瀝青路面層間粘結檢測方法分析

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差而產生的開裂、推移、車轍等病害逐漸增多，如何改善層間粘結效果，并對層間粘結效果進行合理評價是保證瀝青路面層間粘結的質量關鍵。

關鍵詞：瀝青路面；層間粘結性能；檢測方法

1 瀝青路面層間粘結層材料功能分析

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

2 瀝青路面層間粘結檢測方法

瀝青路面結構是多層彈性體，其層間粘結性能對整個路面結構的連續性和耐久性具有重要作用。在外界環境和行車荷載的反復作用下，如果層間處理不當，極易造成路面結構層間破壞，因此開展瀝青路面層間粘結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度試驗儀，通過成型雙層復合式車轍板的方法，考慮粘層油種類、溫度、豎向荷載與層間污染等，研究影響層間粘結效果的關鍵因素，對實際道路施工具有很好的指導意義。

2.1 粘層材料對層間抗剪性能影響

1）粘層油。基質瀝青為SK90#道路石油瀝青，粘層油以粘結為主，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應力吸收層（膠粉改性瀝青選用40目橡膠粉和90#AS基質瀝青，膠粉摻加量20%）五種。

2）不同粘層油抗剪強度試驗。（1）試件成型。為了真實模擬實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所需試件。由于試驗主要研究層間粘結效果，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。先成型下層結構，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，并將其按照試驗要求進行切割。（2）剪切試驗。為了較好地模擬瀝青路面實際受力特點，采用多功能層間剪切強度試驗儀進行瀝青路面抗剪強度的測定，試驗溫度的調節范圍在-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的粘層材料，試驗溫度選用25℃，豎向壓應力取標準輪載0.7MPa，選取水平剪切力時考慮到拉伸速率過大會影響數據的穩定性，故將拉伸加載速率設定為1.2mm/min，該值是設備允許的最小值。依據室內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）試驗結果分析。經檢測可知，同一溫度下，抗剪切強度從大到小依次為：Super PCR改性乳化瀝青>SAMI應力吸收層>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于SBR改性瀝青和普通乳化瀝青。

2.2 豎向荷載對層間粘結性能的影響

研究豎向荷載對層間粘結性能的影響時，豎向荷載分別為1.1MPa、0.9MPa、0.7MPa、0.5MPa和0.35MPa模擬標準軸載作用于路面上。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、同一豎向應力同一灑布量下三個平行試驗取其平均值。經試驗檢測可知，當豎向荷載相同時，透層油灑布量小于1.0kg/m2，層間抗剪強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，層間抗剪強度基本沒有變化，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作用的同時也起到了潤滑作用；當豎向應力為0.35MPa、0.5MPa、0.7MPa時，抗剪強度增幅比較明顯，之后隨著豎向荷載的增大抗剪強度增加幅度明顯減小；由此可見：當作用于瀝青路面的豎向荷載過大時，其層間抗剪強度主要由層間摩擦力提供，且當豎向應力增加到一定程度后，粘層油灑布量對層間抗剪強度的影響會逐漸減小。

2.3 固含量對層間粘結性能的影響

相同灑布量的乳化瀝青會因其固含量的變化而改變實際留在路面上的有效瀝青含量。為了進一步研究固含量對瀝青面層間粘結性能的影響，本實驗選用25℃、45℃和60℃三種溫度，50%、55%、60%和65%四個固含量，粘結材料為Super PCR改性乳化瀝青，灑布量為0.8kg/m2，豎向壓應力為0.35MPa，每種工況做三個平行試件進行剪切試驗取其平均值。

經試驗檢測可知，無論在25℃、45℃，還是60℃時，層間抗剪強度隨著乳化瀝青固含量的增大逐漸呈現上升趨勢。但是固含量越高，瀝青乳化難度越大，施工時灑布需要的溫度越高，由試驗結果可知，乳化瀝青中固含量增大沒有使抗剪強度呈相應比例的提升。從經濟和乳化瀝青制備的角度而言，建議施工時采用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 層間污染對粘結性能的影響

層間污染直接影響層間粘結能力，因此研究了砂性土、油污對瀝青路面層間抗剪強度的影響。試件制作與以上試驗統一，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。砂性土是磨細后均勻撒布的，試驗溫度為25℃，豎向應力為0.35Mpa。經檢測可知，泥土污染和油污染都會使層間抗剪強度下降，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摩擦，同時泥土顆粒還阻礙了上面層與粘層的粘結，使得上、下面層之間的有效接觸面積減小，層間抗剪強度下降。層間抗剪強度隨著泥土污染量的增加呈逐漸下降趨勢。油污多為柴油或機油，在本次試驗中采用柴油作為油污。從其化學組成來分析，柴油與瀝青材料中飽和烴的成分相同，主要為烷烴和環烷烴。因此，柴油對瀝青材料具有很高的溶解力和滲透力，當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，從而層間抗剪強度降低。另外，油污進一步阻礙上下兩層之間的粘結，在層間不但沒有起到粘結作用反而起到一定的潤滑作用，導致層間抗剪強度大幅下降，0.2kg/m2的油污使抗剪強度下降了49.4%，等同于0.3kg/m2泥土達到的污染程度。

3 結束語

綜上所述，因瀝青路面屬于分層施工的多層體系，必然會導致層間成為薄弱環節。若路面層間粘結不好，將對傳遞豎向及層間剪力造成嚴重影響，甚至會出現層間滑動現象，從而加速疲勞破壞。目前，在瀝青路面層間結合研究中，有關層間粘結試驗的方法多種多樣，且粘層材料對層間抗剪性能等均會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性能，提高層間粘結強度，只有這樣才能最大限度保證路面質量。

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