沥青路面防水抗裂层性能研究

王中合

（邢台路桥建设总公司，河北 邢台 054001）

0 引言

半刚性基层材料是目前我国高等级沥青路面基层结构的主要模式，它具有强度高、板体性好和承载能力强等优点。沥青面层的低温疲劳开裂及由于半刚性基层裂缝引起的反射裂缝会造成路面雨水或雪水的浸入使基层软化，在行车荷载反复作用下产生冲刷和唧泥现象，导致沥青路面的水损坏，从而影响路面的路用性能，缩短道路使用寿命。

为防止路面水渗入基层，延缓或减少基层开裂引起的沥青面层反射裂缝，主要方法包括增大沥青面层厚度、加防裂贴以及同步碎石封层技术等。本文对防水抗裂层沥青混合料进行分析，通过对混合料高低温性能的研究，表明该结构可实现封水、抗裂的目的，防止路面水损害现象发生，延长道路使用寿命。

1 原材料试验

1.1 沥青

按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）检测聚合物复合改性沥青的针入度（25℃）、软化点、延度（5℃）、弹性恢复（25℃）、动力黏度（60℃）、与粗集料黏附性等指标，按《公路沥青路面防水抗裂层设计施工技术规范》（DB13/T 1506—2012）的附录A、附录B进行-25℃沥青低温柔性和低温弯曲试验，试验结果见表1，试验过程如图1、图2所示。

表1 聚合物复合改性沥青性能指标

图1 --25℃低温柔性试验

图2 --25℃低温弯曲试验

1.2 细集料和粉料

各项性能指标符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）的相关要求。

2 配合比设计

防水抗裂层位于沥青路面表面层的下部，由细集料、粉料、聚合物改性沥青和矿物纤维组成。在路面结构中的特殊作用决定了其主要由石灰岩矿料和特殊改性沥青组成，其典型特征是采用细集料（粒径在5mm以下）、粉料用量大、油石比大、空隙率小。防水抗裂层混合料级配范围见表2。

表2 防水抗裂层混合料级配范围

根据表2设计防水抗裂层沥青混合料的目标配合比，确定的最佳油石比为11%，纤维（占总质量）掺量为0.5%。

3 防水抗裂层路用性能试验

根据确定的沥青混合料的目标配合比及纤维添加量，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）中的相关要求进行试验，按《公路沥青路面防水抗裂层设计施工技术规范》（DB13/T 1506—2012）中的附录D与附录F进行低温冲击试验（-20℃）和渗水速率试验，试验结果见表3。

表3 防水抗裂层混合料试验结果

4 防水抗裂层低温抗裂性能

沥青混合料小梁弯曲破坏试验能反映沥青路面抵抗低温收缩裂缝的能力，沥青混合料中添加矿物纤维可大大提高其低温抗裂性能。按确定的沥青混合料配合比，分别采用聚合物改性沥青与SBS改性沥青，进行-10℃条件下沥青混合料小梁弯曲破坏对比试验，用于评价其低温抗裂性能。按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20/T0715—2011）中对沥青混合料弯曲试验的要求进行，试件长250mm，宽30mm，高35mm，跨径为200mm，加载速率为50mm/min，试验结果见表4。

表4 沥青混合料小梁弯曲破坏试验结果

5 试验结果分析

5.1 聚合物复合改性沥青

防水抗裂层要求沥青胶结料具有较高的软化点、优良的弹性恢复性能和低温延性，与矿料黏附性好。表1中的试验结果表明，聚合物复合改性沥青具有足够的变形能力和与石料的黏结强度，良好的高温性能和低温柔韧性，是相同试验条件下，其他沥青无法满足的，即使在-25℃温度下仍能保持柔性而不脆断，可以满足高低温条件下沥青路面对防水抗裂层的要求。

5.2 防水抗裂层路用性能

防水抗裂层的作用决定了沥青混合料不仅要有足够的高温强度和良好的低温性能，而且该层要达到禁止水进入基层的目的。表3中的试验结果显示，防水层不仅具有较小的孔隙率、抗冻融性能，而且具有理想的阻水、封水效果，即渗水系数是0，渗水速率仅为0.7mL/min。低温冲击试验表明在-20℃时沥青混合料仍具有柔性而不脆裂，低温性能优良。

5.3 防水抗裂层低温抗裂性能

比较两种不同沥青混合料弯曲破坏试验数据可知，防水抗裂层的低温抗裂性能优于SBS改性沥青混合料，具有良好的低温抗裂性能和变形能力，能较好地消解基层接缝处的应力集中现象，有效防止基层由于温缩而引起的沥青路面反射裂缝现象的产生。

6 结论

防水抗裂层结构不仅具有阻水、封水效果，同时还具有优良的高温稳定性、低温柔韧性、抗温度反射裂缝的能力，可有效地防止半刚性基层因温度应力而引起的沥青面层反射裂缝的产生，保护基层免受水浸害。

自2008年以来，防水抗裂层技术先后应用于邢台市南二环、邢和线、大广高速衡大段LM4合同、大广高速京衡段LM12合同和青银高速养护改造工程。通车至今，试验段路面运营状况良好，无反射性裂缝产生，防止了沥青路面的水损害，延长了道路的使用寿命。

[1]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].北京：人民交通出版社，1999：56-65.

[2]DB 13/T 1506—2012，公路沥青路面防水抗裂层设计施工技术规范[S].