超薄瀝青路面層間粘結強度試驗分析

喬 維

(中咨公路養護檢測技術有限公司)

1 試驗方案設計及試件制作

1.1 試驗方案

以SBS 改性瀝青灑布量和7.2～9.5 mm 的單粒徑玄武巖碎石撒布量為主要因素，分析不同用量時粘結防水層的力學指標變化規律，具體設計方案見表1。

1.2 試件制作

為了模擬青銀高速公路超薄磨耗層工程中的路面結構，即由7.5 cm 的瀝青(AC20)混凝土(由舊瀝青路面做主要成分)+薄粘結防水層+2.5 cm 厚的溫拌SAC10(薄層罩面)組成，鋸開GTM 試件，取試件高為7.5 cm，用毛刷將其糙面均勻涂刷上熱的SBS 改性瀝青(瀝青用量以面積計算)涂抹一定要均勻，然后將粒徑在7.2～9.5 mm 的碎石(碎石用量依照面積設計采用)均勻、緊密地鋪放在熱瀝青薄層上，將弄好的試件裝入GTM 試模，再加入135 ℃的溫拌SAC10 瀝青混合料(混合料用量按毛體積密度計)，啟動GTM 旋轉剪切壓實試驗機將試件壓實成型。

2 試驗結果分析

剪切試驗和拉拔試驗的試驗溫度分別為60 ℃和20 ℃，試驗速率為5 mm/min，試驗結果匯總列入表1。

表1 層間強度試驗結果

2.1 SBS 改性瀝青灑布量的影響

由圖1 知:

(1)隨著增加SBS 改性瀝青的灑布量，試件的直剪強度一開始先增大，之后又逐步減小，SBS 改性瀝青灑布量為1.6～1.8 kg/m2時，試件的直剪強度達到最大值，為230 kPa。而橡膠改性瀝青隨灑布量的增加，直剪強度逐漸增大，峰值為241 kPa。

(2)本試驗在實驗過程中所取的SBS 改性瀝青的灑布用量使試件的45°斜剪強度呈不斷增大趨勢，當灑布用量為2.0 kg/m2時試件的45°斜剪強度達到最大值1 545 kPa。

(3)隨SBS 改性瀝青的灑布量自2.0 kg/m2慢慢減少，試件的抗拉拔強度隨之增大，當灑布量到1.4 kg/m2時，試件的拉拔強度達到最大，當繼續減少時強度又迅速減小，從這方面考慮，薄粘結防水層用SBS 改性瀝青的最佳灑布量推薦在1.2～1.6 kg/m2范圍內。

2.2 碎石撒布量對層間強度的影響

由圖2 知，隨粒徑在7.2～9.5 mm 的碎石的撒布含量的增大，試件的直剪強度及45°斜剪強度都呈現出先增大隨之又逐漸減小的變化規律，試件的直剪及45°斜剪強度指標的最大值也一致出現在當撒布量為55%時，分別為236 kPa 和1 349 kPa。

隨粒徑大小在7.2～9.5 mm 的碎石撒布量的增加，試件拉拔強度亦先增大而后又隨之減小的變化規律，在撒布量在50%－55%之間時，出現拉拔強度極值。

2.3 層間剪切強度受環境溫度的影響

以質量計，取熱的SBS 改性瀝青做試件，其灑布量為1.8 kg/m2，單粒徑大小在7.2～9.5 mm 的玄武巖碎石灑布量為55%，外荷載加載速率取50 mm/min。試驗溫度分別取50 ℃、60 ℃和70 ℃。試驗結果見表2。

表2 50 ℃、60 ℃和70 ℃環境溫度下試件層間剪切強度的試驗結果

圖1 SBS 改性瀝青灑布量－層間強度變化曲線

圖2 碎石撒布量－拉拔強度變化曲線

表2 表明，環境溫度的升高對試件直剪強度和45°斜剪強度均不利。試件直剪強度在60～70 ℃溫度區間內下降很大，而試件45°斜剪強度在50～60℃溫度區間內下降幅度較大。這一試驗結果說明高溫季節及時進行灑水降溫作業十分必要。

3 結 論

(1)本實驗增加SBS 改性瀝青灑布量，試件的直剪強度呈現先升后降的結果，當灑布量在1.6～1.8 kg/m2內時達到試件直剪強度的最大值230 kPa;而其45°斜剪強度則不斷增大，在2.0 kg/m2達到最大值1545 kPa;拉拔強度與直剪強度一樣，而其達到最大值時，灑布量為1.4 kg/m2。結合試件外觀狀況，建議實際應用中SBS 改性瀝青灑布用量取1.4 kg/m2。

(2)隨粒徑7.2～9.5 mm 的碎石在試件中撒布量的增加，試件的直剪強度跟45°斜剪強度都表現出先升后降的趨勢，試件的直剪及45°斜剪強度指標的最大值也一致出現在當撒布量為55%時，分別為220 kPa 和1 050 kPa。同時試件的拉拔強度也呈先增后減的趨勢，拉拔強度極值出現在撒布量為50%～55%區間，綜上取碎石撒布量在55%作為最佳用量。

［1］馮德成，宋宇.瀝青路面層間結合狀態試驗與評價方法研究［J］.哈爾濱工業大學學報，2007，39(4).

［2］林秀賢.關于瀝青混凝土路面設計中抗剪指標的建議［J］.公路，2004，(12):66－70.

［3］交通行業規范.公路瀝青路面施工技術規范(JTGF40－2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.