李家春，仙 凱，郭柏甫，王 貴

(1.江蘇集萃道路工程技術(shù)與裝備研究所有限公司，江蘇 徐州 221004；2.長安大學(xué) 公路養(yǎng)護裝備國家工程實驗室， 陜西 西安 710064)

0 引 言

坑槽是瀝青路面常見的病害之一，它的出現(xiàn)會給瀝青路面的安全性帶來很大影響[1]，因此坑槽的修補工作至關(guān)重要。

許多人進行過瀝青路面坑槽修補的研究，比如：籍石磊[2]用理論分析的方法研究了坑槽修補的機理。劉凱迪[3]采用數(shù)值分析的方法僅研究了不同因素對冷補界面粘結(jié)特性的影響，結(jié)果表明：溫度、濕度越高，界面的粘結(jié)能力越低；而粘結(jié)劑種類和界面粗糙度是影響界面粘結(jié)能力的主要因素。溫志廣等人[4]對不同修補材料與原路面材料的模量比與界面力學(xué)性能展開了理論及數(shù)值研究，結(jié)果表明：模量比為0.5的縱縫頂部和模量比為8.3的補塊表面存在最大剪應(yīng)力峰值為0.32 MPa。Geng等人[5]研究了一種冷補瀝青混合料。

在這些研究中，一些是針對冷補法的研究，一些是對坑槽修補機理的理論及數(shù)值研究。然而關(guān)于不同修補法下修補界面粘結(jié)性能對比的試驗研究很少，因此本文分析了兩種坑槽修補方法，即熱料冷補法(冷補)和微波就地加熱修補法(熱補)，對瀝青混合料修補界面的粘結(jié)性能進行研究。

1 試驗及評價指標(biāo)

1.1 試驗方法設(shè)計

1.1.1 試驗概況

本次試驗的環(huán)境溫度為30 ℃。試驗用的瀝青混合料樣本取自路齡達到10年的灌南東G15沈海高速公路入口西北向。此次試驗共取3個熱補坑槽，2個冷補坑槽，并將它們編號為熱001、熱002、熱003、冷001、冷002。坑槽尺寸為1 m×1 m。

熱補采用微波就地加熱方式，加熱面積為1.1 m×1.1 m，加熱時長為16 min，待溫度升至約160 ℃，碾壓至平整結(jié)束。

冷補是將160 ℃的熱料填入坑槽，碾壓至平整結(jié)束。

1.1.2 坑槽接縫處的取樣設(shè)計

由于混合料試驗離散性較大，為減小試驗誤差，每組試驗測試6個芯樣。熱補工況所需的24個芯樣分別在3個熱補坑槽中取8個，其中4個為左右層接縫芯樣(如圖1(a)邊1-4)、4個為上下層接縫芯樣(如圖1(a)中1-4)。而冷補工況共需的24個芯樣，分別在2個冷補坑槽中取12個，其中6個左右層接縫芯樣(如圖1(b)邊1-6)、6個為上下層接縫芯樣(如圖1(b)中1-6)。

圖1 取樣標(biāo)記圖

1.2 評價指標(biāo)

本文采用修補界面間的應(yīng)力對兩種修補方法的界面粘結(jié)力進行綜合評價。因此對芯樣分別進行了拉拔試驗和剪切試驗。

1.2.1 拉拔試驗

(1)上下層接縫芯樣。將芯樣上下表層用環(huán)氧樹脂與夾具粘結(jié)，待樹脂充分固化后，采用拉拔儀測試接縫粘結(jié)力。如圖2所示。

圖2 上下層芯樣拉拔試驗

(2)左右層接縫芯樣。由于坑槽修補深度約5 cm，芯樣厚度約為10 cm。先用切割機將芯樣中的非修補層切除，再將修補層的芯樣切割出左右2個與接縫面平行的平面，將環(huán)氧樹脂涂抹在切割出的平面上并與夾具粘結(jié)，待樹脂充分固化后，采用拉拔儀測試接縫處粘結(jié)力。如圖3所示。

圖3 左右層芯樣拉拔試驗

1.2.2 剪切試驗

(1)上下層接縫試驗。采用自制剪力夾具，受力方向如圖4所示。待接縫面與夾具底面之間的距離約為6 cm時，按照圖5(a)中的方法放置芯樣，并進行剪切試驗，測試上下層接縫的抗剪強度。

圖4 受力分析

圖5 剪切試驗

(2)左右層接縫試驗。先將下層非修補層切除。仍采用剪力夾具，試驗時將芯樣橫放。因芯樣直徑為10 cm，待剪接縫面距夾具底面為5 cm，因此放置芯樣前預(yù)先放置1 cm的墊片。然后按照圖5(b)中的方法放置芯樣，并進行剪切試驗，測試左右層接縫的抗剪強度。

2 試驗結(jié)果

2.1 坑槽接縫芯樣的試驗結(jié)果

由于冷補接縫粘結(jié)力較小，切割過程中，4個冷補芯樣從接縫處開裂，不能進行后續(xù)試驗。其余芯樣按照拉力(剪力)與面積之比得到表1所示的應(yīng)力結(jié)果。從表1中可以看出，就應(yīng)力而言，熱003>熱002>熱001>冷補，冷001和冷002差異并不明顯。

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20—2011)中規(guī)定的方法進行數(shù)據(jù)處理，發(fā)現(xiàn)熱003-邊4與冷001-邊1試驗結(jié)果不符合要求，予以舍棄，其余數(shù)據(jù)取算數(shù)平均值。圖6顯示了熱補冷補應(yīng)力對比結(jié)果。

表1 熱補、冷補粘結(jié)力試驗結(jié)果

圖6 熱補冷補應(yīng)力對比結(jié)果

從圖6可以看出，相比冷補法，熱補法在上下接縫的拉剪應(yīng)力分別提高了59.5%、49.0%，在左右接縫的拉剪應(yīng)力也分別提高了41.1%、60.5%。

2.2 完整芯樣的試驗結(jié)果

室內(nèi)成型4個SMA-13馬歇爾芯樣，分別取2個進行拉拔、剪切試驗，結(jié)果為剪切應(yīng)力2.39 MPa，拉拔試驗由于完整芯樣應(yīng)力過大，試驗時均從環(huán)氧樹脂粘結(jié)層處斷開，因而無法得到實際值，結(jié)合接縫芯樣的試驗數(shù)據(jù)，可以得出拉拔應(yīng)力不小于4.5 MPa。圖7顯示了接縫處與完整芯樣的剪切力比值。

圖7 接縫處與完整芯樣的剪切力比值

3 結(jié) 語

通過研究坑槽修補界面的粘結(jié)性能，得出以下

結(jié)論。

(1)熱補坑槽接縫處粘結(jié)力比冷補高50%左右。

(2)熱補、冷補的上下接縫剪切力分別達到完整芯樣的64.9%、43.5%，熱補、冷補的左右接縫剪切力分別達到完整芯樣剪切力的28.9%、18.0%。