張小利

摘要：隨著現(xiàn)在科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)于我們的生活質(zhì)量也有所提升，當(dāng)然，好的交通才會(huì)有好的物質(zhì)來源，文章就公路瀝青路面層間粘接結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行進(jìn)一步的研究，首先，我們會(huì)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)模擬的公路瀝青路面層間粘接結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行剪切和拉拔的實(shí)驗(yàn)，并用剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度來作為評(píng)價(jià)的指標(biāo)，從而來分析這兩個(gè)因素對(duì)公路瀝青路面層間粘接性能的作用，就我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室所做的實(shí)驗(yàn)，可得乳化瀝青是存在著最佳的用量，這就使得在一定的層面上就可以來降低其層面上的粘接性，并隨之可能發(fā)生的是隨著層閽污染物的的上升，層間的剪切強(qiáng)度也隨之減少，除此之外，這兩種性能會(huì)隨著溫度的升高，從而各自和溫度呈現(xiàn)線性關(guān)系，而且，層間的剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度就有著較為好的相關(guān)性，下文就對(duì)此就分三個(gè)方面來進(jìn)行闡述：實(shí)驗(yàn)·剪切強(qiáng)度·拉伸強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;層間粘接結(jié)構(gòu);剪切強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）12-0085-04

隨著現(xiàn)在的社會(huì)的不斷發(fā)展，汽車的數(shù)量也在隨之而升高，對(duì)于汽車而言，除了汽車本身要有好的配置之外，外界的影響對(duì)于汽車的壽命也有著至關(guān)重要的地位，像好的路面才會(huì)使得汽車行駛的更為順利，同時(shí)也使得汽車的壽命也有所延長。在行駛的過程中，路面會(huì)受到水平和豎直這兩個(gè)力，在人們進(jìn)行剎車的過程中，路面與輪胎的水平力將會(huì)增大，同時(shí)他們之間的水平剪應(yīng)力也增大，若用瀝青鋪的路面的剪切強(qiáng)度不夠，那么就會(huì)發(fā)生像車轍·擁包和推移等等一系列的現(xiàn)象。就我國近期的研究表明，大多數(shù)瀝青路面的破壞是由于粘接層的的質(zhì)量不好所導(dǎo)致，這也是由于人們對(duì)于如何更好的使用粘層油這一問題的重視度不夠的原因，只有更好的使用粘層油才會(huì)使得路面能夠長時(shí)間的連續(xù)工作，這樣路面也會(huì)具有較好的承載力和路用性能，對(duì)于粘接層質(zhì)量的會(huì)有很多的影響因素，下面我們就對(duì)此來進(jìn)行進(jìn)一步的研究，主要是分兩個(gè)大的實(shí)驗(yàn)，再對(duì)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。

1 實(shí)驗(yàn)

模型的結(jié)構(gòu)是AC-20瀝青層+粘層+AC-25瀝青層，具體的結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

1.1實(shí)驗(yàn)的方法

本實(shí)驗(yàn)是通過拉拔和斜面剪切實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行評(píng)價(jià)瀝青層之間的粘接性能，在進(jìn)行剪切實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們一般都是采用自己制作的剪切模具，并且剪切的面要和水平面之間的夾角為40°，當(dāng)把實(shí)驗(yàn)的器件放在剪切模具里時(shí)，馬上用萬能試驗(yàn)機(jī)把這整個(gè)模具的速度加載在2ram/rain，并用電腦來記載其位移和荷載值，最后就可以得到剪應(yīng)力的關(guān)系式：sin （40） XF/S，其中的S為剪切面的面積7.85x10，而我們制作的模具是采用環(huán)氧樹脂的材料來粘接實(shí)驗(yàn)的器件，再把這個(gè)制作好的模具放在萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)上，使用20mm/min的速度拉拔。

1.2實(shí)驗(yàn)中所考慮的因素

往往在實(shí)驗(yàn)中我們所考慮的因素比較的多，下文我們就分三個(gè)方面來對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響進(jìn)行闡述：

1.2.1溫度

為了測(cè)試其在不同溫度下的剪切和拉伸強(qiáng)度，我們分別在25℃、40℃、60℃的條件下進(jìn)行剪切和拉拔實(shí)驗(yàn)，從而來研究其對(duì)溫度的影響。

1.2.2粘層的污染

產(chǎn)生這種污染的主要原因是在我們進(jìn)行噴灑粘層油再干燥后，再灑一層土的過程中外界會(huì)對(duì)此造成一些污染，所以我們就采用不同的污染物來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在不同的實(shí)驗(yàn)條件下來對(duì)其進(jìn)行剪切和拉伸強(qiáng)度的檢驗(yàn)，進(jìn)而來分析污染物的用量對(duì)這兩個(gè)因素的影響程度。

1.2.3乳化瀝青

使用不同的乳化瀝青用量來檢驗(yàn)剪切和拉伸強(qiáng)度，從而來分析其兩者對(duì)公路瀝青路面層間粘接結(jié)構(gòu)的影響。

2 剪切強(qiáng)度

根據(jù)近期相關(guān)的研究表明，乳化瀝青的用量會(huì)對(duì)瀝青路面層間的粘接結(jié)構(gòu)的剪切強(qiáng)度有所影響，當(dāng)用量是比較的少時(shí)，就會(huì)使得其層間的粘接力不足，然而當(dāng)使用較多時(shí)又會(huì)使得其導(dǎo)致富油層的現(xiàn)象發(fā)生，這樣就會(huì)導(dǎo)致車轍·擁包和推移的事故發(fā)生，這就是因?yàn)楦挥蛯邮沟闷湔辰有杂兴档?，下面的?shí)驗(yàn)是我們使用5種不同含量的乳化瀝青所做的實(shí)驗(yàn)，溫度是在25℃下：

通過實(shí)驗(yàn)我們就可以從表1和表2中得出隨著乳化瀝青的的用量的增加，層間的剪切強(qiáng)度是先增大再逐步的減少，并在0.74kg/m的時(shí)候取得最大值，這就說明了這是一個(gè)最優(yōu)的的用量點(diǎn)，而對(duì)乳化瀝青的用量為1.49kg/m的時(shí)候其層間的剪應(yīng)力為0.820MPa，有時(shí)還會(huì)比這個(gè)要小一點(diǎn)，這也就說明了當(dāng)乳化瀝青用到一定得時(shí)候，再增加其用量將不會(huì)對(duì)我們的粘接結(jié)構(gòu)有所作用，與其相反的是，這還會(huì)降低其層間的剪切強(qiáng)度，因此，對(duì)于乳化瀝青的用量就必須要有一個(gè)相應(yīng)的限定的范圍，不然的話，這就會(huì)使我們的成本即使增加了，但剪切強(qiáng)度也不會(huì)達(dá)到我們所預(yù)期的效果。在研究污染物用量對(duì)我們的層間剪切強(qiáng)度的時(shí)候，首先第一步就是在抹完乳化瀝青并且又全破乳后再撒上合適的土，又采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硎沟猛梁驼硨涌梢哉澈显谝黄?，從以上?個(gè)圖表我們便可以知道，當(dāng)用含有乳化瀝青的量為0.74kg/m的時(shí)候，隨著污染物的用量增加，其層間的剪切強(qiáng)度也會(huì)隨著的降低，當(dāng)污染物的用量是400g/m的時(shí)候，其層間剪應(yīng)力為0.905MPa，比初始的降低了12.9%的樣子，由此可得，污染會(huì)降低層間的粘接作用力，因此，在我們施工的時(shí)候，對(duì)于污染物這個(gè)我們就得引起重視，盡最大的可能去減少層間的污染。最后一個(gè)對(duì)層間的剪切強(qiáng)度的影響那便是溫度，對(duì)此，我們就做了三個(gè)溫度來驗(yàn)證溫度如何影響層間的剪切強(qiáng)度，其溫度分別是25、40和60℃，所用的乳化瀝青的用量是0.74kg/m，其所得結(jié)果如圖3所示。

由表4我們就可以得到，當(dāng)隨著溫度的升高其剪切強(qiáng)度也隨之降低，其中當(dāng)溫度為40℃時(shí)的剪切強(qiáng)度是25℃的38%，而60℃卻是16%，由此可得，層間的剪切強(qiáng)度對(duì)于溫度是比較的敏感的，當(dāng)在高溫天氣下時(shí)，其層間的剪切強(qiáng)度就會(huì)變?nèi)?，一旦有重的貨車行駛通過，瀝青路面就會(huì)有車轍、推移和擁包的現(xiàn)象發(fā)生，為了更為準(zhǔn)確的描述這兩者之間的關(guān)系，我們就用其函數(shù)表達(dá)式來進(jìn)行進(jìn)一步的描述，其中令Y=lgr，x=T，建立Y=sx+k的相應(yīng)的表達(dá)式，用matlab軟件來做相應(yīng)的回歸分析，得到相應(yīng)的圖像，如圖4所示。

由圖3我們就可以得出其剪切強(qiáng)度對(duì)數(shù)和溫度之間有著明顯的線性關(guān)系，Y=-0.021x+0.549，當(dāng)其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.985的時(shí)候，其之間的相關(guān)性是比較的高。

3 拉伸強(qiáng)度

乳化瀝青的用量對(duì)于層間拉伸強(qiáng)度的影響主要是表現(xiàn)在車輛對(duì)于路面的豎向應(yīng)力和水平剪力的合力，在層間有剪切破壞和張拉破壞兩種模式，在我們的拉拔實(shí)驗(yàn)中粘層處于單向的受拉狀況，拉拔實(shí)驗(yàn)不但可以測(cè)試出材料自身的粘接性能，同時(shí)也可以反映出其粘層的結(jié)合部的脫離能力，本實(shí)驗(yàn)就是在相同的剪切強(qiáng)度下，并在25℃下進(jìn)度相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

3.1不同乳化瀝青用量下層間拉應(yīng)力的影響

由表3和圖5可得，剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的變化趨勢(shì)有著極其相似的地方，隨著乳化瀝青的用量的增加，其層間的拉伸強(qiáng)度也會(huì)隨之先增加后減少，并在乳化瀝青的用量在0.74kg/m2的時(shí)候其拉應(yīng)力就達(dá)到了最大值，這也和我們所預(yù)想的最佳用量所一致。

3.2污染物對(duì)層間的拉伸強(qiáng)度的影響

用和剪切實(shí)驗(yàn)相同的污染物用量，并在25℃下進(jìn)行相應(yīng)的拉拔實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

從表4和圖6我們可以知道污染物的用量和層間剪應(yīng)力的變化規(guī)律，隨著污染物的用量的增加，其層間的拉應(yīng)力也就隨著減少，而當(dāng)污染物的用量為400g/m的時(shí)候，其層間的剪應(yīng)力為0.703MPa，和沒有污染物的下降了15.1%，由此可見，污染物對(duì)于層間的剪應(yīng)力有一定得減弱的趨勢(shì)。

3.3溫度和層間的拉伸強(qiáng)度的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)中我們還是用和剪切實(shí)驗(yàn)相同的三個(gè)溫度，其乳化瀝青的含量為0.74kg/m2，最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下所示。

由圖7我們就可以得到拉伸強(qiáng)度隨溫度變化趨勢(shì)和剪切強(qiáng)度的變化趨勢(shì)差不多，隨著溫度的升高，相應(yīng)的拉應(yīng)力也隨之降低，當(dāng)溫度在40℃時(shí)，其拉伸強(qiáng)度為25℃的28%，而當(dāng)是60℃時(shí)，卻是其25℃的拉伸強(qiáng)度的12%，這就說明其拉伸強(qiáng)度對(duì)于高溫有著較強(qiáng)的敏感性，而和層間的剪切強(qiáng)度相比較時(shí)，在同溫度下，其拉伸強(qiáng)度比剪切強(qiáng)度要小，有可能是因?yàn)楹蛯娱g的受力的模式不太同所致，兩者都考慮了自身的粘接性能，而剪切實(shí)驗(yàn)還考慮了層和層之間的摩擦力的作用，因此其剪切強(qiáng)度的值要比一般的拉伸強(qiáng)度的值相對(duì)要大一點(diǎn)，為了更為精準(zhǔn)的表明拉伸強(qiáng)度和文度之間的關(guān)系，我們就，令Y=lgtr，x=T，建立Y=mx+n的關(guān)系式，便可以得到其相應(yīng)的方程式：Y=-0.0249x+0.559，從這個(gè)方程式中，我們可以知道其兩者存在著負(fù)相關(guān)的關(guān)系，其相關(guān)的系數(shù)為0.961，相關(guān)性也是相當(dāng)?shù)母摺?/p>

4 剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的相關(guān)性

因?yàn)榧羟性囼?yàn)?zāi)茌^好地模擬實(shí)際中瀝青路面層間的破壞形式，因此在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)于研究瀝青路面時(shí)，都是檢驗(yàn)其剪切強(qiáng)度的值來說明其粘接性能的優(yōu)劣，除此之外，拉拔試驗(yàn)還具有操作方便、對(duì)于路面破壞的面積也小的各種優(yōu)點(diǎn)，而廣受人們的歡迎，剪切和拉拔兩種實(shí)驗(yàn)都可以反映粘層之間的粘接性能，為了更好的說明兩者之間的相關(guān)性，我們可以用SPSS軟件來進(jìn)行進(jìn)一步的研究，由此得到了在不同的乳化瀝青用量下，剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度之間存在Pearson的變化規(guī)律，且相關(guān)系數(shù)為0.975，而其雙側(cè)的顯著水平是0.005，由此便可以得出剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度有著正相關(guān)的關(guān)系，所以當(dāng)我們用較好的拉伸強(qiáng)度的材料時(shí)，其剪切強(qiáng)度也會(huì)比較的好。

5 結(jié)語

首先我們先確定乳化瀝青的最佳用量，估測(cè)一個(gè)適合的大概范圍，針對(duì)性的增加其層間的粘接性，后面再使用相同的最佳乳化瀝青的用量來研究不同的污染物對(duì)層間的粘接性能的影響，從我們的實(shí)驗(yàn)中，我們可以得出，當(dāng)污染物的用量增加時(shí)，其層間的剪切強(qiáng)度也在逐漸的減少，在我們的實(shí)際生活中大型卡車會(huì)對(duì)粘接油的污染時(shí)，其車輪也會(huì)帶走相應(yīng)的粘層，所以要減少相應(yīng)的粘層油的用量，兩者存在著負(fù)相關(guān)的關(guān)系，再者研究溫度對(duì)我們的層間的粘接性的影響，發(fā)現(xiàn)其也是和其存在負(fù)相關(guān)的聯(lián)系，結(jié)果我們都用相應(yīng)的函數(shù)曲線來進(jìn)行更為精準(zhǔn)的描述，最后我們還對(duì)層間的剪切和拉伸強(qiáng)度做了一個(gè)關(guān)系曲線，發(fā)現(xiàn)其具有較好的相關(guān)性。

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