SRX路用聚合物基层材料未来对我国道路的影响研究

文/林景露

1 我国道路发展及半刚性基层应用特点

20世纪末，我国对半刚性基层交通道路沥青路面及表层抗滑技术的研究颇有成效，以水泥稳定基层和石灰粉煤灰稳定基层为主的半刚性基层沥青路面成为我国道路包括高速公路在内的主要结构形式，但随着我国道路的发展以及交通量的不断增长、气候条件的不断变化，公路半刚性基层易开裂、收缩大等问题一直没得到解决。

半刚性基层作为我国应用最广泛的道路结构，它刚度高，适合作承重基层；相较柔性基层，其在未开裂之前具有较高强度，承载力符合交通需求，且能很好地扩散传递荷载至路基。但半刚性基层由于刚度比较大，它在温度、湿度、交通荷载等外界因素的作用下，容易开裂产生裂纹、裂缝处唧浆，水泥稳定碎石脱落、松散、路面结构承载力下降，出现网裂、坑槽、沉陷等路面损害。半刚性基层开裂出现道路损害后，进行“罩面”“补强”施工不能达到比较好的效果，最优办法就是挖除重建，然而这就直接将给公路养护造成了成本上的大幅度提高和技术上的困难，而且维修养护期间造成的交通堵塞也给人们出行造成了不便[1]。

2 路用聚合物基层材料（SRX）的诞生

国际上发达国家已经很少采用半刚性基层沥青路面这种结构，尤其是重交通量的道路，且他们并不是将半刚性基层作为道路的主要承重层，而是用在路基承载力不足的地方，主要起加固路基的作用。在国外沥青面道路的承重层不仅包括基层，而是更主要依靠沥青层。通过采用较厚沥青层的柔性路面，来降低传统的沥青层底的开裂和避免结构性车辙。

国际珞美克斯（Romix）公司的科研人员经过数千次的试验室试验和道路应用试验测试，成功地合成了一系列非石油衍生品的有机高分子聚合物材料。SRX 聚合物材料是最先发明的系列路用聚合材料之源。这种路用聚合物材料是人工合成的、水基、冷拌的、有机乳液，比重1.05 易与水混合，是一种很好的路用胶水。路用聚合物材料通过较高的胶结料黏结强度和显著的抗疲劳性，使得薄沥青层（磨耗层）+聚合物稳定基层结构达到类似全厚式沥青结构的效果，解决了以往沥青层+厚粒料基层结构因拉应变出现龟裂车辙等各种路面损害问题。

3 路用聚合物基层材料（SRX）特点

聚合物SRX 的路用施工作用机理：利用多种添加剂和多种特殊高分子树脂材料，以一定比例混合而成的水溶性深棕色特殊胶黏共聚物溶液，施工中用它取代水泥等传统胶结材料拌制土石等稳定材料，它以水为传导介质迅速均匀分散到材料表面，经过压实和水分的消散挥发，在土石固体颗粒表面形成有机粘膜能很好地将筑路材料粘结成整体。SRX 胶结过程是失水的过程，材料干燥胶结后有着很好的防水性，且碾压越密实胶结力越强、强度越高，故通过良好地压实嵌挤可以形成强度高、韧性足、抗干缩温缩能力强的结构层。现场铺筑时，SRX 一般按质量添加0.5%与一定级配比例的碎石混合成聚合物稳定碎石作为沥青路面下的基层，形成弹而韧的长寿命柔性基层，其应用特点主要如下：

3.1 节能环保性

SRX 聚合物材料是一种不燃烧、不腐蚀、无毒、无刺激、不含有毒重金属、对水源和土壤环境无不良影响，且对人、畜无害的环保材料，现场施工铺筑无须加温加热，也不需洒水养生，有效降低了能源消耗，是一种低碳节能环保的理想筑路材料，部分国家已将SRX 的衍生材料应用到人们饮用水水渠的防水层铺筑施工中[2]。

3.2 经济性

对于相同等级的公路，采用常规半刚性基层与SRX 路用稳定材料结构相比，后者造价比前者降低10%左右，且从长远角度看，添加SRX 聚合物的稳定碎石基层能有效缩短工程工期，延长道路使用寿命，具有极大的经济价值。

3.3 优良的路用性能（SRX 聚合物稳定碎石中SRX 原液添加量均按0.5%计）

3.3.1 承载力高

SRX 聚合物稳定碎石的承载能力强，其承载比高出标准级配碎石的承载比的2～3 倍，使得结构层整体强度显著提升。[在2017年9月1日实施执行的最新标准《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）中，明确了柔性粒料基层采用加州承载比CBR 值进行设计和检测结构承载能力]

3.3.2 SRX 混合料存放时间长

SRX 混合料在保持水分的情况下可以在3 天内正常使用，3 天后只需添加到新拌的SRX 和水的混合料中搅拌均匀即可使用。

3.3.3 常温养生

SRX 聚合物稳定材料胶结强度的提高，是一个失水的过程。结构层经过良好的压实挤密、水分挥发材料干燥后，即可形成高强度高韧性的结构层，无须进行特别的养生工序。一般情况下，压实后12h 即可开放交通，若是日照充足，水分挥发快，压实后即可开放轻交通[3]。

3.3.4 有效抑制结构层裂缝

SRX 材料的作用机理能将混合料粘结成强而韧的柔性稳定层，相关数据表明，在-20～30℃温度区间SRX 聚合物碎石的温缩系数为2.49～4.73×10-6之间，相较水泥稳定类温缩系数8～13×10-6之间变形极微小；SRX 稳定碎石试件经50℃养生6 天，水浴4 天后，其干缩系数在0.755～1.216×10-6之间，相比水泥稳定类干缩系数一般介于1.91～6.49×10-6，聚合物SRX 稳定级配碎石混合料具有良好的抗失水收缩性能。鉴于此，其优越的抗干缩和温缩性能，能有效降低传统半刚性基层因温缩和干缩而导致路面反射裂缝带来的路面损害。

3.3.5 SRX 水稳定性好

SRX 一旦压实干燥成型，就会具有良好的闭水性防水性，抗水损害能力强，有效避免了路面翻浆、坑槽、磨耗松散等危害。

3.3.6 优良的抗车辙性能

有别于热塑性沥青材料，SRX 聚合物材料为热固性材料，高温不变软，SRX 稳定碎石动稳定度约DS（ 次/mm）30000，而沥青混凝土动稳定度DS（次/mm）＞3000，故SRX 稳定碎石高温稳定度明显优于沥青混凝土。另外，其具备一定的强度和韧性的特性，有效避免了路面高温产生车辙的危害。

4 验证SRX 稳定碎石试验性能检测（承载力值CBR 试验）

4.1 原材料准备与检测（碎石、石屑及聚合物原液）

4.1.1 制备粒径不同的碎石31.5～19mm、19～9.5mm、9.5～4.75mm 三档，石屑0～4.75mm，各挡掺配比例依次为18%∶26%∶16%∶40%。通过室内原材试验，测得粗集料压碎值为17.9%，针片状为8.3%，石屑液限23.5%，塑性指数为3.9，粗细集料合成级配曲线及各项检测指标均符合福建省高速公路施工标准化管理指南中关于基层级配指标控制要求。

4.1.2 SRX 原液，质量保证书中各项指标符合要求。

4.2 确定最大干密度和最佳含水量

依据《公路土工试验规程》（JTG 3430-2020）中重型击实试验的方法测定混合集料（此时不加SRX 聚合物）的最大干密度为2.24g/cm3和最佳含水量5%。

4.3 CBR 承载试验

根据确定好的最佳含水量制备集料试样，并添加集料质量0.5%聚合物原液，制备试验压实度取重型击实试验最大干密度98%。称取相应样品质量分三次进行压密，压实后带模置50℃烤箱烘烤6 天，再浸水4天，依据《公路土工试验规程》（JTG 3430-2020）中T0134-2019 承载比试验的方法测定样品的CBR 值。

经室内试验测定掺0.5%聚合物稳定碎石最大干密度为2.3g/cm3和最佳含水量5.2%，CBR 值可达到379.8%，远大于级配碎石183.8%。该聚合物稳定材料强度大幅度提升，其强而韧的特点是半刚性基层无法比拟的。

5 目前SRX 系列产品应用情况

SRX 聚合物材料由于其优越的耐腐蚀、耐酸碱性能，可以稳定各种酸、碱性材料，广泛应用于盐碱地区，另外其还能用于旧路铣刨破碎料、混凝土建筑垃圾等旧料的综合再生利用领域。

在我国，SRX 系列聚合物材料主要应用于公路和市政道路建设方面，近年来陆陆续续在北京市、四川省、辽宁省、江苏省、浙江省等地进行了推广应用。其中，在2009年四川的S211 省道、2011年安徽省泗许高速亳州段、2020年云南省德宏州腾陇高速等推广应用的SRX 系列聚合物稳定材料施工技术皆颇有成效。

6 结语

路用聚合物优良的材料特性和便捷的施工技术得到了交通运输部科技司及各省交通公路科学研究院高度重视，我国科研工作者和筑路者在对SRX 路用聚合物材料与我国道路设计、施工应用、施工技术、施工管理等各方面进行研究。相信在不久的将来，能研究出一套适合我国道路施工现状的新型SRX 路用聚合物材料的应用配套技术，为国家建造出性价比更优越、更环保、更快捷且使用周期更长的道路。