有了基本的了解，为了进一步核实此结论的真实性，该研究对非金属拉伸试验的3类小梁进行三点弯曲试验，证明上述结论的准确性。试验同样采用万能试验机，开始试验时，通过试验机对试件加载垂直向下的压力，加载速度50mm/min，计算机自动记录压力大小及试件变形位移。当试件在垂直向下的压力作用下完全断裂后，仪器自动停止测试。

同小梁拉拔试验一样，小梁三点弯曲试验同样符合咬合原理，涂抹同样材料的小梁试件，采用未切割面接缝要比采用切割面接缝试验力大。同时，与小梁非金属拉伸试验得到的结论相同，涂抹渗透性树脂材料的小梁试件三点弯曲试验最大力大于涂抹阳离子乳化沥青的小梁试件三点弯曲试验最大力，未涂抹任何材料的小梁试件三点弯曲试验最大力在这3种情况中最小。

(1)所研发的室内评价施工现场接缝的试验方法，解决了施工现场对接缝黏结力无法测定的难题，并对现场接缝施工给出了有价值的指导。

(2)渗透性树脂具有低温稳定性和高温稳定性，具有较好的黏聚力，是一种较好的接缝材料。