半柔性復(fù)合路面不但適用于普通高級(jí)路面結(jié)構(gòu)，還適用于隧道內(nèi)鋪裝提高表面亮度，或小半徑彎道、公共汽車?？空緢?chǎng)、收費(fèi)道口等處來(lái)提高識(shí)別性，這種路面較高的高溫穩(wěn)定性和耐久性，以及延長(zhǎng)路面使用壽命、節(jié)約投資的特點(diǎn)，對(duì)于我國(guó)公路路面的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1、原材料
瀝青
瀝青在大空隙基體瀝青混合料中只占極少的一部分，它為混合料提供粘性和彈性，起長(zhǎng)久膠結(jié)作用。瀝青的粘性和彈性受溫度、載荷和承載率的影響。
礦粉
礦粉在瀝青混合料中是一種填料，必須采用石灰?guī)r等堿性巖石磨細(xì)的礦粉，且必須保持干燥。礦粉在瀝青混合料中的作用至關(guān)重要，瀝青只有吸附在礦粉表面形成薄膜，才能對(duì)其他集料產(chǎn)生粘附作用。
集料
集料是基體瀝青混合料的主體，集料性能的好壞，與最后半柔性路面材料的路用性能息息相關(guān)，因此，選擇優(yōu)質(zhì)的集料，是試驗(yàn)中非常重要的部分。大空隙基體瀝青混合料所用的粗集料應(yīng)是高質(zhì)量碎石，其巖石應(yīng)堅(jiān)韌，具有較高的強(qiáng)度。同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制集料中針片狀顆粒的含量，集料的顆粒形狀應(yīng)接近立方體，必要時(shí)應(yīng)采取有效的抗剝落措施。細(xì)集料最好使用堅(jiān)硬的機(jī)制砂。
2、水泥膠漿設(shè)計(jì)及半柔性路面基體混合料
水泥膠漿設(shè)計(jì)
參照日本鋪面要綱。
基體混合料設(shè)計(jì)
由于基體瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率高達(dá)20%以上，但最終力學(xué)性能又依賴于填充的水泥膠漿，其馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果不能使用現(xiàn)行瀝青路面施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷。對(duì)于該混合料來(lái)說(shuō)，馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果僅供確定基體瀝青混合料瀝青用量時(shí)參考。
3、復(fù)合材料的路用性能研究
半柔性水泥灌漿路面材料的制備
根據(jù)上面確定的級(jí)配和最佳瀝青用量成型瀝青混合料試件，制備的試件規(guī)格直徑符合標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件直徑，高度為63.5mm±1.3mm。制作好馬歇爾試件后，馬上把試件兩端的吸油紙小心取掉，橫向放置12h以上，溫度降到室溫后，把試件脫模后用保鮮膜及膠帶包住其側(cè)面和底部，放在表面平整的試驗(yàn)臺(tái)上，避免灌注時(shí)漏漿及試件底部兜漿。另外根據(jù)馬歇爾試件測(cè)得的表觀密度制作車轍試件。按照前面所述水泥膠漿配比制備水泥膠漿，在滿足要求的情況下，在1h內(nèi)對(duì)基體瀝青混合料馬歇爾試件和車轍試件進(jìn)行灌注，讓水泥膠漿自然滲透，滲透過(guò)程中隨時(shí)補(bǔ)充水泥膠漿使基體瀝青混合料連通孔隙能充分灌滿，至水泥膠漿不能灌注為止(試件灌漿時(shí)為避免水泥漿漏出，應(yīng)對(duì)瀝青混合料試件的四周和底面采取封堵措施)。滲透完畢后，用鏟刀刮除多余的漿液，以暴露出瀝青混合料試件表面的凹凸不平為宜。將灌漿后的試件在室溫下靜置24h，待漿料硬化后，去除試件表面的保鮮膜及膠帶，放入溫度為20℃士3℃，濕度大于90%的養(yǎng)生室內(nèi)養(yǎng)生，到齡期后測(cè)其各項(xiàng)力學(xué)性質(zhì)及路用性能。
半柔性路面材料的水穩(wěn)性分析
有資料顯示，某高速公路于1995年9月通車后，不到一年的時(shí)間就出現(xiàn)了坑洞，1997年和1998年共修補(bǔ)坑洞1700多個(gè)，修補(bǔ)面積達(dá)2500m，重鋪表面層7000m2；又如某高速公路舊瀝青面層上的SMA(厚4cm)試驗(yàn)路段，雖然SMA中除了纖維還加了抗剝落劑，但在自由水透入并滯留的SMA面層的局部部位，水使瀝青從粗碎石表面脫落下來(lái)了。
瀝青路面的破壞形式主要表現(xiàn)為車轍、低溫開(kāi)裂和疲勞破壞。從60年代以來(lái)，人們一直在采取措施全力對(duì)付這三種破壞形式。但是，人們?cè)趯?duì)付這些破壞形式的同時(shí)，所采取的選用堅(jiān)硬的優(yōu)質(zhì)石料，采用較粗的粒徑，減少瀝青用量等措施，又帶來(lái)了新的隱患，即瀝青路面的水穩(wěn)性不足。在春融季節(jié)、梅雨季節(jié)和雨季，路面逐步出現(xiàn)麻面、松散、掉粒乃至坑槽，嚴(yán)重影響了路面的平整度和行車舒適性和安全性。因此，路面的水損壞已成為世界范圍的問(wèn)題，函待解決。半柔性路面材料，由于母體瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率較大，雖然有水泥膠漿的灌入，但是考慮到灌漿的不均勻性，因此，檢驗(yàn)材料的水穩(wěn)性就更為重要。本文采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融循環(huán)劈裂試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)半柔性路面材料的水穩(wěn)性。筆者分別進(jìn)行了半柔性路面混合料和AC－13的試驗(yàn)。
級(jí)配2水泥灌漿瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比分別比級(jí)配1的略小3.5%和1.6%在相同空隙率的情況下形成連續(xù)孔結(jié)構(gòu)的級(jí)配1較級(jí)配2具有更優(yōu)異的水穩(wěn)定性。
值得注意的是，半柔性復(fù)合材料的穩(wěn)定度和殘留穩(wěn)定度都可達(dá)到20kN左右，強(qiáng)度很高。主要是由于灌入其中的水泥起了很大的作用，增加了混合料的剛性。還可看出，該復(fù)合材料在60℃水中浸泡48h后的穩(wěn)定度大于之前的穩(wěn)定度，分析原因有：灌入瀝青混合料中水泥漿的強(qiáng)度不是一成不變的，在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將仍會(huì)緩慢增長(zhǎng)，所以復(fù)合材料48h浸水殘留穩(wěn)定度會(huì)比浸水40分鐘的要高。這也可以從另一個(gè)角度說(shuō)明該種材料的水穩(wěn)定比較好。
半柔性路面材料的高溫穩(wěn)定性分析
瀝青混合料是一種典型的粘彈塑性材料，它的強(qiáng)度和勁度模量隨著溫度的升高而降低，所以在夏季高溫，并在交通荷載的作用下，瀝青路面易產(chǎn)生車轍，擁包等病害。尤其對(duì)于高等級(jí)公路，由于交通量大，重車比例大，且交通渠化，產(chǎn)生車轍等永久變形的可能性就越大一些。車轍、擁包等永久變形的產(chǎn)生，使得路面的平整度明顯降低，從而影響路面的行車舒適性；而且坑槽易積水，除了加速路面的破壞之外，還會(huì)對(duì)行車安全造成很大的威脅。可見(jiàn)，車轍的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響了路面的使用壽命和服務(wù)質(zhì)量，已成為當(dāng)今世界路面損壞形式中最為突出的一個(gè)問(wèn)題。
成型半柔性復(fù)合材料和AC－13瀝青混合料車轍試件各3個(gè)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究。注意檢驗(yàn)灌注率。瀝青混合料的車轍試驗(yàn)是在規(guī)定尺寸的板塊狀壓實(shí)試件上進(jìn)行的，試件尺寸為300mm×300mm×50mm，試驗(yàn)溫度為60℃，試驗(yàn)接觸輪壓為0.7MPa。試驗(yàn)方法和步驟見(jiàn)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052－2011)
我國(guó)“八五”攻關(guān)課題首次提出了用車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度作為瀝青混合料的高溫性能技術(shù)指標(biāo)，認(rèn)為動(dòng)穩(wěn)定度越大，其高溫性能越好。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)于年最高平均氣溫在30℃以上的地區(qū)，上面層的動(dòng)穩(wěn)定度不得低于800次/mm，而半柔性路面材料的動(dòng)穩(wěn)定度均在20000次/mm以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了規(guī)定值。與普通AC－13型瀝青混合料相比，也有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)?？芍?，半柔性路面材料的高溫抗車轍性能非常好。
4、結(jié)論
(1)半柔性路面材料的動(dòng)穩(wěn)定度均在20000次/mm以上，說(shuō)明半柔性路面材料的高溫抗車轍性能非常好。
(2)水泥灌漿瀝青混合料的抗水侵害能力比普通瀝青混合料強(qiáng)，其殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比分別比普通的AC瀝青混合料大約20%和10%，其浸水48h殘留穩(wěn)定度達(dá)到106.5%和103%，適用于潮濕地區(qū)，而且凍融循環(huán)劈裂強(qiáng)度比TSR也可以達(dá)到77.7%，可以達(dá)到普通瀝青混合料在潮濕地區(qū)的要求。
(3)在相同空隙率的情況下形成連續(xù)孔結(jié)構(gòu)的級(jí)配較不連續(xù)級(jí)配具有更優(yōu)異的水穩(wěn)定性。