陳陶

（張家口路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 張家口 075000）

0 引言

瀝青路面設(shè)計(jì)以“雙圓垂直均布荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論”為指導(dǎo)，假定瀝青路面的各結(jié)構(gòu)層為彈性結(jié)構(gòu)，同時(shí)假定層間黏結(jié)緊密，接觸面完全連續(xù)。但在我國(guó)實(shí)際瀝青路面修筑中，由于施工技術(shù)和自然因素等許多原因可能會(huì)導(dǎo)致面層各結(jié)構(gòu)層不完全連續(xù)，在長(zhǎng)大縱坡和車輛頻繁制動(dòng)啟動(dòng)的路面常常會(huì)出現(xiàn)由于層間黏結(jié)力不夠?qū)е碌膶娱g脫層和推移[1]。為了解決瀝青路面層間黏結(jié)不足帶來(lái)的問(wèn)題，本文對(duì)瀝青路面層間黏結(jié)性能進(jìn)行研究，確定黏層油的最佳用量同時(shí)對(duì)比SBS 改性瀝青與基質(zhì)瀝青性能。

1 原材料以及評(píng)價(jià)方法

1.1 瀝青

為滿足《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2006）要求，對(duì)試驗(yàn)選用的瀝青進(jìn)行針入度等試驗(yàn)，性能結(jié)果如表1所示。

表1 瀝青原材料的性能試驗(yàn)結(jié)果

此外，試驗(yàn)采用的黏層材料主要有SBS改性乳化瀝青和普通乳化瀝青，其試驗(yàn)性能如表2所示。

表2 黏結(jié)材料的性能試驗(yàn)結(jié)果

1.2 集料

石料壓碎值、洛杉磯磨耗損失和表觀密度等應(yīng)符合要求，試驗(yàn)采用碎石進(jìn)行試驗(yàn)，力學(xué)性能指標(biāo)如表3所示，針對(duì)細(xì)集料和礦粉進(jìn)行性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4、表5所示。

表3 瀝青混合料粗集料試驗(yàn)性能

表4 瀝青混合料細(xì)集料試驗(yàn)性能

表5 瀝青混合料礦粉試驗(yàn)性能

1.3 路面層間黏結(jié)性能評(píng)價(jià)方法

目前我國(guó)對(duì)于瀝青路面的層間結(jié)合狀態(tài)沒(méi)有具體的方法進(jìn)行試驗(yàn)和測(cè)定[2]，國(guó)內(nèi)外對(duì)于層間狀態(tài)評(píng)價(jià)的試驗(yàn)也各不相同，由于影響層間結(jié)合狀態(tài)的主要是剪切強(qiáng)度，針對(duì)剪切強(qiáng)度的評(píng)價(jià)方法我國(guó)普遍采用以下三種方法進(jìn)行試驗(yàn)。

第一種是直剪試驗(yàn)法，直剪試驗(yàn)是道路行業(yè)中土工試驗(yàn)常用的一種抗剪強(qiáng)度方法，在儀器設(shè)備上主要采用Superpave 剪切試驗(yàn)儀，直剪試驗(yàn)首先是將原材料制成150mm×150mm 或者300mm×300mm 的正方體或圓柱體試件，在模擬路面實(shí)際受力的狀態(tài)下通過(guò)剪切試驗(yàn)儀施加一定的豎向力和水平力。通過(guò)控制加載速率的方式采集獲得試件受到的應(yīng)力、位移等指標(biāo)[3]。

第二種是斜剪試驗(yàn)法，是將制得試件放在具有一定傾斜角度的模具中，調(diào)整試驗(yàn)角度，通過(guò)模具上施加的豎向力來(lái)對(duì)試件進(jìn)行剪切。該試驗(yàn)裝置的原理主要是由于模具具有一定的傾角，使得在施加豎向力后，在剪切面上能夠?qū)⒇Q向力分解為水平力和垂直力。由于該試驗(yàn)裝置在測(cè)定應(yīng)力和位移時(shí)是連續(xù)的，不能夠確定某一豎向力下的應(yīng)力、位移數(shù)據(jù)曲線，這是目前該方法尚待解決的問(wèn)題。

第三種是拉拔試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，拉拔試驗(yàn)是一種用于測(cè)定橋面鋪裝和橋面間結(jié)合狀態(tài)的方法[4]。拉拔試驗(yàn)是通過(guò)在制成的圓柱體試件兩端施加應(yīng)力使其分離獲取最大拉力。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是目前國(guó)外較為流行的一種測(cè)定層間抗剪強(qiáng)度的方法，通過(guò)鉆芯或者旋轉(zhuǎn)壓實(shí)制備圓柱體試件，固定試件一端，在試件的另一端施加一定的扭轉(zhuǎn)，測(cè)試試件在極限破壞時(shí)的最大扭轉(zhuǎn)力，對(duì)比不同試件的扭轉(zhuǎn)力大小來(lái)判別層間狀態(tài)的優(yōu)劣。但該方法在試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算上結(jié)合較為困難。

2 混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)分析后，決定采用AC-13 作為瀝青混合料上面層、AC-20 作為瀝青混合料下面層。AC-13 瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)和性能試驗(yàn)結(jié)果如表6所示，AC-20瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)和性能試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表6 AC-13瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

表7 AC-20瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 抗剪模量試驗(yàn)

根據(jù)以往的研究資料表明，黏層油用量較少時(shí)，不能充分灑布層間，會(huì)導(dǎo)致層間部分范圍無(wú)黏層油或黏層油較少，導(dǎo)致層間黏結(jié)不夠緊密。黏層油過(guò)多時(shí)則由于多余的黏層油具有一定的潤(rùn)滑作用，層間剪切較大時(shí)產(chǎn)生層間滑脫。本試驗(yàn)對(duì)比普通乳化瀝青和SBS改性乳化瀝青在一定豎向力作用下的抗剪模量與黏層油用量關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

表8 抗剪模量與黏層油用量試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)結(jié)果可知，存在一個(gè)最佳黏層油用量使得抗剪模量K達(dá)到最大值，線性回歸后可知普通乳化瀝青最佳用量為0.51kg/m2，SBS改性乳化瀝青最佳用量為0.55kg/m2。同時(shí)SBS 改性乳化瀝青在不同垂直壓力下的抗剪模量均大于普通乳化瀝青，在0.5kg/m2黏層油用量，三種不同垂直壓力下，SBS 改性乳化瀝青的抗剪模量高于普通乳化瀝青10%以上。

3.2 防水性能試驗(yàn)

除抗剪性能外，黏層材料的防水性能是保證路面長(zhǎng)期維持穩(wěn)定的根本，為了驗(yàn)證材料的防水性能，試驗(yàn)對(duì)比SBS 改性瀝青與普通基質(zhì)瀝青防水性能，試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

表9 瀝青浸水前后層間抗剪強(qiáng)度

浸水后對(duì)比25℃與60℃的層間抗剪強(qiáng)度結(jié)果可知，在25℃浸水后層間殘留抗剪強(qiáng)度比為93.5%，遠(yuǎn)高于基質(zhì)瀝青的89.6%，在60℃時(shí)，基質(zhì)瀝青殘留抗剪強(qiáng)度比雖然略有提升，但仍低于SBS改性乳化瀝青的殘留抗剪強(qiáng)度比。說(shuō)明在浸水后SBS改性乳化瀝青穩(wěn)定性優(yōu)于基質(zhì)瀝青。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從國(guó)內(nèi)瀝青路面實(shí)際出發(fā)，說(shuō)明黏層材料用于層間的必要性，然后介紹了試驗(yàn)原材料要求，闡述了常用的三種評(píng)價(jià)層間剪切強(qiáng)度的方法，最后根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定黏層油的用量對(duì)于抗剪模量的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明SBS改性乳化瀝青在層間材料使用上優(yōu)于普通乳化瀝青。