何軍

（陜西省交通規(guī)劃設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計時，層間結(jié)合尤其是基面層間結(jié)合顯得尤其重要，為封閉空隙、防止水進入基層，路面結(jié)構(gòu)一般設(shè)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(jié)合力，防止再生混合料產(chǎn)生推移、滑動等層間破壞[1]?；鎸娱g結(jié)合的好壞對再生路面結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)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(shù)試驗設(shè)計

結(jié)合國內(nèi)“兩油一料”層間處治技術(shù)的相關(guān)研究成果[2-3]，重點研究再生混合料作為下面層與基層結(jié)合時采用這種層間處治技術(shù)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?guī)r，石料粒徑為4.75～9.5mm。試驗溫度選擇25℃，靜壓成型水穩(wěn)碎石板，養(yǎng)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(jié)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(yōu)選SBS 改性瀝青及膠粉改性瀝青作為層間粘結(jié)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?guī)r，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(guān)研究表明[4]，不同溫度、集料粒徑等影響因素對層間粘結(jié)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(chǔ)上，經(jīng)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(shù)試驗結(jié)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(jié)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(xiàn)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(zhì)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(yōu)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(jié)果

3.2 最佳下層瀝青撒布量確定

根據(jù)試驗設(shè)計分別進行層間剪切、拉拔試驗，試驗結(jié)果如圖2 所示。

圖2 層間剪切及拉拔試驗結(jié)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(jié)材料，拉拔、剪切強度隨下層瀝青灑布量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，拉拔、剪切強度最大出現(xiàn)在1.1kg/m2、1.0 kg/m2。膠粉改性瀝青作為粘結(jié)材料，拉拔、剪切強度隨下層瀝青灑布量的增加也呈現(xiàn)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(jīng)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(jié)果如圖3 所示。

圖3 不同溫度、集料粒徑層間強度試驗結(jié)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(jié)材料使碎石封層表現(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(shù)性能評價

4.1 層間強度對比分析

根據(jù)試驗確定膠粉改性瀝青作為“兩油一料”層間處治技術(shù)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(tǒng)一選用9.5～13.2mm 的石灰?guī)r，試驗溫度為25℃。稀漿封層采用相關(guān)技術(shù)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(wěn)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(jié)果見圖4。

圖4 不同層間處治技術(shù)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(shù)的層間強度明顯優(yōu)于另外兩種處治技術(shù)，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%?；鎸娱g界面加強處治技術(shù)的破壞界面有瀝青粘結(jié)，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(xiàn)“白碎石”，證明了基面層間界面加強處治技術(shù)的優(yōu)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(shù)的透水性能進行試驗，結(jié)果如表1 所示。

表1 不同層間處治技術(shù)透水性能試驗

從表1 試驗結(jié)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(jié)，而碎石封層為單一粒徑范圍，存在空隙，和面層聯(lián)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(shù)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(jié)性能的評價方法，并提出對應的技術(shù)指標，見表2。

表2 基面層間粘結(jié)評價指標

5 結(jié)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(shù)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(shù)性能對比，得出基面層間加強處治技術(shù)的優(yōu)越性。主要研究結(jié)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(shù)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(shù)在層間處治方面的優(yōu)越性。

5.3 提出采用25℃的抗剪切強度作為層間粘結(jié)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(jié)效果具有重要意義。