瀝青路面層間粘結(jié)檢測方法分析

景凱麗 劉慶武 王婭

摘 要：隨著交通量的迅速增長以及重軸載車輛的增多，瀝青面層由于層間粘結(jié)差而產(chǎn)生的開裂、推移、車轍等病害逐漸增多，如何改善層間粘結(jié)效果，并對層間粘結(jié)效果進(jìn)行合理評價(jià)是保證瀝青路面層間粘結(jié)的質(zhì)量關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；層間粘結(jié)性能；檢測方法

1 瀝青路面層間粘結(jié)層材料功能分析

基層與面層之間的粘結(jié)層材料受力情況比較復(fù)雜，主要包括壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力三類受力，另外，由于道路處于自然環(huán)境中，不可避免的受到日照、溫度、水等因素的影響，所以粘結(jié)層材料應(yīng)該具有以下兩個(gè)重要功能：1）抗拔能力，由于汽車輪胎在行駛過程中與路面的摩擦?xí)绊憣娱g的粘結(jié)效果，另外啟程行駛中的后輪產(chǎn)生的真空泵吸作用也會(huì)造成層間粘結(jié)的減弱，所以在粘結(jié)層材料選擇時(shí)要注意材料的抗拔能力，否則很容易產(chǎn)生層間分離現(xiàn)象；2）抗剪能力，如果抗剪能力不足，基層和面層之間往往會(huì)出現(xiàn)推移、擁包、兩層皮等病害，輕者會(huì)影響路面的使用性能，嚴(yán)重的話會(huì)威脅到路面使用者的行車安全，所以粘結(jié)層材料還要具有較高的抗剪能力。

2 瀝青路面層間粘結(jié)檢測方法

瀝青路面結(jié)構(gòu)是多層彈性體，其層間粘結(jié)性能對整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和耐久性具有重要作用。在外界環(huán)境和行車荷載的反復(fù)作用下，如果層間處理不當(dāng)，極易造成路面結(jié)構(gòu)層間破壞，因此開展瀝青路面層間粘結(jié)性能影響因素研究非常有必要。本文采用路面多功能層間剪切強(qiáng)度試驗(yàn)儀，通過成型雙層復(fù)合式車轍板的方法，考慮粘層油種類、溫度、豎向荷載與層間污染等，研究影響層間粘結(jié)效果的關(guān)鍵因素，對實(shí)際道路施工具有很好的指導(dǎo)意義。

2.1 粘層材料對層間抗剪性能影響

1）粘層油?；|(zhì)瀝青為SK90#道路石油瀝青，粘層油以粘結(jié)為主，本文選擇常用的粘層材料及SuperPCR改性乳化瀝青，對比分析不同粘層材料對層間抗剪性能的影響，粘層材料分別為：Super PCR改性乳化瀝青、SBR改性乳化瀝青、普通乳化瀝青，熱瀝青和SAMI應(yīng)力吸收層（膠粉改性瀝青選用40目橡膠粉和90#AS基質(zhì)瀝青，膠粉摻加量20%）五種。

2）不同粘層油抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。（1）試件成型。為了真實(shí)模擬實(shí)際路面的攤鋪與碾壓過程，采用雙層車轍板取芯方法制作剪切試驗(yàn)所需試件。由于試驗(yàn)主要研究層間粘結(jié)效果，為了成型試件方便，采用雙層AC-13瀝青面層組合，上、下層各厚5cm。先成型下層結(jié)構(gòu)，靜置24h左右脫模，接著用油漆刷在脫了模的下層車轍板表面均勻涂抹定量粘層材料，待乳化瀝青完全破乳后，把其平順的放進(jìn)雙層車轍板模子中；再在其上成型上面層車轍板。雙層車轍板試件成型24h后脫模，并將其按照試驗(yàn)要求進(jìn)行切割。（2）剪切試驗(yàn)。為了較好地模擬瀝青路面實(shí)際受力特點(diǎn)，采用多功能層間剪切強(qiáng)度試驗(yàn)儀進(jìn)行瀝青路面抗剪強(qiáng)度的測定，試驗(yàn)溫度的調(diào)節(jié)范圍在-10～100℃，測試精度0.1KN。研究五種不同透層油的抗剪切性能是為了確定最優(yōu)的粘層材料，試驗(yàn)溫度選用25℃，豎向壓應(yīng)力取標(biāo)準(zhǔn)輪載0.7MPa，選取水平剪切力時(shí)考慮到拉伸速率過大會(huì)影響數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，故將拉伸加載速率設(shè)定為1.2mm/min，該值是設(shè)備允許的最小值。依據(jù)室內(nèi)以已確定的粘層油最佳灑布量，乳化瀝青灑布量為0.8kg/m2，熱瀝青灑布量為0.4kg/m2，橡膠瀝青的灑布量應(yīng)控制在2.6kg/m2～2.8kg/m2，碎石粒徑采用10～15mm，灑布量為19kg/m2。（3）試驗(yàn)結(jié)果分析。經(jīng)檢測可知，同一溫度下，抗剪切強(qiáng)度從大到小依次為：Super PCR改性乳化瀝青>SAMI應(yīng)力吸收層>SBR改性乳化瀝青>普通熱瀝青>普通乳化瀝青。由此可見，Super PCR改性瀝青的綜合性能均優(yōu)于SBR改性瀝青和普通乳化瀝青。

2.2 豎向荷載對層間粘結(jié)性能的影響

研究豎向荷載對層間粘結(jié)性能的影響時(shí)，豎向荷載分別為1.1MPa、0.9MPa、0.7MPa、0.5MPa和0.35MPa模擬標(biāo)準(zhǔn)軸載作用于路面上。粘層材料為Super PCR改性乳化瀝，為了避免透層油灑布量對豎向荷載的影響，透層油灑布量分別為0.4kg/m2、0.6kg/m2、0.8kg/m2、1.0kg/m2、同一豎向應(yīng)力同一灑布量下三個(gè)平行試驗(yàn)取其平均值。經(jīng)試驗(yàn)檢測可知，當(dāng)豎向荷載相同時(shí)，透層油灑布量小于1.0kg/m2，層間抗剪強(qiáng)度隨著透層油灑布量的增加而增加，透層油灑布量大于最佳灑布量時(shí)，層間抗剪強(qiáng)度基本沒有變化，原因可能是在一定的豎向荷載作用下，透層油灑布量過大其在層間起到粘結(jié)作用的同時(shí)也起到了潤滑作用；當(dāng)豎向應(yīng)力為0.35MPa、0.5MPa、0.7MPa時(shí)，抗剪強(qiáng)度增幅比較明顯，之后隨著豎向荷載的增大抗剪強(qiáng)度增加幅度明顯減??；由此可見：當(dāng)作用于瀝青路面的豎向荷載過大時(shí)，其層間抗剪強(qiáng)度主要由層間摩擦力提供，且當(dāng)豎向應(yīng)力增加到一定程度后，粘層油灑布量對層間抗剪強(qiáng)度的影響會(huì)逐漸減小。

2.3 固含量對層間粘結(jié)性能的影響

相同灑布量的乳化瀝青會(huì)因其固含量的變化而改變實(shí)際留在路面上的有效瀝青含量。為了進(jìn)一步研究固含量對瀝青面層間粘結(jié)性能的影響，本實(shí)驗(yàn)選用25℃、45℃和60℃三種溫度，50%、55%、60%和65%四個(gè)固含量，粘結(jié)材料為Super PCR改性乳化瀝青，灑布量為0.8kg/m2，豎向壓應(yīng)力為0.35MPa，每種工況做三個(gè)平行試件進(jìn)行剪切試驗(yàn)取其平均值。

經(jīng)試驗(yàn)檢測可知，無論在25℃、45℃，還是60℃時(shí)，層間抗剪強(qiáng)度隨著乳化瀝青固含量的增大逐漸呈現(xiàn)上升趨勢。但是固含量越高，瀝青乳化難度越大，施工時(shí)灑布需要的溫度越高，由試驗(yàn)結(jié)果可知，乳化瀝青中固含量增大沒有使抗剪強(qiáng)度呈相應(yīng)比例的提升。從經(jīng)濟(jì)和乳化瀝青制備的角度而言，建議施工時(shí)采用50%固含量的改性乳化瀝青，以便降低乳化瀝青制備難度及施工成本。

2.4 層間污染對粘結(jié)性能的影響

層間污染直接影響層間粘結(jié)能力，因此研究了砂性土、油污對瀝青路面層間抗剪強(qiáng)度的影響。試件制作與以上試驗(yàn)統(tǒng)一，粘層材料為Super PCR改性乳化瀝青，其灑布量為0.8kg/m2，的和油污（柴油）不同的污染程度分別用無污染、0.1kg/m2、0.2kg/m2、0.4kg/m2的污染量來表示。砂性土是磨細(xì)后均勻撒布的，試驗(yàn)溫度為25℃，豎向應(yīng)力為0.35Mpa。經(jīng)檢測可知，泥土污染和油污染都會(huì)使層間抗剪強(qiáng)度下降，相同污染量下，油污比泥土污染更顯著。原因可能是：干燥的泥土顆粒分散在層間并沒有粘性，剪切過程中自由的土顆粒促使靜摩擦變成滑動(dòng)摩擦，同時(shí)泥土顆粒還阻礙了上面層與粘層的粘結(jié)，使得上、下面層之間的有效接觸面積減小，層間抗剪強(qiáng)度下降。層間抗剪強(qiáng)度隨著泥土污染量的增加呈逐漸下降趨勢。油污多為柴油或機(jī)油，在本次試驗(yàn)中采用柴油作為油污。從其化學(xué)組成來分析，柴油與瀝青材料中飽和烴的成分相同，主要為烷烴和環(huán)烷烴。因此，柴油對瀝青材料具有很高的溶解力和滲透力，當(dāng)粘層受到柴油污染后，柴油便滲入粘層材料，使粘層材料中瀝青的油分含量增加，粘層材料粘度減小，從而層間抗剪強(qiáng)度降低。另外，油污進(jìn)一步阻礙上下兩層之間的粘結(jié)，在層間不但沒有起到粘結(jié)作用反而起到一定的潤滑作用，導(dǎo)致層間抗剪強(qiáng)度大幅下降，0.2kg/m2的油污使抗剪強(qiáng)度下降了49.4%，等同于0.3kg/m2泥土達(dá)到的污染程度。

3 結(jié)束語

綜上所述，因?yàn)r青路面屬于分層施工的多層體系，必然會(huì)導(dǎo)致層間成為薄弱環(huán)節(jié)。若路面層間粘結(jié)不好，將對傳遞豎向及層間剪力造成嚴(yán)重影響，甚至?xí)霈F(xiàn)層間滑動(dòng)現(xiàn)象，從而加速疲勞破壞。目前，在瀝青路面層間結(jié)合研究中，有關(guān)層間粘結(jié)試驗(yàn)的方法多種多樣，且粘層材料對層間抗剪性能等均會(huì)造成不同程度的影響，為此，必須充分掌握瀝青路面層間粘結(jié)性能，提高層間粘結(jié)強(qiáng)度，只有這樣才能最大限度保證路面質(zhì)量。

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