瀝青路面黏層與基層結合強度的研究與分析

田剛

（深圳市市政設計研究院有限公司，廣東深圳 518000）

1 引言

黏層的作用是將上部瀝青層與下部基層有效連接起來，使之成為整體。 黏層能夠平衡上部瀝青層與下部基層的變形差異，從而減少瀝青層的應力集中和裂紋的形成，分擔交通荷載，將荷載傳遞到基層，保證路面的承載能力和穩定性。 此外，還能防止水分滲透到基層中，減少水分引起的變形和破壞，提供路面的摩擦阻力，增強車輛的行駛穩定性和安全性。 黏層與基層之間的交互作用受多種因素的影響，包括黏結劑的性質、基層表面的狀態、施工工藝和環境條件等。 因此，在設計和施工過程中，需要選擇合適的黏結劑和基層處理方法，并采用科學的施工工藝，以確保黏層與基層之間良好的結合。

2 分析瀝青路面黏層與基層結合強度的因素

2.1 瀝青的質量

瀝青質量直接決定路面的結構穩定性和耐久性， 優質的瀝青能夠提供良好的黏結性和抗剪強度， 使路面在面臨交通載荷、環境侵蝕和時間老化等多重壓力下，仍能保持穩定的性能，減少破壞、開裂和其他形式的病害。 瀝青應具有適當的黏度和流動性，適宜的硬度和彈性，以便于在施工中均勻地涂布在基層上，形成牢固的黏層，同時適應不同交通條件和環境變化，抵抗車輛的壓力和環境的侵蝕。 然而，瀝青的質量受多種因素影響，如原材料的選擇、生產過程的控制，以及運輸和儲存條件等。 因此，在施工前需要對瀝青的黏度、硬度、彈性和耐老化性等進行全面的測試和分析[1]。

2.2 施工技術

瀝青路面黏層與基層結合強度的確立與維持在很大程度上依賴于施工技術的高低。 在材料選擇上，不僅瀝青的質量要有保證，其他輔助材料，如黏合劑、填充物也需要具有相應的質量標準；使用先進、精確的設備能更好地保證施工質量，提高路面黏層與基層的結合強度； 工藝流程的執行也需要專業知識和嚴謹的態度，正確的施工順序、合理的施工時間、規范的施工步驟都可以提高瀝青路面黏層與基層的結合強度。

2.3 基層材料的種類和質量

基層是路面結構的核心部分，需要承受交通載荷，提供路面的穩定性，并與瀝青黏層牢固結合。 基層的常用材料包括碎石、碎磚、沙石、土壤等，不同的基層材料有不同的物理和力學性質，例如，粒度分布均勻、稠度適中的基層材料可以提供良好的承載能力和穩定性，提高路面的結合強度。 此外，基層材料的質量也是影響結合強度的重要因素， 質量好的基層材料具有良好的耐久性，能夠在各種環境條件下保持其性能，而質量差的基層材料可能會在交通載荷或環境因素的作用下導致破碎、壓實不足、水分過多等問題，降低路面的結合強度。 因此，選擇質量好的基層材料，如無機物含量高、顆粒形狀好、水分含量適中的材料，對提高路面結合強度至關重要。

3 瀝青路面黏層與基層結合強度的測試方法

3.1 拉伸結合強度測試

拉伸結合強度測試是通過模擬實際的交通載荷來測量黏層與基層在受到拉力時的抵抗能力。 將待測的瀝青路面樣品放置在特定的測試設備中， 通過設備的應用在黏層和基層之間施加一定的拉力，逐漸增大拉力直到樣品發生斷裂，測量達到斷裂點時的拉力和樣品橫截面積，計算出結合強度的值。 拉伸結合強度測試方法的優點在于結果直觀、易于理解，并且可以反映出瀝青路面在實際使用中可能遭受的各種力的作用下，黏層與基層的結合強度。 但是也有其局限性，可能無法完全模擬實際的道路環境和交通條件， 且受到測試設備精度和操作人員技術水平的影響。 拉伸結合強度測試在道路工程中有著廣泛的應用， 工程師們可以通過對比不同瀝青品種在相同條件下的拉伸結合強度來選擇性能更好的瀝青， 或者通過改變瀝青混合料的配比，觀察其對拉伸結合強度的影響，以優化混合料的配比[2]。

3.2 破壞性測試

破壞性測試方法的主要特點是通過直接或間接施加荷載，使瀝青路面樣品發生破壞，測量出黏層與基層在極限狀態下的結合強度，可以對路面在極端條件下的性能有清晰認識，為路面設計和施工提供重要的參考數據。 在破壞性測試中，通常會使用專門的設備和方法，如落錘沖擊試驗、壓實試驗、拉伸試驗、彎曲試驗等，對瀝青路面樣品施加外力，模擬實際道路在交通載荷、 環境條件等因素作用下可能出現的各種破壞形式，如壓縮、拉伸、彎曲、沖擊等，測量出黏層與基層在這些破壞形式下的結合強度。 在實施破壞性測試時，其關鍵在于如何準確地測量出破壞發生時的力和樣品的尺寸， 以計算出結合強度的值。 因此，需要使用高精度的測量設備和嚴謹的操作程序，以確保測試結果的準確性和可靠性。 而且，破壞性測試會消耗大量的樣品， 因此， 還應考慮到樣品的代表性和可得性。 雖然破壞性測試可以提供有關瀝青路面黏層與基層結合強度的重要信息，但存在局限性。 破壞性測試由于其具有破壞性，可能無法用于對在用道路的結合強度進行評估。 因此，破壞性測試通常只作為路面設計和施工的一種輔助方法， 而非唯一的評估方法。

4 瀝青路面黏層與基層結合強度的改進方法

4.1 高性能瀝青的應用

傳統的道路工程中通常使用普通的石油瀝青， 其性能往往受到原油品質、提煉工藝等因素的限制，黏結性和耐久性不能滿足日益嚴格的道路性能要求。 與之相比，高性能瀝青則通過特殊的制備工藝，如高溫聚合、改性劑添加等提高其性能指標。 例如，SBS 改性瀝青具有優異的黏結性、耐老化性和耐疲勞性，能有效提高路面的結合強度和耐久性。 高性能瀝青的應用不僅能提高路面的結合強度， 還有助于提高路面的其他性能，例如，由于其優良的耐疲勞性和耐老化性，可以顯著延長路面的使用壽命，減少道路的維修和養護成本。 此外，高性能瀝青通常具有更好的黏附性和防水性， 能有效防止雨水侵蝕和凍融損傷，提高路面的安全性和舒適性。 然而，高性能瀝青的制備工藝相對復雜，成本較高，可能影響其在大規模道路工程中的應用，且最終呈現出的性能與其配方、制備工藝、施工工藝等多種因素有關，需要進行細致的研究和優化。

4.2 黏合劑的選擇和使用

黏合劑是瀝青和基層之間的橋梁， 可以形成穩定且連續的結構，提高瀝青路面的整體性能和耐用性。 黏合劑的種類和性能直接影響瀝青路面黏層與基層的黏結強度。 高效的黏合劑不僅應具有良好的濕潤性，能充分濕潤基層材料的表面，增加黏結面的接觸面積，從而增強結合力，還應具有優異的耐久性，能夠在道路使用過程中抵御各種環境和交通載荷的影響，保持良好的黏結性能。 黏合劑的使用量需要恰到好處，過多的黏合劑可能會形成滑移面，降低結合強度，而黏合劑過少則可能導致黏結面的接觸面積不足，無法形成有效的結合。 在適當的條件下使用黏合劑可以保證黏合劑的良好涂布和固化，同時， 黏合劑與基層和瀝青材料的相容性也是需要考慮的重要因素。

4.3 基層材料的改良

基層材料通常由不同的骨料（如沙、石等）和黏結材料（如水泥、瀝青等）組成，材料的種類、比例和處理方法都會影響基層的性能。 對基層材料的改良主要包括兩方面：（1）優化材料的組成和結構， 如改變骨料的種類和比例， 引入新型黏結材料，或采用特殊的制備和施工方法；（2）引入改良劑，如添加纖維、礦物粉、改性瀝青等，以改善基層的物理和機械性能。

在材料組成和結構方面，可以根據實際需求，選擇不同的骨料和黏結材料，如采用更硬的骨料可以提高基層的耐磨性；選擇更黏的黏結材料可以增強基層的抗剪強度。 適當的骨料比例可以保證基層的均勻性和密實性， 采用特殊的制備和施工方法，如機械穩定、化學穩定或熱混合等，可以改善基層的性能。 在引入改良劑方面，可以根據基層的性能需求，選擇不同的改良劑。 例如，添加纖維可以提高基層的抗裂性和彈性；添加礦物粉可以提高基層的抗壓強度和硬度[3]。 此外，還可以通過科學的配方設計和工藝優化， 實現多種改良劑的協同作用，以提高基層的綜合性能。

4.4 壓實方法的改進

壓實過程是瀝青路面施工中的重要步驟， 通過對瀝青混合料進行壓實，能夠使其在路面上形成密實、均勻、光滑的覆蓋層，同時也能保證其與基層之間的良好結合，提高路面的承載能力和使用性能。 不同類型的瀝青混合料、基層材料和施工條件對壓實設備和參數的需求是不同的。 例如，較硬的混合料需要使用壓實力更大的壓路機； 較軟的混合料可能需要使用壓實速度更快的壓路機。 壓實參數，如壓實次數、壓實速度、壓實壓力等，也要根據混合料的性質和施工條件進行精確調整。在壓實過程中，需要進行實時的質量監控，如通過采集和分析壓實設備的工作參數、路面的平整度、混合料的密度等信息，可以及時發現并糾正問題。 根據天氣、 環境和施工條件的變化，對壓實過程進行動態優化，以保證壓實質量。 此外，引入新的壓實技術和方法也是提高壓實效果的有效途徑： 采用智能壓實技術可以自動調整壓實設備的工作參數， 提高壓實的精確性和一致性； 采用熱態壓實技術能使混合料在高溫狀態下被壓實，從而提高其流動性和塑性，改善壓實效果；采用潮濕壓實技術可以保持基層材料的適度濕潤， 增強其與混合料的結合力，提高路面的強度和穩定性。

4.5 黏層施工的特殊技術

紅外線掃描和熱成像技術在黏層施工中扮演著重要的角色。 黏層施工的質量往往受到溫度控制的影響，因此，應實時監測黏層的溫度分布。 紅外線掃描和熱成像技術可以精確地檢測出黏層在施工過程中的溫度分布， 幫助工程師判斷施工過程是否在適當的溫度條件下進行，若溫度過高或過低，可以及時調整施工方法或設備，從而提高施工質量和效率。 GIS 和GPS 等地理信息技術可以實現精確的施工導航， 即使在復雜的地形和環境下也能準確進行施工。 同時，地理信息技術也可以用于精確的質量控制。例如，通過GPS 記錄施工機械的位置和運動軌跡，然后利用GIS 進行數據分析，以評估施工質量和效率，提高施工質量、施工效率，從而降低施工成本。

5 結語

綜上所述， 對瀝青路面黏層與基層結合強度的研究與分析對提高路面的質量和可靠性具有重要意義。 未來的研究可以進一步深入探討結合強度的影響因素和測試方法， 并結合工程實踐，不斷改進施工工藝和質量控制措施，進一步提升瀝青路面黏層與基層結合強度的水平， 推動路面工程的可持續發展，為保證公路交通安全做出貢獻。