TST弹塑体材料在沥青路面裂缝修补中的应用

宋振辉，洪德红，万 里

(湖北楚天联发路桥养护有限公司，湖北 武汉 430000)

0 引言

TST弹塑体(TST为弹塑体首拼音字母)材料是一种常温下呈弹塑状态，高温热熔后显液态的复合材料，具有较强的黏附性和较高的阻尼性，可注入路面裂缝内部起黏结作用确保接口界面的强度。TST弹塑体材料施工简单、舒适性好、使用寿命长，常与碎石拌合后用作桥梁无缝伸缩缝的施工材料，在路面裂缝修补施工中应用相对较少，本文结合宜昌市三江桥中修工程项目，对TST弹塑体材料在路面裂缝修补中的施工进行了分析，对类似工程具有一定的指导意义[1-3]。

1 工程概况

宜昌市三江桥建造于1981年，是三三〇工程的附属工程，原是葛洲坝水利枢纽建设的工程专用桥，主要承担重载交通及建筑材料转运。工程结束后，该桥转变为城市桥梁，承担市区与西坝的日常交通。该桥连接了宜昌市和长江中心的西坝岛，成为城区和西坝岛之间的关键通道。宜昌市三江桥桥梁全长762.61 m，由葛洲坝侧引桥(170 m)、主桥(346 m)和西坝侧引桥(226.34 m)等三部分组成。桥梁全长762.61 m，桥梁总宽 15 m=11 m(行车道)+2×2 m(人行道)。

三江桥自建成至今已历时30余载，在长期运营的重负之下，桥梁日益出现多处病害。根据2020年6月的检测报告，结合历次检测与调查情况，总结桥梁出现主要病害有：蜂窝、麻面、泛碱、裂缝，桥墩混凝土磨损，人行道、栏杆混凝土少量剥落、破损、露筋，防排水系统缺陷，混凝土保护层厚度不足、剥落露筋，支座破损偏移，伸缩缝破损堵塞等。

三江桥上下游路基段均存在路面裂缝，分布较为规则，间距4 m左右1道横向贯穿性裂缝，缝宽约5 mm～10 mm。

2 病害形成的原因及危害

根据以往对沥青路面破损情况的统计及分类，裂缝主要分为路面横向裂缝、路面纵向裂缝、路面网状裂缝及路面反射裂缝[4]。

1)路面横向裂缝形成原因及危害。主要形成原因为沥青混凝土路面的纵向应力超出沥青路面材料的极限抗拉强度所产生，纵向应力因路面材料随温度变化伸缩产生，当收缩拉应力超出材料极限抗拉强度后将路面材料拉裂产生裂缝。路面材料在长时间投入使用的过程中，随着温度反复变化，沥青混凝土路面也会产生疲劳裂缝。

2)路面纵向裂缝形成原因及危害。纵向路面裂缝产生的主要原因为作用于路面的荷载超过了路面的最大承载力，其次为路基发生沉降，均会导致路面产生纵向裂缝。

3)路面网状裂缝形成原因及危害。网状裂缝形成的主要原因为公路路面老化及长时间经过车辆荷载的反复作用所产生，每条公路都有设计使用年限及最大承受荷载，当路面结构强度下降后所产生结构应力小于作用荷载时，使路面产生裂纹，发生疲劳断裂破坏。

4)路面反射裂缝形成原因及危害。反射裂缝为裂缝中最为严重的一种，当沥青混凝土下承层因温度、环境、施工质量等原因产生裂缝后，向公路路面扩展，从而形成反射裂缝，需对公路下承层及路面同时进行维修。

宜昌市三江中修工程修复路面裂缝主要为路基段横向裂缝(垂直于路面中心线的裂缝)，根据现场实际情况，并将路面横向裂缝凿除铺装层沥青混凝土后，查探得知裂缝形成的主要原因为温度变化导致的收缩裂缝。

3 TST弹塑体材料的特性

在各类公路裂缝修补所采取的施工措施中，应用最为广泛的方法有热熔型灌缝胶修补、贴缝带修补及热再生修补三种，根据宜昌市三江桥中修工程特点，为保证裂缝修补质量，达到按期恢复交通的目的，修补方法为使用TST弹塑体材料对裂缝进行热熔灌缝修补处理。在工程实践中热熔型灌缝胶修补是使用最为广泛、效果最优的路面裂缝处理方式，且具有施工便利、经济效益好、工期短等特点[5]。

根据使用热熔型灌缝措施对裂缝进行修补的工艺特点，为达到修补要求，所使用的填充材料需具备以下要求：

1)流动性：热熔后填充材料能够在裂缝内部阻力自由流动。

2)填充性：填充材料能够通过自身重力在裂缝的每个角落达到填充效果。

3)穿透性：随着裂缝深入，宽度会逐渐减小，填充材料能够在狭小的裂缝中流动。

4)稳定性：填充材料能够在雨水、空气、碾压等外部环境的作用下，具备抵抗老化的特性[6]。

宜昌市三江桥中修工程路面裂缝修补材料选用TST弹塑体材料施工，TST弹塑体材料是一种由橡胶、热缩性弹性体、石油沥青及其他配合剂均化而成的复合材料，其能够加热后融化、冷却后塑形既有弹性又具有塑性。能够彻底裹覆于石料外表，具有较强的黏结力，塑形后能够通过依靠路面碎石间的空隙嵌挤锁结及自身的黏结力效果构成修补强度[7-10]。TST弹塑体材料除具备上述4点要求外还具备以下优点：

1)弹性恢复力高：在经过不断重复的温度变化导致的变形和车辆行驶过程中作用的纵向荷载位移后仍能够恢复原状。

2)低温柔性和高温稳定性好：TST弹塑体材料能够在零下40 ℃时仍能保证柔性，在80 ℃的高温下不会活动失效。因此，能适用于我国所有气候区。

3)高温黏附性好：经过高温熔融后的TST弹塑体材料，在涂刷到路面表层后能够与清理后的路面结实黏结，材料常温冷却后不带黏性，且不被表面的粘黏物黏结带走。

4)施工方便、灵敏：熟练的施工队伍(3人～4人)每天可使TST弹塑体材料对裂缝修补60 m，而且为保证不阻断交通，可在交通疏导维护后的情况下进行半幅施工。

5)恢复交通迅速：TST弹塑体材料对裂缝修补完成后，在常温下冷却2 h即可恢复交通，若为提前恢复，可采用喷水的方式加速冷却，1 h后即可恢复交通。

6)使用年限长：严格依照施工工艺要求热熔施工，TST弹塑体材料使用年限是一般改性沥青路面的两倍左右。

7)舒适性好：TST弹塑体材料在常温下具备柔性，车辆行驶过程中能够充分吸收振动冲击，使车辆行驶过程舒适平稳。

8)经济效益好：TST弹塑体材料价格较低，施工中材料投入费用少。

4 施工工艺

根据工程实践经验，结合施工现场实际情况，TST弹塑体材料裂缝修补主要步骤为：施工准备→清理→灌缝→养护。

4.1 施工准备

1)检查施工中需使用的材料及工机具情况，进行资源配资，有效合理地安排作业。

2)提前做好施工工序的交底，向工人做好技术培训，以便施工时工人做到心中有数，保证施工质量。

3)在施工前，根据裂缝线形对修补范围进行定位，定位界线要横平竖直，垂直或平行于线路中线，确保修补的外观质量。界线为病害表观范围面积外扩10 cm～15 cm，并在界线处使用砂轮切出2 mm～3 mm深缝隙，防止TST弹塑体材料溢出界定范围外，且使TST弹塑体材料能够与原路面更好的黏结。

4.2 清理

先使用小型工具对缝内杂物、碎石进行清理，后使用钢刷对裂缝界定范围内的原路面进行清理，除去松动碎石及顽固杂物，最后使用高压水枪将裂缝内部及表面附着的砂石及泥土清理干净，人工将破碎的原沥青碎块清除，使TST弹塑体材料与路面有效黏结。

4.3 灌缝

裂缝修补时间的选择很大程度上关系到修补质量，TST弹塑体材料修补施工尽量选择路面湿度较小的环境下进行，尽量在夏季、秋季施工。

1)裂缝冲洗完成后对裂缝进行第一次加热烘干，需将裂缝内部及界定范围内的原路面加热至120 ℃，蒸发内部水分。

2)第一次裂缝加热冷却后会出现返潮现象，需待第一次裂缝加热冷却5 h后，对裂缝进行第二次烘干，蒸发其内部潮气，防止灌注过程中潮气蒸发形成气泡，影响TST弹塑体材料与原路面的黏结，每道裂缝烘干时间不少于1 h。第二次烘干完成后使用宽胶带在已界定范围的边线黏贴一圈，便于去除外流的TST弹塑体材料，保证修补完成后表面平顺，形状规则。

3)将TST弹塑体材料加热至190 ℃～210 ℃，使其具备良好的流动性，达到灌注条件。

4)待材料加热完成后及第二次裂缝烘干完成未冷却前，及时对裂缝灌注TST弹塑体材料，灌注前使用测温枪测量灌注材料及裂缝加热温度是否达到要求，冬季施工为防止材料过早冷却，需边灌注、边使用喷枪对其加热。

5)路面裂缝较深时，需将裂缝灌满后再涂刷表面材料，裂缝灌注不能一次达到要求，需进行反复灌注填充，待下灌的TST弹塑体材料渗透稳定、无下沉后再继续灌注上一层，不断使用喷枪加热，在保证TST材料流动性的前提下将裂缝填充饱满。裂缝灌注饱满的标准为TST材料表面无沉降、无起泡现象。

6)面层TST材料涂刷厚度宜为2 mm～3 mm，需进行两次涂刷。第一次涂刷需将原路面石子间隙填充密实、无气泡产生，待其稳定后浇筑第二层并进行收面，保证修补完成表面平顺，形状规则。

4.4 养护

灌注完成后在修补范围外扩1 m的位置设置警戒带，防止踩踏等情况发生，TST弹塑体材料灌注完成冷却2 h～3 h后可开放交通，或者洒水加速冷却1 h后开放交通。

5 结语

裂缝是沥青混凝土公路路面最为普遍的缺陷，也是投入资金最多的维修项目，受到了建筑行业人员的广泛关注。TST弹塑体材料与其他类型材料相比较，施工工艺简单，设备和人员投入少，一次成型后不易损坏，后期养护维修少，工程成本低，综合比较造价比其他类型的低。

TST弹塑体材料作为一项新技术和新材料，在本次宜昌市三江桥中修工程路面裂缝维修工程中得以应用，成效显著，目前使用效果良好，为以后桥梁养护工作积累了经验。