分析半剛性基層與瀝青面層粘結(jié)性能影響因素

周彰才

(貴州省黔東南州交通建設(shè)工程公司)

在公路施工當(dāng)中，瀝青面層材料和半剛性基層材料是兩種不同的路面結(jié)構(gòu)層;這兩種路面結(jié)構(gòu)的性質(zhì)不同，強(qiáng)度也不同。當(dāng)這兩種路面結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起的時(shí)候，通常無法有效粘結(jié)。而為了提高半剛性基層與瀝青面層的粘結(jié)性能，改善路面結(jié)構(gòu)的受力狀況，一般需要做相應(yīng)的處理。即探討影響半剛性基層與瀝青面層粘結(jié)性能的因素。

1 半剛性基層與瀝青面層之間的結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)方法

1.1 半剛性基層與瀝青面層之間的結(jié)構(gòu)

在半剛性基層與瀝青面層之間，還有兩個(gè)界面和三種截然不同的材料的共同作用。其中，兩個(gè)界面指的是:(1)粘層材料與半剛性基層界面;(2)瀝青混合料與粘層材料的界面。三種材料是指:(1)瀝青混合料，(2)半剛性基層材料，(3)粘層材料。

1.2 試驗(yàn)方法

一般情況下，半剛性基層與瀝青面層之間是無法有效粘結(jié)的，為了使這兩個(gè)界面有效粘結(jié)上，需要之間的三種材料和兩個(gè)界面共同發(fā)揮作用，而如果任何一個(gè)界面或者材料無法發(fā)揮作用，則均會(huì)影響半剛性基層與瀝青層面的粘結(jié)性能。根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)原理，采用直剪試驗(yàn)和斜剪試驗(yàn)設(shè)備在室內(nèi)開展相關(guān)試驗(yàn)。

2 影響半剛性基層與瀝青面層粘結(jié)性能的因素分析

2.1 瀝青混合料

瀝青混合料的粒徑與壓實(shí)度可影響半剛性基層與瀝青面層粘結(jié)性能。

(1)瀝青混合料的粒徑

一般情況下，對于半剛性的瀝青路面結(jié)構(gòu)，瀝青混合料的粒徑由粗變細(xì)的方向應(yīng)當(dāng)是從下到上。現(xiàn)階段，瀝青路面的厚度一般在18 cm左右，因此，在半剛性基層的頂面上，使用的通常是30型或者是25型的瀝青混合料。

但對于某些比較薄的路面結(jié)構(gòu)，比如橋面鋪裝、水泥混凝土加鋪瀝青面層等路面機(jī)構(gòu)，一般適宜使用16型或者20型，甚至是10型的瀝青混合料。在本次研究中，即探討這些型號的瀝青混合料對半剛性基層與瀝青面層粘結(jié)性能的影響。

本次試驗(yàn)使用的是直剪設(shè)備和斜剪設(shè)備，試驗(yàn)的溫度為25℃，且還進(jìn)行了40℃環(huán)境下的斜剪試驗(yàn)。試驗(yàn)的結(jié)果詳見表1。

表1 瀝青混合料粒徑抗剪強(qiáng)度表

從上表中可以看出，對于不同配級的瀝青混合料來說，在相同的溫度環(huán)境下，其混合料的粒徑越大，則兩層之間的抗剪強(qiáng)度就越大。而對于相同級別的瀝青混合料來說，比如10型的瀝青混合料，溫度從25～40℃，其構(gòu)造深度越小，其抗剪強(qiáng)度反而增大。由此可見，瀝青混合料的粒徑大小與混合料的級別均可影響兩層之間的抗剪強(qiáng)度。

(2)混合料的壓實(shí)度

圖1 壓實(shí)度與剪切強(qiáng)度關(guān)系試驗(yàn)曲線

從剪切強(qiáng)度與壓實(shí)度之間的關(guān)系曲線可以看出，隨著壓實(shí)度的不斷降低，半剛性基層與瀝青面層之間的剪切強(qiáng)度也在不斷減小。而從曲線的大致形狀來看，混合料壓實(shí)度與抗剪強(qiáng)度之間呈現(xiàn)的是拋物線關(guān)系。根據(jù)對試驗(yàn)結(jié)果的分析，當(dāng)瀝青混合料的壓實(shí)度過高時(shí)，半剛性基層表面的整體性能會(huì)受到影響，進(jìn)而也就會(huì)影響到兩個(gè)層面之間的抗剪強(qiáng)度。

2.2 粘層材料對半剛性基層與瀝青面層性能的影響

(1)粘層材料的種類

現(xiàn)階段，在公路施工當(dāng)中，廣泛使用的粘層材料主要有兩種，一種是改性瀝青粘層材料，一種是改性乳化瀝青粘層材料。在本次試驗(yàn)中，采用的直剪試驗(yàn)方法探究粘層材料的種類對兩層之間粘結(jié)性能的影響。

對于不同等級的水泥來說，其抗剪強(qiáng)度也是不同的:如果是改性瀝青，4%水泥的抗剪強(qiáng)度為0.24 MPa，6%的水泥為0.25 MPa，而8%的水泥為0.39 MPa;而如果是改性乳化瀝青，4%水泥的抗剪強(qiáng)度為 0.18 MPa，6%的水泥為0.22 MPa，8%的水泥的抗剪強(qiáng)度為0.30 MPa。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以看出，改性瀝青的抗剪強(qiáng)度要優(yōu)于改性乳化瀝青的抗剪強(qiáng)度，平均高出了1.3倍。隨著水泥劑量的不斷增加，半剛性基層的強(qiáng)度也會(huì)不斷提高，兩層之間的抗剪強(qiáng)度也隨之升高。

(2)粘層材料的粘度

在本次研究中，選取的是橡膠瀝青、普通瀝青和改性瀝青以及SBS改性瀝青，來研究粘層材料的粘度對半剛性基層與瀝青面層性能的影響。

表2 不同瀝青直剪試驗(yàn)、粘度試驗(yàn)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果

從表2中我們可以看出，如果不是橡膠瀝青，改性瀝青的粘度可以說是最大的，但是改性瀝青的抗剪強(qiáng)度卻明顯小于SBS瀝青和普通瀝青。筆者經(jīng)過相關(guān)的探究認(rèn)為，如果普通的瀝青與改性混合劑SBS等混合到一起后，便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，其會(huì)改變普通李慶忠已有的化學(xué)結(jié)構(gòu)，形成一定的鏈?zhǔn)交蛘呔W(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，這時(shí)普通瀝青分子之間的內(nèi)聚力會(huì)加強(qiáng)，其粘度也就會(huì)增加。

但是粘層材料僅僅有較高的粘度是不夠，在公路施工中，還需要粘層材料有一定韌性。在施工中，熱瀝青不僅有很好的粘結(jié)功能，此外其還擔(dān)負(fù)著防水與應(yīng)力吸收等功能。因此，要提高公路施工的整體質(zhì)量，需要合理選擇粘層材料。

2.3 瀝青混合料與粘層材料之間影響

在半剛性基層表面上攤鋪上熱瀝青之后，需要在熱瀝青的表面撒上一定的碎石來作為攤鋪的平臺(tái)。而碎石的撒布量、碎石的質(zhì)量、碎石的規(guī)格等均會(huì)影響層間的粘結(jié)性能。

撒布在瀝青表面的碎石通常大小是不一的，這主要是因?yàn)槠淞酱笮〔灰耍行┕穼＜艺J(rèn)為應(yīng)撒布粒徑小的碎石，而有的則認(rèn)為應(yīng)當(dāng)撒布粒徑較大的碎石，認(rèn)為應(yīng)根據(jù)具體的公路施工來確定撒布哪種碎石。

相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)碎石的撒布量為10 kg/m2時(shí)，碎石粒徑加大則層面之間的抗剪強(qiáng)度也增加。但當(dāng)粒徑加大到一定的程度時(shí)，層面之間的抗剪強(qiáng)度不升反降。這也就是說，在瀝青攤鋪施工階段，碎石的撒布也不是越多越好，應(yīng)當(dāng)確定合理的撒布量。

此外，影響半剛性基層與瀝青面層粘結(jié)性能的因素還有半剛性基層的界面狀態(tài)、透層油等。其中，界面若是污染的界面，則會(huì)對層面之間的抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響。

3 結(jié)語

在公路施工中，半剛性基層與瀝青面層粘結(jié)的好不好，直接影響著公路工程的整體質(zhì)量。因此，也就影響半剛性基層與瀝青面層粘結(jié)性能的因素也就有了重要意義。主要探究了瀝青混合料、粘層材料對層面直接抗剪強(qiáng)度的影響。其中，粘層材料對層間的粘結(jié)影響比較復(fù)雜，需要引起施工方的特別注意。

［1］汪水銀.半剛性基層與瀝青面層粘結(jié)性能影響因素［J］.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2010，(2).

［2］楊育生，李振霞，王選倉等.橋面鋪裝同步碎石防水粘結(jié)性的路用性能［J］.長安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，(6).

［3］羅志剛，曾俊，王隨原.界面污染對半剛性基層與瀝青面層層間粘結(jié)性能影響的試驗(yàn)研究［J］.中外公路，2011，(2).