雙層聯(lián)鋪瀝青混凝土室內(nèi)外層間黏結(jié)強度研究

趙華軍

（山西路橋集團長臨高速公路有限公司，山西 臨汾 041000）

目前瀝青路面施工逐漸向精細化發(fā)展，瀝青路面層間黏結(jié)問題變得越來越突出，為了大幅度提高瀝青路面層間黏結(jié)效果，瀝青路面雙層聯(lián)鋪技術(shù)在經(jīng)濟性、適用性諸多方面體現(xiàn)了更大的優(yōu)勢，已得到許多國家的認可（尤其歐洲國家）[1]。瀝青路面雙層聯(lián)鋪技術(shù)具有攤鋪厚度大、攤鋪效率高、混合料溫度下降慢、路面鋪筑時有效碾壓時間長的優(yōu)勢，能夠在要求的碾壓溫度范圍內(nèi)對路面充分碾壓，從而使路面具有更好的層間黏結(jié)和壓實度[2-5]。所以，本文引進了歐洲國家采用的瀝青路面雙層聯(lián)鋪技術(shù)，研究瀝青路面雙層聯(lián)鋪相對傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)層間的質(zhì)量變化情況。

1 瀝青路面雙層聯(lián)鋪的特點

雙層聯(lián)鋪工藝對上中面層或中下面層雙層同時攤鋪、一次性壓實，使兩層混合料相互嵌擠、黏結(jié)，形成一個整體的雙層路面結(jié)構(gòu)層，充分地利用下層混合料的余熱改善上層混合料的壓實條件，降低環(huán)境對混合料溫度散失的影響，保證充分的壓實時間，實現(xiàn)更高的壓實度。同時，兩層的骨料相互嵌擠，黏結(jié)料相互融合，能夠形成整體的復(fù)合式結(jié)構(gòu)層，節(jié)約了兩層之間噴灑的黏結(jié)材料，實現(xiàn)了最佳的層間黏結(jié)。

雙層聯(lián)鋪設(shè)備對兩種級配的混合料同時攤鋪，因此必須配備兩批運料車、兩臺拌和站，且混合料供應(yīng)充足。混合料供應(yīng)完畢后，通過雙層聯(lián)鋪機前后布置的兩套螺旋布料器和熨平板，將兩層混合料分層一次攤鋪，同時使用大功率壓實設(shè)備對兩層混合料一次碾壓成型。目前，國內(nèi)外應(yīng)用較廣的雙層聯(lián)鋪設(shè)備主要有：戴納派克F300CS、維特根SP1600等，戴納派克F300CS最大攤鋪寬度11.75 m；維特根SP1600最大攤鋪寬度16 m。

2 雙層聯(lián)鋪層間黏結(jié)研究

瀝青路面雙層聯(lián)鋪實現(xiàn)了路面層間完全“熱接熱”，與采用黏層油的處理方法“冷接冷”相比，“熱接熱”技術(shù)不僅使層間黏結(jié)強度得到提高，而且雙層聯(lián)鋪不需要進行黏層施工，降低了成本，提高了施工效率。

2.1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

單層獨立鋪筑及雙層一次攤鋪選用4 cm AC-13 SBS改性瀝青混合料+7 cm AC-20 SBS改性瀝青混合料結(jié)構(gòu)。上面層粗集料采用玄武巖，下面層粗集料采用石灰?guī)r，細集料全部采用石灰?guī)r機制砂，礦粉采用石灰?guī)r磨細礦粉，上面層油石比5.2%，下面層油石比4.4%，SBS改性瀝青SBS摻量為4.5%（內(nèi)摻）。瀝青混合料攤鋪溫度為160℃～170℃。

2.2 室內(nèi)芯樣抗拉、抗剪試驗

2.2.1 試件成型

在試驗室制作兩次成型、一次成型的馬歇爾試件。上面層和下面層兩次成型時，采用φ101.6的標準馬歇爾試模，兩層均采用標準馬歇爾成型方法，各層試件高度（63.5±1.3 mm）/2，各層擊實次數(shù)采用38次，成型完下面層試件，待冷卻后，在試件表面涂刷0.4 kg/m2的改性乳化瀝青，破乳后，再在其上成型上面層試件；成型上面層時，無法實現(xiàn)正反面的擊實，故上面層混合料試件擊實采用單面75次擊實。一次成型試件時，分別計算31.75±0.65 mm所用上、下面層混合料質(zhì)量，依次裝入標準馬歇爾試模，以標準馬歇爾成型方法成型。

2.2.2 室內(nèi)試件抗拉強度試驗及分析

采用環(huán)氧樹脂和固化劑按1∶1混合的黏結(jié)劑，將馬歇爾試件底部與拉拔試驗用水泥混凝土面板黏結(jié)，然后將拉拔儀拔頭黏結(jié)在試件頂端，待試件兩面黏結(jié)牢固，通過拉拔儀對其層間黏結(jié)力進行檢測試驗，拉拔的速率為10 mm/min。所測結(jié)果見表1。

表1 室內(nèi)拉拔試驗結(jié)果

通過表1可以得出，兩層分別成型的試件抗拉強度為兩層一次成型的61%。其原因為兩次成型試件的黏結(jié)面為水平斷面，試件受拉時，受拉抗力主要表現(xiàn)為試件水平斷面內(nèi)改性瀝青和乳化瀝青的黏結(jié)性能。而兩層一次成型時，兩層混合料間存在不平整的界面，其表現(xiàn)為三維突起、凹陷狀態(tài)，相比水平斷面受力接觸面增大，最終表現(xiàn)為一次成型的瀝青混合料抗拉強度遠比兩層分別成型的抗拉強度大。

2.2.3 室內(nèi)試件抗剪試驗及分析

室內(nèi)剪切試驗采用與抗拉試驗相同的試件，采用剪切儀對試件的層間進行直剪試驗，速率為10 mm/min。測試結(jié)果見表2。

表2 室內(nèi)試件剪切試驗結(jié)果 MPa

從表2可以得出，兩層分別成型的抗剪強度是兩層一次成型抗剪強度的58.6%。主要原因與室內(nèi)試件抗拉強度相近，兩層一次成型的試件抗剪力由層間瀝青提供外，主要由層間三維鋸齒狀骨料之間的嵌擠力提供，同時又具有更大的接觸面，故可提供更大的抗剪強度。

2.3 現(xiàn)場芯樣抗拉、抗剪試驗

2.3.1 現(xiàn)場取芯

為了對比兩層分別攤鋪與兩層一次攤鋪的黏結(jié)效果，對某高速公路兩層一次攤鋪路段鉆取芯樣，鉆取芯樣的厚度為4 cm AC-13 SBS改性瀝青混合料上面層+7 cm AC-20 SBS改性瀝青混合料中面層，其中雙層聯(lián)鋪路面結(jié)構(gòu)鉆取芯樣6個，兩層分別攤鋪路段鉆取芯樣6個，用于剪切試驗各3個，拉拔試驗各3個。鉆取的芯樣通過切割機切割平整，只留上、中面層進行試驗。

2.3.2 現(xiàn)場芯樣抗拉試驗及分析

通過拉拔試驗儀對鉆取的芯樣進行拉拔測試，采用環(huán)氧樹脂和固化劑按1∶1混合的黏結(jié)劑，將芯樣底部與水泥混凝土面板進行黏結(jié)，然后將拉拔儀拔頭黏結(jié)在芯樣頂端，一定時間后待芯樣兩面黏結(jié)牢固，再通過拉拔儀對其層間黏結(jié)力進行檢測試驗，拉拔的速率為10 mm/min。所測結(jié)果見表3。

表3 現(xiàn)場芯樣拉拔試驗結(jié)果

從現(xiàn)場芯樣拉拔試驗結(jié)果表3可知，兩層分別攤鋪的抗拉強度是兩層一次攤鋪抗拉強度的56%，與室內(nèi)試件抗拉強度比基本相當。從單值來看，現(xiàn)場兩層分別攤鋪的芯樣抗拉拔強度相比室內(nèi)成型的馬歇爾試件抗拉拔強度略高，兩層一次攤鋪芯樣的抗拉拔強度相比室內(nèi)一次成型的馬歇爾試件抗拉拔強度也略高。主要原因為現(xiàn)場的壓實功遠高于室內(nèi)馬歇爾擊實儀的擊實功，在高壓實功下集料與集料被壓實的更為緊密，最終表現(xiàn)為現(xiàn)場芯樣的抗拉拔力略大于室內(nèi)芯樣。

2.3.3 室內(nèi)試件抗剪試驗及分析

分別選擇3個現(xiàn)場鉆取的芯樣，底端切平，通過剪切儀對芯樣的層間黏結(jié)力進行測試，以直剪法進行剪切，速率為10 mm/min。測試結(jié)果見表4。

表4 野外鉆取芯樣抗剪試驗結(jié)果 MPa

從野外鉆取芯樣抗剪試驗結(jié)果表4可知，兩層分別攤鋪的抗剪強度是兩層一次攤鋪抗剪強度的74%。相對室內(nèi)試驗來說，現(xiàn)場兩層分別攤鋪和兩層一次攤鋪抗剪強度均有所提高。主要原因與野外抗拉強度相同，高壓實功下，試件三維鋸齒咬合力更為緊密，最后表現(xiàn)為室外抗剪強度明顯高于室內(nèi)。

3 結(jié)論

a）室內(nèi)試件一次成型的混合料抗拉強度、抗剪強度比兩次成型的混合料均高，約為兩次成型的1.6～1.7倍，現(xiàn)場鉆取的芯樣也表現(xiàn)為一次成型的抗拉強度、抗剪強度比兩次成型抗拉強度、抗剪強度高，約為兩次成型的1.3～1.8倍。

b）現(xiàn)場鉆取芯樣的抗拉強度、抗剪強度均高于室內(nèi)芯樣。主要原因為現(xiàn)場芯樣的壓實功遠高于室內(nèi)馬歇爾擊實功，三維鋸齒面接觸更為緊密，集料間骨架嵌擠牢固，黏結(jié)性能更好。

c）瀝青路面雙層聯(lián)鋪技術(shù)將會大幅度提高層間黏結(jié)效果，提高施工效率，降低施工成本，減小層間污染，有利于工程質(zhì)量。