瀝青路面層間粘結(jié)質(zhì)量直接關(guān)系到道路的使用性能和服役年限，尤其是長(zhǎng)大縱坡路段、小半徑路段、交叉口等特殊路段，層間切向剪應(yīng)力遠(yuǎn)高于普通路段，瀝青路面更容易出現(xiàn)層間剪切破壞的問(wèn)題，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)發(fā)生層間滑移，甚至斷裂分離，引發(fā)U形裂縫、坑槽等路面病害，縮短路面的使用壽命。

目前，有關(guān)瀝青路面層間粘結(jié)性能的研究缺乏統(tǒng)一的試驗(yàn)評(píng)價(jià)體系，試驗(yàn)方法眾多。本文特梳理了國(guó)內(nèi)外瀝青路面層間粘結(jié)性能測(cè)試的方法，旨在為測(cè)試的設(shè)計(jì)及結(jié)果比較提供借鑒和依據(jù)。此外，筆者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，剪切試驗(yàn)是測(cè)試瀝青路面層間粘結(jié)性能的有效方法。

路面層間粘結(jié)性能測(cè)試的方法

圖1 .路面層間粘結(jié)性能測(cè)試試驗(yàn)方法

目前，路面層間粘結(jié)性能測(cè)試中最常用的是室內(nèi)直剪（直接剪切）試驗(yàn)和單剪（簡(jiǎn)單剪切）試驗(yàn)。

直剪試驗(yàn)限定試件的破壞面，剪切力直接加載到破壞面的一側(cè)而不是試件表面上。直剪試驗(yàn)分為兩類：一類使用夾具保持試件位置，另一類使用梁機(jī)理施加剪切。

單剪試驗(yàn)不限定試件的破壞面，剪切力施加在試件表面上，試驗(yàn)過(guò)程中需要使用膠水將試件粘結(jié)固定在試模中。其實(shí)各類單剪試驗(yàn)儀器的原理十分相似，不同點(diǎn)在于剪切力的施加方式和使試件產(chǎn)生相對(duì)位移的方式。

直剪試驗(yàn)和單剪試驗(yàn)相比，前者不會(huì)施加垂直于剪切面的法向力，而后者則相反。

路面層間剪切試驗(yàn)分析

瀝青路面層間剪切試驗(yàn)多使用現(xiàn)場(chǎng)取芯或試驗(yàn)室成型的直徑100mm或150mm的圓柱體試件，還會(huì)用到一些儀器，如ASTRA試驗(yàn)和LPDS試驗(yàn)（不僅能測(cè)試圓柱體試件，還可以測(cè)試長(zhǎng)方體試件）。

大多數(shù)歐洲國(guó)家采用直剪試驗(yàn)儀進(jìn)行瀝青路面層間剪切試驗(yàn)，借助馬歇爾試驗(yàn)儀進(jìn)行靜力加載，如Leutner試驗(yàn)儀、LPDS試驗(yàn)等，這些儀器大多將變形速率控制在50mm/min。在美國(guó)，層間剪切試驗(yàn)也大多采取直剪試驗(yàn)，只是不同的研究機(jī)構(gòu)提出了不同的直剪試驗(yàn)，如美國(guó)佛羅里達(dá)州交通部門提出的FDOT試驗(yàn)。在這些試驗(yàn)中，試模、試件尺寸、變形速率均有所不同。

一些國(guó)家和研究機(jī)構(gòu)在直剪試驗(yàn)中采用動(dòng)力加載。英國(guó)直剪試驗(yàn)通常施加頻率為2Hz的正弦剪切荷載。德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)研發(fā)了能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力加載的Leutner剪切試驗(yàn)，正弦荷載頻率為1～15Hz，幅值0.005～0.1mm,Romanoshi動(dòng)態(tài)斜剪試驗(yàn)加載的周期為0.2s，其中力脈沖持續(xù)的時(shí)間為0.05s。我國(guó)李盛等學(xué)者研發(fā)的復(fù)合式瀝青路面層間剪切疲勞測(cè)試的裝置同樣為動(dòng)態(tài)斜剪試驗(yàn)，采用MTS試驗(yàn)機(jī)加載，加載頻率為10Hz，試件縱軸與豎直軸夾角為26°3′分。

單剪試驗(yàn)中各國(guó)選用的變形速率各不相同，如英國(guó)選用的是1.5mm/min，意大利選用的為2.5mm/min（ASTRA試驗(yàn)）。

目前，瀝青路面層間剪切試驗(yàn)中法向力的施加仍具有較大爭(zhēng)議。雖然施加法向力可以更真實(shí)地模擬路面結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)和剪切破壞模式，但對(duì)于法向力的大小，許多學(xué)者提出了不同的意見(jiàn)，仍需進(jìn)一步研究。

瀝青路面層間剪切試驗(yàn)溫度通常設(shè)置在20℃到25℃之間。在一些科研項(xiàng)目中，溫度設(shè)置在10℃到40℃之間，但這種設(shè)置對(duì)日常的層間質(zhì)量評(píng)價(jià)并不合適，在高溫狀況下，不同路面層間狀況之間的差異將很難區(qū)分。另外，高溫會(huì)增加試件在放入試模等過(guò)程中提前發(fā)生破壞的可能性。

試驗(yàn)的簡(jiǎn)便性十分重要，采用夾具裝置固定試件的儀器比需要使用膠水將試件與試模粘結(jié)的儀器操作更方便，可直接安裝在通用試驗(yàn)儀的加載的儀器比需要單獨(dú)實(shí)驗(yàn)裝置的儀器更有優(yōu)勢(shì)。試件準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，試驗(yàn)儀器復(fù)雜笨重，試驗(yàn)結(jié)果影響因素多的試驗(yàn)不適用于日常的層間質(zhì)量評(píng)定。

當(dāng)對(duì)不同類型的剪切試驗(yàn)儀的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行表征、分析、比較時(shí)，現(xiàn)有的研究同樣未達(dá)成統(tǒng)一的意見(jiàn)。研究者對(duì)溫度和變形速率的影響達(dá)成較為一致的意見(jiàn)，分析時(shí)可進(jìn)行一些轉(zhuǎn)換計(jì)算，但對(duì)法向應(yīng)力、粘結(jié)層、層間界面平整度等因素在不同試驗(yàn)中的影響仍存在較大爭(zhēng)議。

結(jié)論

剪切試驗(yàn)是測(cè)試瀝青路面層間粘結(jié)性能的有效方法，設(shè)計(jì)或選擇剪切試驗(yàn)儀器時(shí)不要選擇操作復(fù)雜的，要考慮安裝的簡(jiǎn)便程度。從試驗(yàn)簡(jiǎn)便性的角度看，采用夾具裝置固定試件的直剪試驗(yàn)儀比需要使用膠水將試件與試模粘結(jié)的單剪儀器更方便，可直接安裝在馬歇爾試驗(yàn)儀、MTS試驗(yàn)儀等通用試驗(yàn)儀的加載的儀器比需要單獨(dú)實(shí)驗(yàn)裝置的儀器更有優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)有儀器中試模上部和下部之間剪切縫隙的寬度設(shè)置大多缺乏合理性，需要進(jìn)一步研究。剪切縫隙寬度過(guò)大將產(chǎn)生彎矩，過(guò)小將增加試件制作及安放的難度。

瀝青路面層間剪切試驗(yàn)宜在20℃左右的常溫下進(jìn)行，高溫試驗(yàn)條件下不同層間狀況之間的差異將難以區(qū)分，同時(shí)高溫會(huì)增加試件安放過(guò)程中提前發(fā)生破壞的可能性。

施加法向力可以更真實(shí)地模擬路面結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)和剪切破壞模式，研究表明法向力對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著影響，但法向力大小的確定需要進(jìn)一步研究。

舒運(yùn)平 攝