不同處理技術對復合式路面界面糙化及界面強度的影響研究

譚淑芳 張洪剛 農新偉

摘要：剛柔復合式路面是一種長壽命瀝青路面結構，其界面處理是剛柔復合式路面結構應用的關鍵技術。文章針對機制砂混凝土表面較厚的浮漿層，通過構造深度、摩擦系數試驗對比研究了刻槽、銑刨、拋丸三種表面糙化技術。研究結果表明：刻槽、銑刨、拋丸等技術均能大幅提升混凝土表面的構造深度、摩擦系數、界面強度，表面糙化效果明顯，有利于保障復合式路面界面整體穩定性及強度。文中提出的刻槽、銑刨、拋丸3種表面糙化技術的工藝控制參數及效果評價指標，可為剛柔復合式路面設計、施工等環節界面處理提供技術參考。

關鍵詞：復合式路面;剛柔界面;處理技術;構造深度;摩擦系數;界面強度

0 引言

復合式路面結合了水泥路面和瀝青路面的優點，是一種兼具剛-柔兩種特性的路面結構。與其他結構形式的路面有所不同，剛柔復合式路面的損壞主要集中在瀝青加鋪層的損壞，其損壞形式主要有車轍與推移、開裂與水損壞[1]。對于復合式路面出現的車轍和推移病害，主要的應對技術措施是以下兩個方面：（1）采用高性能的改性瀝青作為粘結料，采用骨架密實型的級配，采用合理的攤鋪碾壓工藝，以提高瀝青混合料的高溫穩定性、水穩定性和強度;（2）加強剛柔界面的糙化處理，提高其抗剪強度和粘結強度，使瀝青層與水泥混凝土板更好地粘結在一起，提高整體受力性能[2]。

廣西地區石灰巖及水泥資源豐富，在水泥路面設計與施工技術方面有優勢。近年來廣西一直在研究、應用復合式路面，在結構設計、界面處理技術、加鋪層材料組成設計方面都取得了一些技術成果，但界面強度問題仍是復合式路面的一大難題，其中界面糙化是復合式路面層間界面問題研究的熱點。因此有必要針對復合式路面界面糙化問題進行不同處理技術的對比研究，以提高復合式路面界面粘結強度及技術性能，延長路面使用壽命。

1 界面糙化處理措施

剛柔復合式路面的界面層處于瀝青層與水泥混凝土板之間，剛柔過渡部位，起到粘結瀝青層與水泥板的作用，由于水平方向的剪應力超過界面層的抗剪強度，極易發生破壞，用作剛柔界面的材料要求具有很強的粘結能力，良好的適應變形能力、不透水性和足夠的耐久性。因此，界面處理的主要目的是消除水泥混凝土表面較厚的薄弱浮漿層，提高水泥混凝土面板表面構造深度或粗糙度，增強面層瀝青混合料之間的機械咬合作用和化學吸附作用，并鋪筑抗剪切能力較高的界面粘結層材料，從而提升剛柔復合式路面界面整體穩定性及強度[3]。

對水泥混凝土路面界面進行糙化處理主要分為前處理和后處理。在水泥混凝土澆筑后初凝時間內采用表面拉毛及露石等表面處理方法為前處理;在水泥混凝土硬化成型后采用鑿毛、刻槽、銑刨、拋丸、酸洗、露石等表面糙化方法為后處理。本文主要對比研究了刻槽、銑刨、拋丸3種機械物理處治措施對界面糙化效果及界面粘結強度的影響。

本文通過室內外試驗研究，結合構造深度、摩擦系數、粘結強度等試驗研究了復合式路面在不同界面處理技術下的糙化效果對比，提出了相對應的層間處理技術建議[4]。

2 依托工程

本文依托工程為廣西某高速公路復合式路面結構，面層結構組成為：28cm水泥混凝土面層+1cm橡膠瀝青同步碎石封層（應力吸收層）+4cm橡膠瀝青混凝土面層。水泥混凝土面層采用機制砂混凝土，表面未處理前采用混凝土碳化深度測定儀測得浮漿層厚度約為1.0～1.2mm，如表1所示。

3 不同處理技術研究

3.1 界面刻槽

刻槽是指在硬化的水泥混凝土面板表面采用刻槽機進行鉤刻，刻槽方向與行車方向垂直，通過刻槽可以大幅提高混凝土表面的宏觀紋理和構造深度，同時槽深內可以有效吸附界面粘結材料（如橡膠瀝青封層），增加混凝土與上承層的層間抗推移強度，提高層間界面強度。本文研究了刻槽深度對界面糙化處理的影響，采用刻槽機對該水泥路面表面進行了不同槽深的刻槽處理，槽距2cm，槽寬3mm，槽深1～3mm，刻槽后的表面構造深度如下頁表2所示。由測試結果可知，刻槽可以增大水泥混凝土表面宏觀構造和摩擦力。構造深度與刻槽深度具有明顯的相關性，隨槽深增加而增加，刻槽深度不宜低于2.5mm[5]。該技術的施工優點是對界面宏觀構造有較大改善，施工快，對結構損傷小，施工造價低，適用于大規模的施工應用;缺點是在槽距間的浮漿層并未完全除掉，槽距間界面處理效果受限。

3.2 界面銑刨

銑刨處理可按糙化程度分為：輕度銑刨、中度銑刨及重度銑刨。輕度銑刨深度為1～3mm，中度銑刨深度為3～6mm，重度銑刨為6mm以上?？紤]到水泥混凝土面板的浮漿及面板強度、銑刨沖擊損傷等因素，本次試驗路采用了中度銑刨，單機銑刨工作面寬為2m，銑刨深度為5mm，銑刨速度約為10～12m/min，銑刨后的表面構造深度和抗滑擺值如下頁表3所示。

由表3對比數據可知，銑刨后路面粗糙度大幅提高，露石十分明顯，基本清除了表面浮漿，糙化效果非常明顯，表面構造深度和擺值增加顯著，構造深度達到了1.53mm，擺值由53提高到68。但銑刨也存在著一些較嚴重的不利影響：（1）過度或中重度銑刨會打掉部分集料，損傷面板的強度;（2）銑刨后表面浮塵難以清掃，界面粉塵污染較大，影響界面粘結;（3）銑刨會對面板接縫造成損傷，填縫材料被損毀，縱、橫縫邊緣處出現崩邊現象。綜合考慮，對于表層浮漿較厚的機制砂混凝土面層可采用精（中輕）銑刨，銑刨深度為1.5～3mm。

3.3 界面拋丸

拋丸是利用拋丸機把鋼珠噴射到水泥混凝土表面，利用高速運動的鋼珠對路面的撞擊使路表面形成粗糙面并將路面打毛，能很好地改善原路面的微觀構造，進而提高水泥混凝土表面和加鋪層之間的界面粘結力。拋丸既可去掉混凝土表面水泥浮漿而不破壞骨料，保證了水泥混凝土層的厚度和強度，又能夠在水泥混凝土表面產生1～3mm的不均勻粗糙面。在本文依托工程試驗段中，分別采用了390、460、550型號的鋼珠進行拋丸對比處理，拋丸速度采用4、5、6三個檔次進行對比，處理效率約為350～400m2/h。拋丸前后的表面摩擦系數和構造深度對比如表4所示。

由表4可知，經拋丸后，摩擦系數BPN提高5～15，構造深度提高0.05～0.1mm，混凝土表面糙化得到改善。但由于本文依托工程試驗段機制砂水泥混凝土表面浮漿層較厚，經一次拋丸后混凝土表面構造深度和摩擦系數提高幅度不明顯，因此進行了二次拋丸。經二次拋丸后，混凝土表面摩擦系數BPN達到了70以上，構造深度達到了0.65mm以上。

分析認為：經二次拋丸后，混凝土表面浮漿層被清除，露出新鮮混凝土表面，表面宏觀和細觀構造得到改善，有助于提高層間界面粘結及抗滑能力。綜合考慮拋丸處理效率、處理效果和經濟性等指標，建議拋丸采用460型號的鋼珠，處理速度為5檔（350～400m2/h）。

4 界面強度比較

在本文依托工程試驗段中，分別采用三種不同技術對水泥混凝土進行了界面糙化處理，并在處理后界面上攤鋪1.5cm橡膠瀝青應力吸收層+4cm橡膠瀝青面層，碾壓成型后分別進行了界面抗剪切試驗和拉拔試驗，試驗溫度為20℃，加荷速率為10mm/min。試驗結果如后頁表5所示。從試驗結果來看，由于銑刨可實現浮漿層完全清除，處理后界面具有最大的構造深度、粗糙度，因此相同試驗條件下，銑刨后的界面強度最大，刻槽和拋丸處理后的界面強度相當。

5 結語

界面處理技術是剛柔復合式路面結構應用的關鍵技術，界面糙化處治是界面處理技術的第一步。本文通過對比研究刻槽、銑刨、拋丸共3項技術的優缺點及處治效果，結合工程實際應用，提出如下建議：

（1）綜合考慮3種技術的工程造價、處理效果、處理效率、結構損傷等因素，推薦優先采用深刻槽技術，其次是拋丸、精（中輕）銑刨。

（2）刻槽技術建議：槽距2cm，槽寬3mm，刻槽深度不宜低于2.5mm。

（3）拋丸技術建議：采用中等型號（460型號）的鋼珠，處理速度為5檔（350～400m2/h）。

（4）銑刨技術建議：采用中輕度銑刨，銑刨深度為1.5～3mm。

（5）相同試驗條件下，銑刨后界面強度最大，刻槽和拋丸后界面強度次之。

（6）界面糙化處理是提高界面粘結及抗剪切強度的第一步，為提高復合式路面界面整體穩定性及強度，在界面糙化處理基礎上，應優選界面過渡層粘結材料，推薦采用橡膠瀝青應力吸收層技術。

參考文獻：

[1]謝鵬宇.剛柔復合式路面結構界面處理技術試驗研究[D].重慶：重慶交通大學，2013.

[2]劉朝暉，鄭健龍.CRC+AC復合式路面層間剪應力與粘結層材料抗剪強度研究[J].中外公路，2007（8）：46-49.

[3]潘武清.復合式路面界面層的特點及處治措施[J].山西建筑，2009（11）：270-271.

[4]王火明，凌天清，肖友高，等.剛柔復合式路面界面層強度特性試驗研究[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2009，28（6）：1033-1036.

[5]惠 冰.刻槽參數對剛柔復合式路面層間粘結強度的影響[J].公路工程，2018（4）：79-83.