沥青路面灌缝材料

张春喜

[摘要]本文归纳了国内外现有沥青路面灌缝材料的类型，重点总结和阐述了热用类沥青、冷用类沥青和化学材料类等灌缝材料的特点。并结合我国公路事业的发展现状和灌缝材料应用现状，对沥青路面灌缝材料的发展前景做了展望。

[关键词]沥青路面；灌缝处理；灌缝材料

0引言

沥青路面裂缝的出现，一方面使得路面的连续性、整体性和美观性遭到破坏：另一方面由于过多的路表水进入路面结构内部，会引发唧泥、塌陷、坑槽等病害。可见，路面裂缝的产生严重制约着路面的使用寿命和服务质量。因此，为了控制路面早期损坏、提高公路服务质量、延长使用寿命，有必要对沥青路面现有裂缝进行及时而有效的修补。根据不同裂缝的实际情况，选择有针对性的修补材料，在裂缝出现的早期进行预防性修补养护，往往会起到事半功倍的效果。

1灌缝材料性能要求

沥青路面裂缝按其破损的几何形状及形成机理，可以分为块裂、龟裂、网状裂缝、斜向裂缝、纵向裂缝、横向裂缝等多种类型。无论修补其中哪一种，灌缝材料都需要具备一定的使用性能。

1.1高温稳定性

高温稳定性指标主要是评价灌缝材料在高温条件下抗软化或抗流淌的能力。灌缝材料在夏季高温天气，易受热变软甚至出现流淌现象。在车辆荷载形成的压缩应力作用下，裂缝中的材料很容易被挤出或溢出裂缝，而使灌缝失效。

1.2抗裂延伸性

抗裂延伸性指标主要是用来评价灌缝材料在拉压应力应变作用下，承受塑性变形和弹性变形的能力。灌缝材料应具有较好的抗裂延伸性，使材料始终能与裂缝壁面贴合并保持对裂缝的封闭作用。

1.3粘附抗脱性

灌入裂缝中的灌缝材料，在交通荷载和水损害的作用下，承受着多种应力应变，为了使裂缝壁面与灌缝材料之间形成一个整体，能有效传递拉压应力、剪切应力，并防止材料过早断裂造成灌缝失效，灌缝材料应具有足够高的粘附抗脱性。

1.4低温抗裂性

低温抗裂性指标主要是评价灌缝材料在低温条件下，抵抗脆断开裂的能力及其柔韧性能的好坏。灌缝材料在冬季及低温天气，很容易变脆、失去原有的柔韧性。若灌缝材料长期在拉应力应变作用下，很容易被拉伸斷裂，造成灌缝失效，

1.5抗硬物嵌入性

进行灌缝修补后的裂缝表面往往容易嵌入硬物，若灌缝材料弹性较差，在行车荷载的作用下还易造成路表某些不可压缩材料（例如石屑、砂石等）嵌入灌缝裂缝中，造成灌缝失去传荷能力，灌缝料容易脱出，裂缝修补很快失效。

1.6抗老化性

耐老化性主要是评价裂缝灌缝后，在使用过程中受交通荷载和自然环境的作用，其主要性能保持稳定或较少发生变化的能力。为了提高灌缝材料的耐久性，避免灌缝较早失效，应检测裂缝灌缝材料是否具有较好的耐老化性。

上述灌缝材料评价指标都是彼此独立的，而有些指标（如高温稳定性和低温抗裂性）还相互对立，同时满足所有评价指标是非常难的。裂缝灌缝要求满足哪几项指标，应具体结合裂缝灌缝的时机、气候条件以及裂缝的类型来选择确定。

2灌缝材料分类及其适用性

2.1灌缝材料的发展

长期以来，在“重建轻养”观念的影响下，我国公路养护部门一般只在路面裂缝发展到比较严重时，才采用普通热沥青等简单的胶结材料，通过人工灌缝对裂缝进行修补。但实践证明，路面裂缝经过这种传统方法修补后，随着路表面及基层的温度收缩，最多不超过1年，维修后的裂缝又在原灌缝位置重新开裂，其失效率在85%以上，因而必须在第2年重新进行灌缝，这样一来就加大了养护工作量，增加了养护费用。

近年来，随着高速公路管理部门越来越重视“道路养护”对公路路用性能及使用寿命的影响，一些经费较为充足，如一级公路、高速公路、城市快速路等等级较高路面的养护部门，开始在灌缝时采用橡胶改性沥青等性能更好的改性沥青，以及自流平有机硅树脂、树脂类密封胶等裂缝修补专用材料，

2.2灌缝材料分类及其特性

现在在沥青路面裂缝修补中采用的灌缝材料大致可以归为热用沥青类、冷用沥青类及专用材料类等3大类，以下对各类材料作分别介绍。

2.2.1热用沥青类

包括热沥青、SBS改性沥青、沥青橡胶、橡胶改性沥青及低模量橡胶改性沥青等，因其价格不高，对施工人员的要求不苛刻而受到广泛采用。

1）热沥青

沥青本身是一种很好的胶结材料，具有较好的粘结性能和极佳的耐水性能。通常将其加热至140-160℃制成热沥青，便会具有很好的流动性和浸润性，热沥青完全可以作为裂缝灌缝材料使用。同时，热沥青在各种裂缝灌缝材料中成本最低，质量也稳定，施工人员对热沥青的制备及使用经验也最为丰富。所以在许多情况下，将热沥青作为裂缝灌缝材料是一种较佳的选择，而且有文献资料表明热沥青作为灌缝材料的比例较高。但是，修补裂缝破损，对其材料的要求通常是较高的，而一般的沥青结合料柔韧性较差、温度敏感性较大，不太适合灌缝修补有较大水平位移的裂缝，不适用于气温变化很大的地区。故热沥青可更多地用于无或少水平位移（<2.5mm）裂缝的灌缝，可在气温变化相对较小的地区使用。

2）改性沥青

灌缝材料的粘附性和水稳定性要求很高。但是，一般的热沥青作为裂缝灌缝材料，较难满足诸多的性能要求，必须对热沥青根据裂缝灌缝的具体性能要求进行改性后使用，特别是对于有较大水平位移（≧2.5mm）的裂缝灌缝，则必须采用性能（特别是延展性和弹性）更为优良的改性沥青作裂缝灌缝材料。

沥青改性剂的品种很多，目前常用的改性沥青多采用高分子聚合物作为改性剂来制备。其效果取决于聚合物的类型、添人量以及沥青与聚合物的相容性。不同类型聚合物改性剂制成的改性沥青，其性能各不相同，用于沥青改性的高分子聚合物主要有以下3大类：

（1）橡胶类

按其产源可分为天然橡胶与合成橡胶，代表性品种有丁苯橡胶（SBR）、氯丁橡胶（cR）、天然橡胶（NR）。其中，SBR是合成橡胶中应用最广的一种通用橡胶，其综合性能较好，强度较高、延伸率大，抗磨性和耐寒性亦较好。用SBR制成的橡胶改性沥青具有极好的低温抗裂性能，且高温稳定性、粘附性、耐老化性亦有所提高，同时具有较好的延展性和弹性。

（2）树脂类

通常其分为热塑性树脂和热固性树脂两类，代表性品种有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物（EVA）及环氧树脂（EP），其中PE和EVA被采用较多。

（3）热塑性橡胶

又称为热塑性弹性体，兼具橡胶和热塑性塑料特性，在常温下显示橡胶的高弹性，受热时呈可塑性。其代表性品种有苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（sBS）。SBS具有弹性好、抗拉强度高、低温变形性能好等优点。由其制成的SBS改性沥青具有很好的高温稳定性、低温抗裂性、弹性恢复性和耐久性，且粘结性能、粘附性能及耐水性能都有较大提高。

2.2.2冷用沥青类

包括乳化沥青、改性液体沥青等，由于其受限制条件较少，不需加热使用，可用在潮湿的路面、有灰尘的壁面使用。其中较有代表性的是乳化沥青。

乳化沥青主要是由沥青、乳化剂、稳定剂和水等组分所组成。将粘稠沥青加热熔化后，经机械研磨的作用，以细小的微滴（粒径约为2～5um）状态分散于含有乳化剂和稳定剂的水溶液中，形成水包油状的沥青乳液，此时沥青便成为在常温条件下具有极好流动性和浸润性的乳化沥青，完全可以作为沥青路面裂缝破损的灌缝材料。灌缝于裂缝中的乳化沥青经过一段时间，乳液中的水分逐渐蒸发散失，沥青与乳液中的水相分离，当乳液完全分解破乳后，乳液中的沥青便恢复其原有的性能和作用。

乳化沥青较热沥青具有一些显著的优点：乳化沥青（特别是阳离子乳化沥青）不怕水，能裹覆潮湿石料，且低温不影响其流动性和浸润性，故在雨后、裂缝潮湿或低温条件下进行裂缝灌缝，对其修补性能影响很小；乳化沥青具有极好的流动性和浸润性（即渗透性），用于未成熟的微裂缝的灌缝修补较理想：乳化沥青不需或稍许加热便可使用，价格上虽比沥青高出25%-30%，但其施工费用较低，使用安全方便且节约能源，并能减少环境污染。但是，乳化沥青在粘结性能上很难与热沥青相比，故其更多地用于无或少水平位移裂缝的灌缝，且多在裂缝处于潮湿状态或低温天气等环境条件较恶劣情况下，作为裂缝的应急灌缝材料。

2.2.3专用材料类

包括聚合物、橡胶及树脂类等专用灌缝材料。这种材料包括1～2种组成材料，通过化学反应从液态转变为固态。国外试验证明，这种类型的材料修补效果很好，但由于其粘度太大，不宜充分渗入裂缝，且对施工条件要求高，既费时又昂贵，故大多用于等级较高的沥青路面灌缝处理。

1）自流平有机硅树脂

目前在国内外，对于自流平有机硅树脂的使用较少，主要原因在于其价格太高。但是其修补效果也最让人满意。自流平有机硅树脂实际上是1种或2种能够通过化学反应从液态变为固态而自我成形的材料。由于发生化学反应是一个不可逆的过程，所以其高温、低温性能均很好，用作裂缝灌缝材料时，可以达到良好的修补效果，根据SHRP的研究，一般有效期可以达到6-7年。最近才在裂缝修补中使用，是一种新型的材料。

2）樹脂类密封胶

另外，国内目前经常使用的一类材料通称为密封胶，实际上也是以沥青为基质材料，掺加各种改性剂（如聚合物和树脂）。与上文中的橡胶改性沥青、乳化沥青或者纤维改性沥青所不同的只是掺加的改性剂的种类较多而已。在国内，树脂类密封胶的使用已经被用于修补沥青路面裂缝，且取得了良好效果。

3结语

近年来，公路路面灌缝材料的研究是预防性养护技术领域最重要的研究方向之一，而且也取得了重要进展，但高性能、低成本路面灌缝材料的开发仍然是道路养护工作者的一项长期、艰巨的任务。热用类沥青材料应用较早，技术较为成熟，但是复杂的施工步骤和昂贵的灌缝设备限制了其应用范围；专用材料类的性能很好，专用性强，价格昂贵，适用于高等级的路面；冷用类沥青由于无需加热，能耗低，更环保，施工简便，性价比高，成为近年来灌缝料开发的热点和重点，具有不可估量的发展潜力。不论是路面灌缝新型材料还是传统材料，未来都必须沿着：（1）使用方便，操作简单，施工快捷，迅速开放交通；（2）污染小，更加环保，对工人的身体伤害小；（3）使用性能优良，性价比高的方向发展。

[责任编辑：王伟平]