再生瀝青路面基面層間界面加強處治技術研究

何軍

（陜西省交通規劃設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

1 概述

再生混合料用于下面層進行路面結構設計時，層間結合尤其是基面層間結合顯得尤其重要，為封閉空隙、防止水進入基層，路面結構一般設置封層，封層在荷載作用下需要有良好的水密性，還要使基面層之間有足夠的結合力，防止再生混合料產生推移、滑動等層間破壞[1]。基面層間結合的好壞對再生路面結構整體的穩定性和耐久性有著重要影響。

2 基面層間界面加強處治技術試驗設計

結合國內“兩油一料”層間處治技術的相關研究成果[2-3]，重點研究再生混合料作為下面層與基層結合時采用這種層間處治技術的材料選擇、用量及性能。

2.1 最佳上層瀝青撒布量

瀝青選擇普通熱瀝青、SBS 改性瀝青、乳化瀝青及膠粉改性瀝青，同步碎石封層的集料選用石灰巖，石料粒徑為4.75～9.5mm。試驗溫度選擇25℃，靜壓成型水穩碎石板，養生后撒透層油、下封層，然后在上部成型再生混合料下面層，確定碎石灑布量采用6～8 kg/m2，保持“兩油一料”下層瀝青灑布量固定為1.0kg/m2，透層采用陽離子改性乳化瀝青0.8kg/m2，通過改變上層瀝青灑布量分別為0.3、0.4、0.5、0.6kg/m2，以鉆芯機鉆取芯樣通過拉拔、剪切試驗分別測試其層間粘結效果，確定最佳上層瀝青種類及灑布量，每種材料做三組試件取均值。

2.2 最佳下層瀝青撒布量

優選SBS 改性瀝青及膠粉改性瀝青作為層間粘結材料，保持兩種瀝青上層灑布量為0.5 kg/m2不變，改變上層瀝青灑布量分別為0.8、0.9、1.0、1.1、1.2kg/m2，石料采用粒徑為4.75～9.5mm 石灰巖，灑布量采用6～8kg/m2，試驗溫度25℃。

2.3 最佳溫度及碎石灑布量

相關研究表明[4]，不同溫度、集料粒徑等影響因素對層間粘結強度也有較大的影響，所以在確定瀝青種類及灑布量的基礎上，經試驗后確定4.75～9.5mm 的集料選擇6kg/m2、9.5～13.2mm 的集料選擇8kg/m2、9.5～13.2mm 的集料選擇10kg/m2的灑布率。瀝青材料選擇膠粉改性瀝青，在不同溫度及集料粒徑下進行拉拔、剪切試驗。

3 基面層間界面加強處治技術試驗結果分析

3.1 最佳上層瀝青灑布量確定

層間剪切及拉拔試驗結果如圖1 所示。

從圖1 可看出，保持下層瀝青灑布量不變，四種瀝青的層間拉拔、剪切強度基本隨著上層瀝青灑布量的增加而增大，當灑布量超過0.5kg/m2時，剪切強度出現下降，可能是由于瀝青灑布量到達一定量后，形成瀝青富余層，碎石完全被瀝青裹附，導致其抗剪切、抗拉強度開始下降。按照抗拉、抗剪切強度來看，SBS 改性瀝青及膠粉改性瀝青大于乳化瀝青及基質瀝青，且當上層瀝青灑布量為0.5kg/m2時，SBS 改性瀝青及膠粉改性瀝青作為封層材料能達到最大的拉拔、剪切強度，所以優選兩種材料進行最佳下層瀝青撒布量確定。

圖1 層間剪切及拉拔試驗結果

3.2 最佳下層瀝青撒布量確定

根據試驗設計分別進行層間剪切、拉拔試驗，試驗結果如圖2 所示。

圖2 層間剪切及拉拔試驗結果

從圖2 可以看出，保持上層瀝青灑布量不變時，SBS改性瀝青作為粘結材料，拉拔、剪切強度隨下層瀝青灑布量的增加呈現先增大后減小的趨勢，拉拔、剪切強度最大出現在1.1kg/m2、1.0 kg/m2。膠粉改性瀝青作為粘結材料，拉拔、剪切強度隨下層瀝青灑布量的增加也呈現先增大后減小的趨勢，最大強度用量均為1.0kg/m2。兩種瀝青剪切、拉拔強度相差不大，綜合經濟性及強度指標，選擇膠粉改性瀝青作為封層處置材料，下層灑布量為1.0kg/m2，上層灑布量為0.5 kg/m2時，性能最佳。

3.3 最佳溫度及碎石灑布量確定

分別進行不同溫度及碎石灑布量下層間剪切、拉拔試驗，試驗結果如圖3 所示。

圖3 不同溫度、集料粒徑層間強度試驗結果

從圖3 可以看出，試驗溫度對于層間強度的影響很顯著，隨著溫度的升高，強度迅速下降，40℃時的拉拔、剪切強度不足25℃的50%，50℃時強度下降至25℃的16%～20%，說明層間粘結材料使碎石封層表現出了像瀝青材料一樣的感溫性能，為了獲得更好的層間效果，提出基面層間界面加強處治技術的工作溫度為25℃左右。集料粒徑對層間強度也有一定的影響，可以看出，同一溫度下，9.5～13.2mm 的集料表現出了最好的拉拔、剪切性能，其次是4.75～9.5mm 的集料，13.2～16mm 的集料強度性能最差。推薦采用9.5～13.2mm 的集料作為下封層的骨料。

4 基面層間界面加強處治技術性能評價

4.1 層間強度對比分析

根據試驗確定膠粉改性瀝青作為“兩油一料”層間處治技術的瀝青材料，上、下層瀝青灑布量為0.5kg/m2與1.0kg/m2，“一油一料”封層1.5kg/m2膠粉改性瀝青一次性灑布，集料統一選用9.5～13.2mm 的石灰巖，試驗溫度為25℃。稀漿封層采用相關技術指南中ES-3 的級配中值，配合比選用集料：乳化瀝青：水泥：水為100:15:2.5:10。將三種材料攤鋪在具有相同透層油的水穩基層上，成型再生瀝青混合料后取芯進行剪切、拉拔試驗。試驗結果見圖4。

圖4 不同層間處治技術層間強度對比

由圖4 可以看出，“兩油一料”基面層間界面加強處治技術的層間強度明顯優于另外兩種處治技術，其中抗剪強度比普通碎石封層提高約34.7%，比稀漿封層提高了約70%。基面層間界面加強處治技術的破壞界面有瀝青粘結，斷面處碎石完全被瀝青包裹，而普通碎石封層剪切破壞界面上出現“白碎石”，證明了基面層間界面加強處治技術的優越性。

4.2 透水性能分析

采用加壓滲水試驗，對三種層間處治技術的透水性能進行試驗，結果如表1 所示。

表1 不同層間處治技術透水性能試驗

從表1 試驗結果可以看出，稀漿封層的防透水性能最好，這是由于稀漿封層混合料的粒徑小，級配形成后使層間均勻、密實，并與上層再生混合料形成一個整體粘結，而碎石封層為單一粒徑范圍，存在空隙，和面層聯接處做不到完全密閉，所以碎石封層的防透水性能低于稀漿封層。但相比于普通的碎石封層，新型層間處治技術的防透水性能明顯更好，水壓力0.6MPa 時，性能和稀漿封層相差不大，這是由于上下兩層瀝青包裹集料更密實，瀝青成膜厚度更大的緣故。

提出采用25℃的抗剪切強度作為層間粘結性能的評價方法，并提出對應的技術指標，見表2。

表2 基面層間粘結評價指標

5 結論

本文確定了再生混合料作為下面層時基面層間加強處治技術的最佳瀝青灑布量及集料粒徑，并與普通碎石封層、稀漿封層進行技術性能對比，得出基面層間加強處治技術的優越性。主要研究結論如下：

5.1 選擇膠粉改性瀝青作為封層處置材料，下層灑布量為1.0kg/m2，上層灑布量為0.5kg/m2時，性能最佳；集料粒徑對層間強度也有一定的影響，同一溫度下9.5～13.2mm 的集料具有最好的拉拔、剪切性能。

5.2 對比研究了“兩油一料”基面層間界面加強處治技術與普通碎石封層、稀漿封層的剪切、拉拔和透水性能，抗剪強度比普通碎石封層提高約34.7%，比稀漿封層提高了約70%，透水性能效果更好，證明了界面加強處治技術在層間處治方面的優越性。

5.3 提出采用25℃的抗剪切強度作為層間粘結性能的評價方法，研究成果對提高再生瀝青路面基面層間粘結效果具有重要意義。