瀝青路面粘層用乳化瀝青的粘結(jié)性能

蔣愛明　楊　凱　　余國星

(1．蓬安縣公路管理局，四川南充　637800; 2．重慶重交再生資源開發(fā)股份有限公司，重慶　400010;　3．重慶鵬方路面工程技術(shù)研究院有限公司，重慶　400010)

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瀝青路面粘層用乳化瀝青的粘結(jié)性能

蔣愛明1楊凱2余國星3

(1．蓬安縣公路管理局，四川南充637800; 2．重慶重交再生資源開發(fā)股份有限公司，重慶400010;3．重慶鵬方路面工程技術(shù)研究院有限公司，重慶400010)

摘要:為分析重慶渝黔高速公路瀝青路面粘層用乳化瀝青粘結(jié)性能，室內(nèi)制備了一系列粘層用乳化瀝青及改性乳化瀝青，測定了其技術(shù)性質(zhì)，通過拉拔試驗分析了其粘結(jié)性能，并檢驗了其試驗路應(yīng)用效果，結(jié)果表明:若乳化瀝青貯存穩(wěn)定，乳化劑種類對瀝青粘結(jié)性能沒有顯著影響，但配方對改性乳化瀝青粘結(jié)強度影響顯著，且最優(yōu)配方下其粘結(jié)強度隨膠乳摻量增大而提高。

關(guān)鍵詞:渝黔高速公路，乳化瀝青，膠乳，粘結(jié)性能，拉拔試驗

0　引言

重慶渝黔高速公路是國道主干線重慶至湛江段在重慶境內(nèi)的一段公路［1］，自通車以來，瀝青路面逐漸出現(xiàn)了滑移、推擠和壅包等病害，該路段已幾經(jīng)修補。層間粘結(jié)問題，是引起瀝青路面上述病害的主要原因之一。由于路面經(jīng)碾壓后，結(jié)構(gòu)層表面已相對平整、密實，所以層間摩阻力大幅降低，粘結(jié)力在路面強度中就起了很大的作用［2］。解決層間粘結(jié)問題的重要途徑之一是層間粘結(jié)材料的改善。可以用作層間粘結(jié)的材料有很多，包括稀釋瀝青、熱瀝青、改性瀝青、乳化瀝青、改性乳化瀝青等，但各國規(guī)范對粘層材料的選擇卻無明確指導(dǎo)建議［3，8］。

國內(nèi)外諸多研究者［4-7］對粘層材料的種類、用量、層間強度等進行過研究，但研究結(jié)果不盡相同。為了更深入、全面地了解粘層材料，以指導(dǎo)重慶渝黔高速公路瀝青路面病害修補，本文較為系統(tǒng)地采用了不同配方制備了粘層用乳化瀝青、改性乳化瀝青，研究了其粘結(jié)強度，并對其粘結(jié)效果進行了試驗路檢驗。

1　試驗原材料性能及試驗方法

1．1原材料

1)乳化劑。本研究初步選用了11種不同品種的粘層用快裂/中裂乳化劑，其型號分別為:DF-42E，AA63D，CL-88，PC10，PC11，PC24，JY-R2S，PN01，CM358，ZM-P，JLC01。

2)基質(zhì)瀝青。本研究選用中石油高富70號瀝青，并對其技術(shù)性質(zhì)進行試驗檢測，檢測結(jié)果均能滿足規(guī)范要求。

3)膠乳。本研究主要采用氯丁膠乳和丁苯膠乳制備改性乳化瀝青，其技術(shù)性質(zhì)如表1所示。

表1　膠乳的技術(shù)性質(zhì)

1．2試驗方法

1)乳化瀝青性能試驗。執(zhí)行JTJ 052—2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程中乳化瀝青的相關(guān)試驗方法。

2)試件制備。在車轍試模上成型瀝青混凝土下面層AC-16，待成型后刷涂乳化瀝青，刷涂量為1．0 L/m2，加鋪瀝青混凝土上面層AC-13，采用碾壓法成型尺寸為300 mm×300 mm×70 mm、結(jié)構(gòu)為50 mm AC-16+乳化瀝青+40 mm AC-13的試件，并將試件切制為如圖1所示的9小塊，每塊100 mm×100 mm。在每塊小試件上表面幾何中心處采用內(nèi)徑50 mm的鉆芯機鉆孔至基層中5 mm，用于拉拔試驗。試件經(jīng)過切割、篩選后在烘箱中保溫5 h，再進行相關(guān)試驗。

3)拉拔試驗。采用微電子控制萬能試驗機，加載速率為10 mm/min。試驗原理、過程如圖1及圖2所示。

圖1　拉拔試驗試件示意圖（單位：mm）

圖2　拉拔試驗試件及設(shè)備

2　乳化瀝青及改性乳化瀝青粘結(jié)性能

2．1乳化瀝青

表2　乳化劑配方設(shè)計

經(jīng)過大量的室內(nèi)試驗，初選出粘層用乳化瀝青的配方，如表2所示，瀝青固含量為50%。用乳化劑AA63D，PC10，PN01，CM358配制的乳化瀝青貯存穩(wěn)定性差，在幾個小時或1 d內(nèi)乳化瀝青發(fā)生團聚結(jié)塊現(xiàn)象，增大乳化劑的用量也并沒得到改善，原因可能有:乳化劑破乳速度太快，乳化劑與瀝青配伍性差。再次優(yōu)選出的乳化瀝青的技術(shù)性質(zhì)如表3所示。從表3可以看出，CL-88制備的乳化瀝青技術(shù)性質(zhì)不能滿足規(guī)范要求。以DF-42E，PC11，PC24，JLC01，JY-R2S以及ZM-P制備的乳化瀝青技術(shù)性質(zhì)均能滿足規(guī)范要求。

表3　粘層用乳化瀝青技術(shù)性質(zhì)

表4　粘層用乳化瀝青的粘結(jié)強度　MPa

目前，尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)評價粘層乳化瀝青的路用性能。本研究中采用拉拔試驗評價粘層乳化瀝青的粘結(jié)力，試驗結(jié)果如表4所示。結(jié)果表明，同一用量水平下，不同乳化瀝青粘結(jié)強度均為1．7 MPa左右，差異很小。因此，在制備的乳化瀝青貯存穩(wěn)定性良好的前提下，乳化劑種類對瀝青粘結(jié)性能沒有顯著影響。

2．2改性乳化瀝青

表5　改性乳化瀝青配方設(shè)計(固含量50%，丁苯膠乳+氯丁膠乳)%

表6　改性乳化瀝青的粘結(jié)強度和穩(wěn)定性　MPa

選擇DF-42E，PC11，JLC01，JY-R2S 4種陽離子乳化劑制備改性乳化瀝青，乳化瀝青固含量定為50%。試驗配方設(shè)計及其粘結(jié)強度和穩(wěn)定性測試結(jié)果如表5，表6所示。從表6可以看出，用乳化劑DF-42E制備的改性乳化瀝青粘結(jié)性能最優(yōu)，且穩(wěn)定性良好。綜合考慮前期的研究成果，氯丁膠乳對乳化瀝青蒸發(fā)殘留物延度有很大影響，因此認(rèn)為，采用DF-42E+SBR膠乳制備的改性乳化瀝青最佳。

表7　SBR膠乳劑量對粘結(jié)強度的影響(25℃)　MPa

表8　3．0%SBR改性乳化瀝青技術(shù)性質(zhì)

選取SBR膠乳劑量3%，4%，5%(內(nèi)摻法)，選擇DF-42E+ SBR膠乳配方進行復(fù)試。在制備的過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膠乳劑量過高時，加工改性乳化瀝青較為困難，4．0%的膠乳為摻量的上限。拉拔試驗結(jié)果如表7所示。從表7可以看出，對于采用DF-42E乳化劑的乳化瀝青而言，SBR膠乳的摻入提高了其粘結(jié)強度，且粘結(jié)強度隨著膠乳摻量的增大而提高。對采用DF-42E+3．0%SBR膠乳配方制備的改性乳化瀝青的技術(shù)性質(zhì)進行了檢測，結(jié)果如表8所示。從表8可以看出，該配方下的改性乳化瀝青的各項指標(biāo)均符合相關(guān)技術(shù)要求。

3　改性乳化瀝青粘結(jié)效果的試驗路檢驗

試驗路位于渝黔路重慶境內(nèi)K2+000～K3+000路段，共計1 km，粘層位于瀝青下面層(AC-20)和上表面層(AC-13)之間。基于室內(nèi)研究結(jié)果，采用快裂改性乳化瀝青作為粘層油，灑布量為0．3 kg/m2～0．5 kg/m2，人工噴灑。粘層的養(yǎng)生期在乳化瀝青破乳、水分蒸發(fā)后(用濾紙或餐巾紙輕輕壓于表面無褐色斑點)結(jié)束，即1 h～5 h鋪筑瀝青面層，確保粘層不受污染。通過現(xiàn)場鉆芯，觀察改性乳化瀝青粘層的粘結(jié)效果，從芯樣可以看出瀝青路面層間粘結(jié)效果良好。

參考文獻:

［1］ 王素孌，慕海瑞，汪振偉．高速公路瀝青路面病害原因分析及養(yǎng)護建議［J］．交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009，206(10):60-64．

［2］ 王春然．環(huán)氧乳化瀝青在粘層中的應(yīng)用研究［D］．西安:長安大學(xué)，2013．

［3］ 劉麗．瀝青路面層間處治技術(shù)研究［D］．西安:長安大學(xué)，2008．

［4］ Mohammad L．N．，M．Abdur Raqib，Baoshan Huang．Influence of Asphalt Tack Coat Materials on Interface Shear Strength［J］．Transportation Research Record 1789，Transportation Research Board，2002(13):56-65．

［5］Randy C．West，Jingna Zhang，Jason Moore．Evaluation of Bond Strength Between Pavement Layers［R］．NCAT Report No．05-08，National Center for Asphalt Technology，Auburn，AL，2005．

［6］ 周鍵煒．水泥混凝土橋面防水粘結(jié)層的試驗研究［D］．南京:南京林業(yè)大學(xué)，2009．

［7］ 郭寅川，申愛琴，張金榮，等．瀝青路面粘層材料性能的試驗［J］．長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011，31(6):16-20．

［8］ 顏赫．SuperPCRSBS改性乳化瀝青粘層材料研發(fā)與應(yīng)用研究［D］．西安:長安大學(xué)，2013．

中圖分類號:U416．217

文獻標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0110-03

收稿日期:2016-04-02

作者簡介:蔣愛明(1972-)，男，工程師;楊凱(1980-)，男，工程師;余國星(1986-)，男，工程師

On bonding performance of emulsified asphalt at asphalt roadbed’s bonding layer

Jiang Aiming1Yang Kai2Yu Guoxing3
(1．Peng’an County Road Administrative Bureau，Nanchong 637800，China; 2．Chongqing Zhongjiao Recycled Resources Development Co．，Ltd，Chongqing 400010，China; 3．Chongqing Pengfang Roadbed Engineering Technical Institute Co．，Ltd，Chongqing 400010，China)

Abstract:In order to analyze the bonding performance of the emulsified asphalt of the asphalt roadbed’s bonding layer along Chongqing-Guizhou expressway，the paper prepares a series of bonding layer’s emulsified asphalt and modified emulsified asphalt，measures its technical property，analyzes its bonding performance by the pull-out tests，checks its application effect on the trial roads，proves by the results that the emulsified type has no evident influence on the asphalt bonding performance if the emulsified asphalt is stored in a stable way，while the formula has the obvious effect on the bonding strength of the modified emulsified asphalt，and its bonding strength increases along with added emulsion dosage under the optimal formula．

Key words:Chongqing-Guizhou expressway，emulsified asphalt，latex，bonding performance，pull-out test