保水降温半柔性路面材料性能分析

【摘要】本文从原材料、保水水泥砂浆、沥青混合材料方面简要阐述了保水降温半柔性路面材料的主要配比，并分析了路面材料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗疲劳性能以及保水性能，旨在根据相关分析有效提升路面的各项性能。

【关键词】保水降温；半柔性路面；材料性能

随着城市化不断发展，城市人口不断增加，不透水建筑面积与排热机器不断增多，造成地面的渗水能力降低，破坏了城市热平衡能力，从而导致路面无法释放热量。因此，为了有效提升城市的散热能力，降低对生态环境的影响，保水降温路面已经成为了城市化建设中必然应用的路面。

1、保水降温半柔性路面材料的配比

1.1原材料

选择吸水能力强和孔隙率大的保水剂，砂浆选择硅酸盐水泥、细砂以及Ⅱ级粉煤灰制成。沥青混合材料应用A级70号的基质沥青，石灰岩碎石的粗集料，石屑的细集料，矿粉的填料所制成。以上材料的性质JTGF40-2017（《公路沥青路面施工技术规范》）的技术要求。

1.2保水水泥砂浆

水泥砂浆的构成为矿粉、硅盐水泥、水以及外加剂等等，且必须符合半柔性路面施工的技术标准，其中流动度应保持在10-14/s，在养生6d的环境下抗折强度应高于2.0MPa，抗压强度保持在10-30MPa。经过配比，保水砂浆中的水、细砂、保水剂、水泥、矿粉的配比为68.5：20：2：41.5：10，能够使砂浆具有27.67%的保水率[1]。

1.3沥青混合材料

保水降温半柔性路面材料（以下简称为路面混合材料）为骨架密实性结构，沥青混合材料为骨架空隙性结构，即在建构骨架时为水泥砂注入提供充分的空隙。这种路面结构的胶结能力较强，根据砂浆的流动性填充骨架空隙。沥青混合材料直接影响着半柔性路面的力学性能。所以在设计沥青混合材料时要充分体现出混合材料的体积性能（主要为空隙率），增强其路用性能[2]。半柔性路面设计沥青混合材料的空隙率应保证在205-25%，其中应用4.0%左右的沥青，具体为沥青混合材料的相对密度应高于1.9，空隙率保持在20%-25%，两面各击实50次，油石比保持在3.0%-5.0%，稳定度应高于3.0kN，流值保持在20-50/0.1mm。

2、保水降温半柔性路面材料性能

2.1高温稳定性

相较于普通的沥青混凝土，路面混合材料的高温稳定性更高。普通的沥青混合材料具有1000次/mm的动稳定度，路面混合材料具有12000/mm，由此可知路面混合材料的高溫抗车辙的性能较为良好。从动稳定度及车辙深度方面等方面，均可以了解到路面混合材料具有良好的高温稳定性[3]。普通的沥青混合材料内高温稳定性指的是在高温情况下混合材料抗变形流动及剪切的性能，在其中加入水泥，会增强路面混合材料的刚性，加强抗变形流动及剪切的性能，从而增强抗车辙的性能。

2.2低温抗裂性

目前，对于路面混合材料的低温抗裂性能并不具备统一化的评价标准，在试验过程中通常采取低温弯曲的试验进行评价。根据规范化规定，在成型车辙内灌入浆体，在养生14d后，将其切割为棱柱体，在-10℃的温度情况下进行弯曲试验，其试验结果为：在基体空隙率为22%时，抗弯拉强度为5.19MPa，最大弯拉应变为897με，弯曲劲度模量为5869MPa，应变能的密度为2269/（J·m-3）；在基体空隙率为25%时，抗弯拉强度为6.35MPa，最大弯拉应变为1375με，弯曲劲度模量为4612MPa，应变能的密度为3933/（J·m-3）；在基体空隙率为28%时，抗弯拉强度为55.30MPa，最大弯拉应变为1051με，弯曲劲度模量为5320MPa，应变能的密度为2602/（J·m-3）。通常沥青混合材料的低温破坏过程是能量消耗的过程中，其中的弹性应变能就会变多，也就是应变能的密度增多，破坏过程中需要更多的能力，低温抗裂性也会加强。

2.3水稳定性

根据对水稳定性的相关了解可知，随着沥青混合原料的空隙率不断增大，路面混合材料的浸水残留稳定度以及冻融劈裂强度也会增大，水稳定性也随之提升。其原因在于在灌入保水砂浆的品质相同的情况下，随着沥青混合材料的空隙率增加，保水砂浆的灌入量也会增多，路面混合材料的抗水损害的性能也会越好[4]。

2.4抗疲劳性能

根据路面弹性层状的分析可知，沥青的厚度超过12.6cm时在重复荷载的情况下，应变增长速度较快，最终导致路面断裂，这个过程与应力控制模式中的疲劳试验相符。美国的研究人员通过应变控制模式对沥青面层的厚度进行了预估及修正，但得出的结论为试验中最好的疲劳寿命材料，在实际应用过程中的疲劳寿命最差。所以，在试验过程中主要应用的方式为应力控制加载，其主要是对于23%的空隙率及级配中值的路面混合材料进行了四点弯曲疲劳试验，得出有效的结果。根据结果可知，保水降温的半柔性路面不能运用在重载交通的道路中。

2.5保水性能

路面保水性能的指标为路面保水量，其计算方式为：W= ，其中W为路面厚度为5cm的保水量，m1为浸泡24h的质量，m2为60℃烘干24h的质量，A为截面积[5]。根据相关试验计算结果可知，保水路面的级配不同，其保水能力也存在一定的差异。且相较于普通路面，在混合材料中加入保水砂浆能够有效提升路面的保水性能，其主要原因是砂浆的吸水及保水性较好，能够使路面保证良好的保水性能，同时为路面降温提供了保障。

结语：

综上所述，保水降温半柔性路面材料具有较高的高温稳定性，其稳定度高于12000次/mm。在路面施工中的评价指标为浸水24小时的路面保水量和路面洒水8小时的降温参数。且在城市建设中可以广泛应用保水降温半柔性路面材料，不仅能够改善城市的生态结构，还能改善城市生活环境。

参考文献：

[1]张晓燕，成志强，孔繁盛.基于CA灌浆材料的半柔性路面低温性能[J].北京工业大学学报，2017，43（8）：1205-1211.

[2]成志强，张晓燕，孔繁盛.PVA对半柔性路面材料低温性能改善及机理研究[J].武汉理工大学学报，2016，38（2）：44-49.

[3]顾晓燕，李令喜，成志强.半柔性路面水泥基灌浆材料流动性能研究[J].公路，2017，62（7）：280-285.

作者简介：

陈峰，南京雨花建设发展有限公司，江苏南京。