均布载荷下沥青路面层间粘结强度不同时层间剪应力变化规律

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基层层间状态对沥青路面荷载应力与疲劳性能的影响

基层层间状态对沥青路面荷载应力与疲劳性能的影响
赵殿鹏;杨平;张豪
【期刊名称】《森林工程》
【年(卷),期】2015(031)005
【摘要】基层间接触不良是导致半刚性基层路面早期损坏的重要原因之一.为分析半刚性基层间粘结状态对沥青路面疲劳性能的影响,从弹性层状体系理论出发,利用BISAR3.0程序中剪切弹性柔量AK表征双层半刚性基层的层间粘结状态,分析沥青路面弯沉、层底拉应力和剪应力随AK的变化规律;研究半刚性基层层间粘结状态对路面结构疲劳性能的影响.结果表明:不良的基层间接触状态会使接触状态迅速恶化,并降低基层的疲劳寿命.水稳基层间状态良好时,上面层不会首先疲劳开裂,而疲劳破坏会从下基层向上发展传递;但是水稳基层间状态很差时,疲劳破坏首先发生在上基层.与基层层间完全光滑状态相比,完全连续状态下上基层底最大拉应力增大5.7倍,上基层底最大剪应力增幅最大为31％.
【总页数】4页(P96-99)
【作者】赵殿鹏;杨平;张豪
【作者单位】南京林业大学土木工程学院,南京210037;浙江省交通运输厅工程质量监督局,杭州311215;南京林业大学土木工程学院,南京210037;浙江工业大学,杭州310012
【正文语种】中文
【中图分类】U416.217
【相关文献】
1.层间粘结状态对沥青路面层间性能的影响研究 [J], 郑洁
2.层间状态对沥青路面力学性能与疲劳寿命影响研究 [J], 陈亚章;吕继群
3.考虑层间接触状态的沥青路面疲劳性能预估 [J], 李玲;张玉;张勇博
4.层间结合状态对沥青路面疲劳性能的影响 [J], 张勇博
5.不同基层状态下的沥青路面荷载应力分析 [J], 倪富健;王艳;马翔
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道路沥青的应力和形变特性分析

道路沥青的应力和形变特性分析道路沥青作为一种常用的道路材料，在公路建设和维护中起着重要的作用。

了解道路沥青的应力和形变特性对于设计和维护道路具有重要的意义。

本文将对道路沥青的应力和形变特性进行分析。

首先，了解道路沥青的应力特性是非常重要的。

应力是指单位面积内的力的大小，是材料内部产生的单位体积的内力。

道路沥青在不同的荷载作用下会受到不同的应力。

常见的应力包括拉应力、压应力、剪应力等。

拉应力是指材料内部沿拉力方向产生的内力，压应力是指材料内部垂直于作用力方向产生的内力，而剪应力则是指材料内部平行于作用力方向产生的内力。

我们需要关注道路沥青在不同应力作用下的承载能力和变形情况。

进一步分析道路沥青的形变特性也是必要的。

形变是指物体在外力作用下发生的位置或形状的变化。

道路沥青在受到荷载作用时会发生形变，主要有弹性变形和塑性变形。

弹性变形是指在外力作用下材料发生形变，但在去除外力后能够恢复原状的一种形变。

而塑性变形则是指在外力作用下材料发生形变，去除外力后无法恢复原状，会产生永久变形。

对于道路沥青来说，我们需要了解它在不同荷载作用下的形变程度，以确定其承载能力和使用寿命。

同时，分析道路沥青的应力和形变特性还需要考虑其材料特性。

道路沥青是一种沥青混合料，主要由石质骨料和黏合剂组成。

石质骨料具有一定的强度和稳定性，能够承受一定的荷载，而黏合剂能够使骨料之间产生粘结力，形成稳定的路面结构。

了解沥青混合料的成分和特性，能够帮助我们更好地分析道路沥青的应力和形变特性。

为了准确分析道路沥青的应力和形变特性，我们可以采用一些测试方法和数学模型。

常用的测试方法包括承载能力试验、动态拉伸试验、变形试验等。

这些试验可以通过施加不同的荷载和测量变形量来获取沥青的应力和形变特性。

此外，使用数学模型也可以对道路沥青的应力和形变进行模拟和预测。

数学模型可以通过建立沥青的应力-应变关系，以及考虑不同荷载、温度和时间等因素，来分析沥青的应力和形变特性。

沥青路面层间抗剪强度影响因素研究

沥青、ＳＢＳ改性沥青和ＧＭＲ溶剂型粘结剂，粘结材
料用量均为０．５ｋｇ／ｍ。
本次试验采用ＡＣ一１３与ＡＣ一２０路面结构组合，两结构层均为５ｅａ。为真实模拟路面的实际情ｒ况，采用双车辙板取芯的方法制作试件。首先在模具中成型下层结构，自然情况下静置２４ｈ后脱模，用
切截面积，０【取４０，试验过程严格依照有关规
定。
１．３试验结果分析同一种路面结构涂有４种不同的粘结材料的抗剪强度试验见表１。
粘结材料对层间抗剪强度影响较大，为对比粘
结材料对层间抗剪强度的影响，本次试验采用的粘
型的沥青混合料之间使用一定量的粘结材料，可以使沥青面层形成稳定的整体，提高其层间的抗剪强度Ｊ。沥青材料对温度比较敏感，因此温度对层间抗剪强度也具有一定影响。本文将就粘结材料、温度、层间污染程度及路面结构组合类型对沥青路面层间抗剪强度的影响展开室内试验研究。
●
表３粘结材料用量为０．５ｋ０／ｍ时
不同温度下的抗剪强度
Ｉ．Ｉ．｜＿Ｉ．／
。
由表２、表３可以看出当温度升高时，沥青路面
层间抗剪强度不断降低，并且随着温度升高，抗剪强
度下降的越快。抗剪强度较２０￣Ｃ时不论粘结材料
粘结材料，当乳化沥青完全破乳后，将其放入模具中制作上层。在试件成型后静置２４ｈ，然后脱模钻取试验所用的试件。

沥青路面层间剪切强度主要影响因素研究

第一组第二组第三组平均值０．６５３０．６５７０．６６７０．６５９０．９８８１．０３４０．９７２０．９９８１．１８５１．２２０１．１９３１．１９９１．４４６１．４７８１．４３２１．４５２１．４６２１．５４１１．４８３１．４９５
１．３实验结果分析各种黏结剂的各次实验数据略微不同，但是
２洒布量对沥青路面层间剪切强度的影响
２．１试件的制备本轮实验试件的制作方法与上文相同，仍然
将试件切成３份进行３次实验。黏结剂和洒布量的选取上，为避免单一黏结剂的实验结果误差，分
别选取黏结剂ＳＢＳ改性沥青和ｓｕｐｅｒＰＣＲ改性乳化沥青进行试验，根据相关文献，本文实验黏结
１．２３２０．６６２
１．２６７０．６４１
１．２０３０．６８５
１．２３４０．６６３
６００．１８６０．１９７０．２０１０．１９５
表５洒布量９６犵下不同温度剪切强度ＭＰａ
组别
第一组第二组第三组平均值
０１．４３２１．４０４１．４２１１．４１９
温度／℃
２０
４０
１．３３３０．６９２
２０１８年第４期
剂型黏结剂和ｓｕｐｅｒＰＣＲ改性乳化沥青。其中采用ＧＭＲ溶剂型黏结剂和ｓｕｐｅｒＰＣＲ改性乳化沥青作为黏结剂进行比较，虽然ｓｕｐｅｒＰＣＲ改性乳化沥青黏结剂的剪切强度稍高，但是两者的剪切强度相差较小，可以认为采用两者作为黏结剂的剪切强度相近。采用普通乳化沥青作为黏结剂，剪切强度远小于其他黏结剂，ＳＢＲ改性乳化沥青剪切强度也达到了普通乳化沥青的１５０％以上，而ＧＭＲ溶剂型黏结剂和ｓｕｐｅｒＰＣＲ改性乳化沥青的剪切强度达到了普通乳化沥青的２００％以上。

沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究

沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究引言沥青路面作为重要的交通基础设施之一，承受着车辆交通荷载的作用，其性能对道路的可靠运行至关重要。

在沥青路面结构中，面层是承受车辆荷载直接作用的层次，其剪应力分析以及层间抗剪切性能研究对于确保路面的安全舒适性具有重要意义。

一、沥青路面面层剪应力分析1.1 车辆荷载对剪应力的影响车辆荷载是沥青路面承受的主要荷载，其作用会导致面层产生剪应力。

剪应力会使沥青面层产生变形，进而影响路面的平稳性和舒适性。

因此，了解车辆荷载对剪应力的影响是研究面层性能的关键。

1.2 剪应力分析方法剪应力可以通过数值模拟方法进行分析。

在模拟分析中，可以考虑车速、车型、路面结构等因素对剪应力分布的影响。

通过分析剪应力的分布规律，可以评估面层的剪切性能以及路面结构的合理性。

二、层间抗剪切性能研究2.1 层间抗剪切性能的重要性沥青路面由多层结构组成，不同层次之间的剪切性能对于路面整体的稳定性有着重要的影响。

层间抗剪切性能的研究可以评估路面结构的合理性，并提供优化设计的依据。

2.2 层间抗剪切性能测试方法常用的层间抗剪切性能测试方法包括直剪试验、剥离试验等。

通过这些试验可以获得沥青路面不同层次之间的抗剪切能力，进而评估路面结构的稳定性。

三、案例研究：某城市高速公路针对某城市高速公路，本文进行了沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究。

3.1 剪应力分析基于实际交通流量和车辆荷载，运用数值模拟方法进行了剪应力分析。

结果显示，在高负荷的路段，面层产生了较高的剪应力，对路面安全性提出了要求。

3.2 层间抗剪切性能研究通过直剪试验和剥离试验，获得了该路段沥青面层与基层之间的抗剪切能力。

结果显示，面层与基层之间的层间剪切性能不符合设计要求，需要加强结构优化措施。

结论本文通过沥青路面剪应力分析和层间抗剪切性能研究，揭示了路面结构中面层的剪应力分布规律以及面层与基层之间的剪切性能情况。

沥青面层设计参数对沥青层剪应力的影响规律

采用弹性层状体系理论计算程序Ｂｓｒ．，变沥青上、ｉ３０改ａ中、下面层厚度，对沥青层内不同深度的剪应力进行计算，间接触层
条件设定为完全连续。
萄０要．２
０１．５
搁：０１．
Ｏｏ．５
１１上面层不同厚度沥青层剪应力分布规律研究．
裔０萋．２
０．５１
２不同面层模量沥青层剪应力分布规律研究
采用弹性层状体系理论计算程序Ｂｓｒ．改变沥青上、ｉ３０，ａ中、下面层模量，对沥青层内不同深度的剪应力进行计算，间接触层
深度／ｍｃ
柱ｌ０１：．
０３６６ＭＰ，幅４。．２ａ增％
荷载图式采用比利时接地面积与轴重经验关系式（Ａ＝００８．０Ｐ＋１２其中，５，Ａ为接地面积，ｍ；ｃＰ为轮胎荷载，。该图Ｎ）
式轮压和接地面积均随轴载的增加而增加，距保持３．５ｃ圆心１９ｍ．不变，最符合实际情况。因为承担越重货物运输的车，统计上越１３下面层不同厚度沥青层剪应力分布规律研究下面层厚度分别为５ｃ７ｃ９ｃｍ，ｍ，ｍ时，其他各参数保持不有采用高强高压轮胎的趋势。加载模式见表２。变，沥青层剪应力计算结果如图３所示。表２加载模式
辙问题显得尤为重要。本文通过采用不同的面层厚度、面层弹性变，沥青层剪应力计算结果如图２所示。模量，应用Ｂｓｒ．ｉ３０程序计算分析沥青层在高温重载组合作用下剪ａＯ３－５应力分布规律，为解决重载高温区沥青路面的车辙病害提供思路。

沥青混凝土路面层间剪应力研究

沥青混凝土路面层间剪应力研究摘要：运用多层弹性体系理论，以games软件为力学分析工具，在双圆均布荷载下，考虑路面结构层厚度、基面层模量变化及层间状态的不同，分析沥青路面层间剪应力的变化规律和影响因素。

研究表明：沥青路面层间剪应力受面层厚度影响不显著，通过增加面层厚度提高路面抗剪性能加重了经济成本，收效甚微；基层厚度变化对层间剪应力影响不显著，通过增加基层厚度提高沥青路面的抗剪性能不合理；基层模量增加，面层层间剪应力减小，但变化不显著，说明增加基层模量对沥青路面抗剪性能的提高作用不大；上面层与中面层模量比越大，上面层层间剪应力越大，且这种影响较为显著；在层间粘结减弱的过程中，面层层间剪应力随之减小且减小幅度显著。

关键词：道路工程；沥青路面；层间剪应力；有限元分析中图分类号：u416.217文献标识码：a文章编号：沥青混凝土路面应用较广，交通荷载情况不断变化，沥青路面结构组合形式越来越多，但jtg d50-2006《沥青混凝土路面设计规范》中主要还是将路面回弹弯沉值、层底拉应力作为设计指标，对于剪应力指标尚需进一步研究。

苏凯等认为在二、三级公路沥青面层较薄的情况下，在夏季重载、超载的作用下沥青路面出现层间剪切破坏的可能性是存在的；随基层模量增大，层间剪应力增大，而基层厚度对层间剪应力影响并不显著；层间剪应力随面层模量和厚度的增大而减小[1,2]。

肖鑫通过研究沥青路面面层层间剪应力发现：对面层内层间剪应力影响水平从大到小分别为超载、水平力和坡度[3]。

刘红平运用bisar程序对面层层间剪应力影响因素进行分析，得出层间剪应力随荷载增大而增大，在同一级别的荷载作用下，完全光滑状态时比完全连续状态时的最大剪应力要更大，并且随荷载增加，增大幅度比完全连续时增幅要大[4]。

白雪梅利用games有限元软件分析层间接触状态对沥青路面基面层间剪应力的影响，得出当层间变得不连续时，基面层间剪应力减小，但基面层间剪应力减小的幅度小于相应层间抗剪强度的减小，因而层间接触变差时会增加层间滑移破坏的机率[5]。

沥青混凝土面层及层间剪应力分析

ｐｖｍｅｔａｅｎ．
Ｋｅｒ：ｓｆｃｏｒｅａｅｃｕｒｅｈａｔｅｓｙｗｏｄｓｕｒａｅｃｕｓ；ｂｓｏｓ；ｓｅｒｓｒｓ；ｍｏｕｕｄｌｓ
由于行车荷载的水平力作用．沥青混凝土面层
上部的表层剪应力和面层、基层接触面的层问剪应力都有可能引起路面的剪切破坏。本文将汁算分析
ＡｎａｙｉｆＡｓｌｓｓｏｐｈａｔＣｏｒｔｕｒａｅａｎｔｒａｉｒＳａｒｓｌｎｃｅｅＳｆｃｎｄＩｅｌｍｎａｈｅｒＳｔｅｓ
ＺＨＡ０Ｙａｚｎ－ｕ
（ｉｗｙＥｇｅｒｇＯｆｅｉＢｏｉｇＴａｓｏａｏｕｅｕＢｏｉ７０ＣｉａＨｇａｎｉｅｉｆｃａｄｎｒｎｐｒｔｎＢｒａ，ａｄｎ００，ｈ）ｈｎｎｉｎｔｉｇ１０ｎ
襁密
０Ｏ
．．．．
０２．Ｏ
如
．．．． —
，
３级配碎石基层厚度和模量的影响级配碎石基层对表层剪切力和层间剪切力的影响如图５图８示。～所
Ｏ１．５
Ｏ１．０
国画鼬鸯画画画画画鲴
赵亚尊
（定『通运输局公路工程处，河北保定０１０）保交７００
摘要：在行车荷载作用下，级配碎石基层沥青路面面层与基层接触面容易产生剪切破坏，对沥青路面的剪应力进行计算

沥青路面下坡路段层间剪应力的分析

影响。
中粒式沥青混凝土
ｈ＝ｅ５ｍ
１计算模型
粗粒式沥青混凝土
水泥稳定基层
ｈ＝ｅ６ｒａ
ｈ＝３ｃ８ｍ
级配砂砾底基层
土基
ｈ：２ｅ６ｒａ
图２
路面结料参数
幽１实体模型图
由表２可知，结构层层底剪应力随着荷载的各增大而显著增大，且增长的幅度大。当荷载由而
０７ａ增大到０ＭＰ、１ＭＰ、１Ｍａ和．ＭＰ．９ａ．１ａ．３Ｐ
１１％和０９％。因此可见，层底剪应力均随着．１．８各坡度的增大而增大，中上面层增大幅度最大，其但是
底部全部约束，面层表面作为自由面，进行任何约不
束。２计算条件
本文分析时，胎接地面积由规范中的圆形荷轮
质量，的需要进行修补，重的需进行第二次铺轻严
筑，费大量人力、力和财力，接和间接经济损花物直失都很大。虽然国内外的学者在这方面展开了大量的研究，是大多只针对沥青混合料的高温稳定性但
细粒式沥青混凝土ｈ＝ｅ４ｒａ
分析沥青面层内的剪应力，分析沥青路面层间剪而
应力的研究较少。本文根据目前的交通现状和下坡路段的受力特点，用有限元方法分析了路面坡度、应

高等级公路沥青路面剪应力分析探讨

高等级公路沥青路面剪应力分析探讨摘要：本文主要对高等级公路沥青路面剪应力的分布规律、影响因素以及评价方法，进行了探讨与分析，并对剪应力的计算方法提供了合理建议。

关键词：高等级公路；沥青路面；剪应力；分布规律；评价随着我国道路工程施工技术的不断发展与创新，我国高等级公路沥青路面研究方面也取得了前所未有的发展。

据有关调查资料显示：长期以来，我国的道路工程施工技术人员虽说考虑到沥青路面出现的各种作用力，以及其可能出现的问题，但是却忽略了对公路沥青路面剪应力的分析。

但是伴随我国沥青路面在其长期发展中出现的高轮压、超载以及多渠化等不良现象的发生，导致沥青路面出现了严重的裂缝以及重载高温时较严重的车轴等质量问题。

因此，对公路沥青路面剪应力的研究，就成为了当前我国道路工程科研课题之一。

一、高等级公路沥青路面剪应力分析方法探析施工技术人员为了能够更好的将我国的路面质量做到最好，有必要对公路路面在工作状态下的应力与应变进行深入分析研究。

设计人员为了能够在设计中更好的弄清高等级公路沥青路面剪应力的分布规律，其将公路沥青路面的整体结构分成了3个层次，分别是：沥青面层、基层和路基。

然后工程技术人员在对其进行整体性计算的时候，就会根据不同的层次，对剪应力采取不同的计算法，以期能够找到高等级公路沥青路面剪应力分布特点，然后在本质上，彻底性的保障公路的路面的安全。

施工技术设计人员可以从道路表面的2厘米开始，每1厘米就进行一次间距选取，在水平方向上，按照每2厘米进行一次间距选取；我们在考虑荷载的对称性分布的过程中，可以适当采取以负荷点为圆心，以2个点的间距作为球体的半径进行负荷分析，从而计算出高等级公路沥青路面剪应力在均布荷载下的分布规律。

荷载参数取值为：p＝0.7 MPa，δ＝10.65 cm，计算时分别考虑水平荷载和垂直荷载，水平系数f分别取0.1，0.3和0.5等。

二、高等级公路沥青路面剪应力分布规律探析1.高等级公路沥青路面垂直方向最大剪应力分布规律。

常用沥青路面剪应力分析

图1 不同等级道路最大剪应力与深度的关系技术应用对快速路路面结构计算不同水平荷载作用下沿深度方向的最大剪应力（计算点平面坐标为(1.15d,0)），计算结果如下图所示，水平荷载为0.07MPa情况下如前所述,水平荷载为0.21MPa同水平荷载0.07MPa相似，最大剪应力自路表面175kPa增大，至深度距路表面4cm处为最大值245kPa,随后沿深度方向逐渐减小，至沥青层底94kPa。

水平荷载为0.35MPa情况下，最大剪应力自路表面404kPa减小至沥青层底94kPa。

具体计算结果见图3。

由此可知，水平荷载大小对路面结构中最大剪应力沿深度方向分布形式有较大影响；水平荷载仅影响路面结构中0-10cm范围内最大剪应力值。

图2 不同水平荷载条件下最大剪应力与深度的关系由以上计算结果可知，对于沥青路面材料，在0-10cm 范围内最大剪应力有可能大于抗剪强度，深度大于10cm 时，最大剪应力一般不会大于抗剪强度。

（2）最大剪应力水平面内分布规律为了明确在水平方向最大剪应力出现的位置在不同深度处是否具有一致性，选取X轴上不同的坐标点-0.2663m（-1.25d）、-0.245m（-1.15d）、-0.1598m （-0.75d）、-0.0533m（-0.25d）、0、0.0533m（0.25d）、0.1598m（0.75d）、0.245m (1.15d)、0.2663m (1.25d)为计算点，分别计算不同深度处各计算点的最大剪应力(路面结构组合选取快速路组合，水平力f=0.07MPa)，计算结果如图4- 图5。

据图可知最大剪应力位置在深度大于7cm后出现的位置点是一直的，均为±0.75d，在0-7cm 范围内位置有一定地变化，出现的位置有±1.25d、±1.15d、±0.25d,此位置与规范指定验算位置不一致。

依据计算结果及图3-图4可知：在深度0-18cm 内最大剪应力变化较大，最大剪应力值变化范围为70-281kPa，18-24cm内最大剪应力变化不大，其数值处在68-100kPa范围内。

不同黏结层沥青路面层间抗剪性能研究

1.2 试件制备及测试首先采用击实法成型一层 32±0.5 mm 的试件，
待试件冷却之后在其表面均匀涂抹一层层间结合料，然后再取与前一层相同质量的沥青混合料，以相同的击实次数成型。将成型好的试件采用直接剪切试验，测试不同加载速率和不同温度条件下的层间抗剪强度，评价沥青路面的层间抗剪性能。
2 试验结果及分析
以基质沥青为层间黏结层，保持其用量为 0.6 kg/m2 不变，分别测定在一定温度和油石比下，不同加载速率（5 mm/min、10 mm/min、20 mm/min 和 50 mm/min）时沥青路面的层间抗剪强度，研究加载速率对抗剪性能的影响，具体试验结果如图 2 所示。
山西交通科技山。交通科技
合成级配如表 2 所示。
表 1 基质沥青的基本技术指标
试验项目针1入000度.1（g，m25m5s）℃，软化℃点
延度（5 cm/ min，5 ℃）
cm
实测值
64.8
58.0 大于 100
闪点 RTFOT 后质 ℃ 量损失/%
286
0.34
技术标准
60.0-80.0
大于等于 46.0
大于 100
大于等于 260.0
±0.8
表 2 沥青混合料合成级配
%
通过下列筛孔（mm）的质量百分率级配类型
16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 通过率上限 100 100 75 34 26 24 20 16 15 12 通过率下限 100 90 50 20 15 14 12 10 9 8 合成级配 100 95 62.5 27 20.5 19 16 13 12 10

沥青路面层间结合的扭剪与拉拔试验分析

沥青路面层间结合的扭剪与拉拔试验分析韩志宇;张新天【摘要】重载道路沥青路面层间结合具有特殊的受力状态．综合基层其抗扭剪性能与抗拉拔性能以及两者之间的相关性可以全面评价层间黏结效应．以简化的结构模型为基础，通过设计实验方法确定基于两指标的黏结层材料洒布量的变化规律，并提出了两者间的关系方程．【期刊名称】《北京建筑大学学报》【年(卷),期】2015(031)002【总页数】8页(P8-14,28)【关键词】层间结结;扭剪试验;拉拔试验;相关性【作者】韩志宇;张新天【作者单位】北京建筑大学土木与交通工程学院,北京100044;;【正文语种】中文【中图分类】U416.031 问题的提出1.1 问题提出的背景沥青路面层间结合的黏结性能检验最早出现在桥面防水材料的检验中.英国于1986年制定了公路施工黏结质量检测规范;至20世纪70年代中后期，德国、法国等大多数欧洲国家均有专门的桥面防水材料选择标准和防水系统黏结性能设计施工规范，加拿大和美国也有近半数的省、州制定了相关标准和规范.而我国到目前为止，还没有制定相应的路面层间黏结性能检测标准与规范，未形成一套适用于评价沥青路面层间黏结以及桥面防水层的检测指标和试验手段［1］.《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)要求沥青路面采用分层施工，铺筑某一结构层前要对其下承层进行处理，保持表面清洁，并在基层与面层之间洒铺透层油，在面层之间洒铺黏层油.虽然现行规范对透层油和黏层油的规格和用量进行了规定，但并未规定采用什么评价指标和检测方法来评价联结层的黏结效果.综上所述，国内外对沥青路面层间黏结的检测指标主要有两个:抗剪切强度和黏结强度［2］.抗剪切强度指标用于层间黏结状态评价符合车轮荷载作用下路面受力状态，检测方法较多却不统一;黏结强度指标是层间黏结状态的间接评价指标，检测方法简便、统一.1.2 模型的提出汽车在路面行驶时轮胎与路面产生水平摩擦力，从而使路面结构内产生较大的剪切应力.在道路的下坡急拐弯路段、服务区、十字路口等地方，路面结构内产生的剪切应力更大，并且会产生较大的水平力矩作用.目前抗剪强度指标的检测方式有斜剪与直剪两种，抗扭剪强度指标的检测没有得到普遍应用.但随着道路车流量逐渐增大，车辆轴载也不断增加，路面联结层抗扭剪作用表现得更明显，应该得到更为广泛的重视.取受力模型如图1所示圆柱体，表面半径为r，高为联结层厚度.当不考虑垂直荷载，仅仅以表面力矩为研究对象时，施加在表面均布的力矩可等效简化为作用在边缘的力矩，其沿边缘周长连续分布.图1 扭剪试验单元受力示意图其中:P为外力，其大小为;t为层间黏结力;α为截面边缘单元与竖直方向夹角.在联结层边缘任选一点，取其与表面圆心连线所在截面，将其分割成有限个竖直受力单元，如图1所示.假设截面在外力作用下发生微小形变，由于截面从外到内形变呈递减趋势，所以两个相邻单元之间存在相对位移和应力作用，且在无限接近于圆心位置，相对位移和应力作用都趋近于0.由此可以近似认为:外力截面最外侧单元向内部传递［3］，截面受力平衡如图2所示.其中:q为截面个单元所受黏结力在水平方向分力.图2 截面水平力受力平衡示意图由图2可知q近似为三角形均布荷载，截面边缘为应力最大位置.当抗扭剪力达到最大时，设截面边缘单元与结构层黏结力为g，则:由图1所示截面边缘受力平衡得到:联结层所受外力力矩M为:得出:路面要保持良好的连续状态，联结层除了要提供足够的抗剪强度外，还要在竖直方向具备良好的黏结强度.层间拉拔试验可以检验路面结构上、下层间的黏结力，反映出路面结构的黏结强度［4］.将联结层分割为有限个竖直单元，单元两端由黏结力提供拉力，近似可模拟为以下模型［5］:图3 拉拔试验单元受力示意图由图3可得，所施加外部拉力T0为:由式(4)和式(5)可近似得外部施加扭剪力与拉拔力关系为:即抗扭剪力与抗拉拔力近似关系为:从理论模型上可以看出:1)扭剪试验和拉拔试验均能很好地评价联结层的黏结作用，并且两者之间存在理论上的线性关系.2)两种试验从不同角度对联结层进行评价试验，得出两种表征不同的性能指标，所以，在评价道路结构性能时有必要同时试验.3)在实际情况中，还有其他因素影响联结层黏结性能，设为θ，所以式(7)可表为:图4 试验设备示意图2 试验方案设计2.1 扭剪试验扭剪试验的主要思想是模拟路面层间在受到方向变化的剪切力时的状态，严格来说其试验原理和路面实际受力状况有一定差别.但是通过模型方程来看，其得到的结果仍然是层间平均抗剪强度，并以此来逼近层间的实际受剪状态，且试验方法比较简单，容易控制，因此用它来评价层间的抗剪切性能是可以接受的［6］.试验原理如图4所示.将成型好的试件固定在底座上，套上夹具，动力部分通过传力杆向试件施加力矩作用.当试件发生扭剪破坏时，数显窗口会显示向试件所施加的最大力矩值.本试验采用交通运输部科学研究院自行研制的数显扭剪仪，其结构紧凑，可靠程度高，易于上手使用;模块化设计，拆装方便，适合室内及现场检测沥青路面层间结合性能.2.2 拉拔试验拉拔试验是直接检测路面上、下两层间黏结能力的方法，其结果可反映层间结合部位整体不脱离的能力.同时，因为沥青路面层间抗剪强度主要来自于黏结材料的贡献，所以拉拔试验的结果也能部分反映层间的抗剪切变形能力［7］.试验原理如图4所示.在底座上固定好试件，套上夹具，放置好千斤顶支座，并安装好千斤顶，在液压控制部分缓慢向试件试压，当试件发生拉拔破坏时，数显窗口显示此时向试件施加的最大拉力值.试验仪器在数显扭剪仪的基础上改装，去掉扭剪动力部分，增加千斤顶和液压装置.2.3 试验条件1)针对透层试验试件，采用“沥青混凝土面层+透层+半刚性基层”组合方式.黏结材料选用基质沥青和改性乳化沥青［8］，分别做扭剪试验与拉拔试验.试件成型模具与无侧限抗压试件成型模具相同尺寸，复合试件如图5所示.2)针对下封层试验试件，采用“沥青混凝土面层+透层+下封层+半刚性基层”组合方式.透层采用改性乳化沥青，洒布量为1.5 kg/m2;下封层黏结材料选用基质沥青和改性乳化沥青，在20℃分别做扭剪试验与拉拔试验.上述其他条件不变，试件在40℃分别做扭剪试验与拉拔试验.复合试件如图6所示. 图5 透层复合试件结构模型图6 下封层复合试件结构模型3 试验数据分析3.1 透层试验采用改性乳化沥青，洒布量为0.5 kg/m2、1.0 kg/m2、1.5 kg/m2、2.0kg/m2，对成型好的试件进行扭剪试验和拉拔试验，结果如表1.表1 改性乳化沥青透层扭剪和拉拔试验数据洒布量(kg/m2)0.5 1.0 1.5 2.0扭剪力矩(N·m)113.4 131.6 172.3 139.4拉拔力(kN)1.1 1.5 2.2 1.8当其他条件不变，将黏结材料更换为普通基质沥青，分别做扭剪试验与拉拔试验.所得结果如表2所示.从图7、图8可以看出，黏结材料为改性乳化沥青或是基质沥青时，其抗扭剪性能都随着沥青洒布量的增加呈现先增加后减少的规律，其抗拉拔能力亦是如此.当黏结层改性沥青的洒布量较小时，黏结层油膜较薄，层间的黏结力较小;随着洒布量超过最佳用量后，层间自由沥青增加，黏结力主要由沥青本身提供，且自由沥青在层间起着润滑作用，致使抗剪强度减小.根据曲线峰值可以得出，在水泥稳定碎石基层表面喷洒透层油时最佳洒布量在1.5 kg/m2附近;在洒布量超过最大值后，抗扭剪性能迅速下降，而抗拉拔能力则下降趋势平缓;通过曲线峰值的比较，基质沥青的黏结性能不如改性乳化沥青.表2 基质沥青透层扭剪和拉拔试验数据0.5 1.0 1.5 2.0扭剪力矩(N·m)洒布量(kg/m2)60.5 79.6 114.9 87.4拉拔力(kN)0.8 1.0 1.5 1.3针对两种沥青材料，在不同洒布量条件下做抗扭剪力和抗拉拔力的相关性分析，其结果如图9所示.图7 改性乳化沥青透层扭剪和拉拔试验结果图8 基质沥青透层扭剪和拉拔试验结果从图9可以看出，抗拉拔力和抗扭剪力呈明显的线性关系，也符合力学分析模型的假设.进一步可知，试验所得的抗拉拔能力指标能反映抗扭剪性能指标，即抗拉能力强的材料，其抗扭剪能力也一定强.图9 两种沥青透层扭剪和拉拔试验关系图3.2 下封层1)试验中黏结料为改性乳化沥青，其洒布量分别 0.5 kg/m2、1.0 kg/m2、1.5 kg/m2、2.0 kg/m2，集料粒径为3～5 mm，洒布量为60%，在20℃分别做扭剪试验与拉拔试验.所得结果如表3所示.表3 改性乳化沥青下封层20℃扭剪和拉拔试验数据洒布量(kg/m2)0.5 1.0 1.5 2.0扭剪力矩(N·m)313.4 354.7 447.8 140.4拉拔力(kN)1.2 1.7 2.5 2.0当其他条件不变，将黏结材料更换为普通基质沥青，分别做扭剪试验与拉拔试验.所得结果如表4所示.从图10、图11可以看出，由于集料的存在，黏结层在先洒布透层的情况下增加了沥青用量，并且随着沥青洒布量的增加，抗扭剪性能都随着沥青洒布量的增加呈现先增加后减少的规律，其抗拉拔能力亦是如此.根据曲线峰值可以得出，在水泥稳定碎石基层表面设置下封层时，黏结材料最佳洒布量在1.5 kg/m2附近;在洒布量超过最大值后，抗扭剪性能下降十分明显，而抗拉拔能力则下降趋势平缓;通过曲线峰值的比较，基质沥青的黏结性能不如改性乳化沥青;由于集料的存在，下封层的抗扭剪性能相比透层有很大提高.表4 基质沥青下封层20℃扭剪和拉拔试验数据0.5 1.0 1.5 2.0扭剪力矩(N·m)洒布量(kg/m2)116.9 143.6 224.9 132.4拉拔力(kN)0.8 0.9 1.6 1.3在沥青材料洒布量超过最佳值后，扭剪试验与拉拔试验所得结果出现很大差异，初步认为是由于集料对抗扭剪作用的影响造成的，所以取其从初始洒布量至最佳洒布量之间的变化趋势为研究对象.针对两种沥青材料，在不同洒布量条件下进行抗扭剪力和抗拉拔力的相关性分析.图10 改性乳化沥青下封层20℃扭剪和拉拔试验结果图11 基质沥青下封层20℃扭剪和拉拔试验结果从图12可以看出，抗拉拔力和抗扭剪力呈明显的线性关系，也符合力学分析模型的假设.由于基质沥青的黏结强度较小，其抗拉拔能力和抗扭剪能力变化范围较小，致使两者相关性十分显著.图12 两种沥青下封层20℃扭剪和拉拔试验关系2)其他条件同上，黏结材料选用改性乳化沥青，试件在40℃条件下分别做扭剪试验与拉拔试验.所得结果如表5所示.表5 改性乳化沥青下封层40℃扭剪和拉拔试验数据0.5 1.0 1.5 2.0扭剪力矩(N·m)洒布量(kg/m2)293.9 334.5 439.6 152.3拉拔力(kN)1.3 1.7 2.5 1.9当其他条件不变，将黏结材料更换为普通基质沥青，试件在40℃条件下分别做扭剪试验与拉拔试验.所得结果如表6所示.表6 基质沥青下封层40℃扭剪和拉拔试验数据0.5 1.0 1.5 2.0扭剪力矩(N·m)洒布量(kg/m2)86.9 103.6 146.0 92.4拉拔力(kN)0.5 0.6 0.9 0.7在40℃条件下，相比较20℃温度下的扭剪试验和拉拔试验，当黏结材料为改性乳化沥青时，抗扭剪性能和抗拉拔性能想差无几，这说明改性沥青有着较大的温度适用范围;而普通基质沥青的两个性能指标发生了较大程度下降，这说明基质沥青具有较强的温度敏感性;但随着黏结材料洒布量的增加，抗扭剪性能和抗拉拔性能的变化趋势都与其他条件下相似.图13 改性乳化沥青下封层40℃扭剪和拉拔试验结果图14 基质沥青下封层40℃扭剪和拉拔试验结果仍旧取从初始洒布量至最佳洒布量之间的变化趋势为研究对象.针对两种沥青材料，在不同洒布量条件下进行抗扭剪力和抗拉拔力的相关性分析.图15 两种沥青下封层40℃扭剪和拉拔试验关系从图15可以看出，抗拉拔力和抗扭剪力呈明显的线性关系，也符合力学分析模型的假设.由于基质沥青的温度敏感性，在较高温度条件下黏结强度明显下降，其抗拉拔能力和抗扭剪能力变化范围进一步减小，致使两者相关性更为显著.4 结论:1)试验结果表明扭剪试验和拉拔试验所得应力－洒布量曲线有相似的变化趋势，即都随着沥青洒布量的增加呈现先增加后减少的变化趋势;2)同时验证了联结层的抗扭剪性能和抗拉拔性能在不同的层间处理方式、不同黏结材料、环境温度等条件下，都存在近似的线性关系，所以两者使用于相同条件的联结层黏结强度测试试验;3)扭剪试验结果中，在曲线尾端，变化趋势与拉拔试验结果发生的很大差异，这说明在黏结材料超过最佳洒布量后，有除了黏结力以外的因素显著影响了联结层抗扭剪性能，所以式(8)中θ应该同样为一个可变函数;4)抗拉拔性能主要受材料本身性质的影响，适用于路面层间黏结的普遍检测;抗扭剪性能影响其变化的因素较多，适用于黏结层设计评价和典型路面检测评价等.所以，在实际检测中有必要进行扭剪试验和拉拔试验，以达到综合评价的目的.参考文献:［1］刘丽.沥青路面层间处治研究［D］.西安:长安大学，2008［2］张晓燕，韩萍，段丹军.沥青路面层间结合检测方法及指标研究［J］.公路交通科技:应用技术版，2009(7):16－18［3］刘奉银，俞茂宏，殷建华.双剪统一强度研究的扭剪试验应力路径与控制［J］.岩石力学与工程学报，2005，24(14):2463－2467［4］严二虎，沈金安.半刚性基层与沥青层之间界面条件对结构性能的影响［J］.公路交通科技，2004(1):38－41［5］丁浩，黄博，陈云敏，等.浙大空心圆柱扭剪仪功能介绍及动态加荷能力研究［A］∥第25届全国土工测试学术研讨会论文集［C］.2008:126－133［6］Mark Everett Woods，Laboratory Evaluation of Tensile and Shear Strength of Asphalt Tack Coats［D］.Mississippi State University，2004 ［7］刘绍健.沥青路面层间黏结性试验研究［J］.华东公路，2010(5):22－27 ［8］苏凯，武建民，戴经梁，孙立军.沥青混凝土路面基面层间结合材料的研究［J］.公路，2005(6):161－162［9］陈明星，何国花.层间结合检测方法及指标的试验路验证与应用［J］.公路交通科技:应用技术版，2009(7):30－33。

层间粘结状态对沥青面层力学响应的影响分析

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２．４不同行车状态的沥青层层底拉应变分析
不同行车状态的上面层层底拉应变和下面层层底拉应变分别如图７和图８所示。计算结果表明，当上、下面层完全粘结时，上、下面层层底拉应变随水平力系数的变化都不明
的影响大于下面层。（３）层间完全粘结时，沥青层最大剪应力随水平力系数的增大而显著增加，水平力系数为０．８时，最大剪应力为匀速行驶时的８．７倍。层间滑动时沥青层最大剪应力随水平力系
底拉应变变化不大，这或许是由于水平力系数过大时上下面层之间已处于滑动状态，层底拉应变取决于设定的接触面摩
响。
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／／
．
＋层问完全粘结＋层问滑动
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参考文献
［１］龚红仁，邹晓翎，朱洪洲，等．层间状态对沥青路面疲劳开
裂与位移的影响【Ｊ】．武汉理工大学学报，２０１ ຫໍສະໝຸດ ，３４（１２）：
应力分析［Ｊ］．中外公路，２００９，２９（５）：１０４－１０７．
布，极值为Ｏ．１３ＭＰａ，路面结构不容易发生剪切破坏。当层间为滑动状态时，最大剪应力极值为２．６４ＭＰａ，远远大于层间完
全粘结的计算结果，说明层问粘结状态不佳对上面层抗剪切

层间结合状态对沥青路面疲劳性能的影响

总750期第十六期2021年6月河南科技Journal of Henan Science and Technology层间结合状态对沥青路面疲劳性能的影响张勇博（新疆大学建筑工程学院，新疆乌鲁木齐830046）摘要：为了分析层间结合状态对沥青路面疲劳性能的影响，从实际路面的层间状态演化过程出发，利用数值模拟软件，计算分析层间结合状态改变后沥青面层层底拉应力的变化规律，并分析了层间状态劣化后路面疲劳性能的衰减机理。

结果表明，随着层间结合状态的劣化，沥青面层层底拉应力增加，道路路面结构的整体性下降，沥青路面疲劳性能不断衰减。

研究结果可为完善道路设计提供理论依据与参考。

关键词：道路工程；沥青路面；层间状态；疲劳性能中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）16-0080-03 The Influence of the Interlayer Bonding State on the Fatigue Performance ofAsphalt PavementZHANG Yongbo（School of Architectural Engineering,Xinjiang University，Urumqi Xinjiang830046）Abstract:In order to analyze the influence of interlayer bonding state on the fatigue performance of asphalt pave⁃ment,this paper starts from the evolution process of interlayer state of actual pavement,calculates and analyzes the change law of tensile stress at the bottom of asphalt pavement layer after the change of interlayer bonding state through numerical simulation software,and analyzes the attenuation mechanism of pavement fatigue performance af⁃ter the deterioration of interlayer state,With the deterioration of interlayer bonding state,the tensile stress at the bot⁃tom of asphalt pavement layer increases,the integrity of the road decreases,and the fatigue performance of asphalt pavement continues to decline.The research results can provide theoretical basis and reference for improving road de⁃sign.Keywords:road engineering；asphalt pavement；interlaminar state；fatigue performance我国沥青路面设计依据弹性层状理论体系，但该理论假设沥青面层与半刚性基层之间是完全连续的，忽略了层间状态对道路性能的影响，而实际沥青路面层间状态处于完全连续与完全光滑之间。

沥青路面粘层抗剪切特性研究

沥青路面粘层抗剪切特性研究闫海波【摘要】热拌沥青混合料层间粘结不良是沥青路面的主要问题所在,而衡量路面粘层粘结强度可以通过测量路面粘层抗剪强度来实现.通过受控剪切试验对乳化沥青和轻制沥青粘层材料粘结强度的影响因素进行了评价,分别定量分析了粘层类型、洒布剂量、粘度和温度对层间界面粘结强度的影响,并得出了最佳粘层适用条件,研究结果可以指导工程实际应用.【期刊名称】《中北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】7页(P806-812)【关键词】沥青路面;乳化沥青;轻制沥青;洒布剂量【作者】闫海波【作者单位】山西省交通科学研究院,山西太原030006【正文语种】中文【中图分类】U4160 引言沥青路面通常分层铺装，相邻层之间适当的粘结是保证良好路用性能的必要条件. 美国材料试验协会标准(ASTM)将粘层定义为，将沥青材料应用到现有的相对不渗透的表面上，以便在新旧表面之间提供牢固的粘结. 在铺设下一个路面层之前，在现有的路面层表面喷涂粘层. 当粘层浸湿了旧路面的表面，并将细小的孔隙填充后，就会形成层间咬合. 这种咬合作用受到铺装时液体粘度的影响. 研究表明，我国大部分沥青路面的破坏与层间粘结质量有关[1]. 路面层间能保持良好的层间连续状态是建立在足够的层间粘结强度基础上的[2]，若面层与面层，面层与基层之间的粘结状态改变，则层底最大主拉应变、最大剪应力、竖向压应变会发生显著改变，从而导致结构层发生拉裂、剪切、压密等破坏[3-4]，层间粘结不良会使路面出现多种类型的损坏，如层间滑移造成的车辙、推移、开裂、剥离等病害等[5]. 因此，探索粘层的类型和最佳洒布剂量对于保证柔性路面的长期使用性能有着很重要的作用. 目前常用的粘层材料主要有热沥青结合料、轻制沥青(沥青-溶剂型)或乳化沥青(沥青-水型). 近年来，乳化沥青已慢慢取代轻制沥青或热沥青结合料，成为最广泛的粘层材料. 取代的原因主要是: ① 乳化沥青比轻制沥青或热沥青结合料更适用于低温环境. ② 乳化沥青更环保，因为它们不含有有害的挥发性溶剂. ③ 乳化沥青使用起来更安全，因为它们不易燃，不会对使用者造成风险[6].常见的粘层沥青材料主要为 SBS， SBR改性乳化沥青，它们具有高粘韧性、成膜性强等优点；同时采用环氧树脂、胶粉等材料与SBS， SBR 复合而成的改性乳化沥青也成为研究趋势，复合改性乳化沥青的性能较SBS,SBR改性乳化沥青有所提高，具有较好的发展前景[7]. 关于粘层的层间抗剪强度研究较多，沥青路面结构中粘层的研究一直备受青睐，但是对于粘层油的选择，各国规范并没有规定，也没有达成了统一的共识[8]. 早在20世纪70年代以来，英国就已经开始路面问题的调查研究[9-11]；欧美等国家都开始了关于层间抗剪强度的研究，并进行了试验仪器的开发，在试验方法、试验条件、试验参数、评价体系等方面都进行了一些列的研究工作，并研究了粘层油喷洒量对于抗剪强度的影响. 早在1978年，Uzan等人就采用直剪试验仪进行了常温和高温的层间剪切试验，得出了所用沥青粘层材料的最佳用量[12]； 1986年，荷兰Delft大学的Molenaar等人采用圆柱体试件进行了抗剪强度试验，试验结果认为，是否喷洒粘层油得到的抗剪强度强度相差不大[13]； 1999年， Mrawira和Damude采用了ASTM D-143剪切试验，认为粘层油的喷洒并没有提高沥青路面层间抗剪性能； 2002年，Monhammad等人采用旋转压实仪成型试件，发现25 ℃ 时的抗剪强度是25 ℃ 时的4倍[14]. 在我国现行的沥青路面施工规范中，对于透层、粘层、下封层的施工只是做了一般性的描述，但是缺乏更加细节性的指导，比如说单位面积材料的用量，大多是按照施工者的经验进行施工，缺乏有效的质量控制指标和检测方法，而随着近年来层间粘结问题导致的路面灾害问题越来越多，所以该领域开展的研究需求也越来越大. 可以看出，国内外对于沥青路面层间抗剪强度的研究多种多样，但是并没有形成一个统一的体系，且得出的结论不尽相同. 同时，由于所用的试验仪器、试验方法、试验条件等的不同导致结果之间不具有可比性；现实中多种因素的交叉影响，使得试验结果往往参差不齐. 因此，加强粘结层的层间抗剪强度的研究，使用贴近实际工程应用的参数，为实际施工起到真正的指导作用显得尤为重要.为了提高高速公路的路面使用性能，减少路面灾害，找出工程实践中路面的最佳粘层适用条件，本文在前人研究的基础上，对路面粘层进行了受控剪切试验研究，通过测量路面粘层的抗剪强度对路面粘层的粘结力进行定量分析，试验中采用了贴合工程实践的参数值，将影响路面粘层粘结力的各个主要因素分别进行了定量分析. 本文旨在通过该研究为沥青路面施工过程中不同条件下的粘层油的使用提供现实指导.1 研究方法1.1 试验原理沥青路面层间滑移、拥包等病害是路面层间剪切强度不足造成的，也就是由于层间强度不足而导致无法抵抗剪切应力，从而导致剪切应变发展而引起的变形和破坏. 这种路面层间抗剪切应力破坏的能力，称为层间抗剪强度. 抗剪强度是优化稀释层或粘层洒布剂量的关键参数. 抗剪强度试验是通过测量试样在界面处的抗剪强度，来估算界面结合强度. 使用SUT计算机控制液压伺服系统进行了简单剪切试验来测量界面抗剪强度，然后通过剪切载荷除以横截面面积来计算在界面上施加的剪切应力S.(1)式中： p为施加压力； A表面积为π·R2, R为样品的半径.1.2 试验方案本文根据沥青层间破坏机理，并考虑试验的可行性，采用抗剪强度试验，分别使用了四种不同洒布剂量(0.05 L/m2, 0.15 L/m2, 0.25 L/m2, 0.35 L/m2)的改性和非改性涂层(轻制沥青或乳化沥青)，并制备了不同的试验样本，通过测试其抗剪强度来研究不同温度下，不同类型的粘层材料，在不同的洒布剂量下，层间抗剪强度的不同，从而得出这些因素对界面粘结强度的影响.1.3 试验参数本试验贴合工程实践，选取了施工中常见的参数条件进行了研究. 其中，截面的洒布剂量分别选取了0.05, 0.15, 0.25和0.35 L/m2 ，温度分别选取了常温的典型代表25 ℃和高温的典型代表60 ℃ ，粘层的粘度选取了常见的50%活性材料的高粘度和30%活性的低粘度两种代表性参数. 基于这些参数的试验能得出对现实工程有参考价值的结论.1.4 试验材料沥青:使用针入度等级60/70 (135 ℃时，针入度为60，运动粘度为346 C.st，软化点为52 ℃)的沥青来制备轻制沥青和乳化沥青粘层. 乳胶乳液:本试验采用乳胶乳液(固含量为69 %，布鲁克粘度为700 C.st，丁苯比为24/76)，来制备改性乳化沥青. 集料:热拌沥青混合料中使用的集料为破碎的白云石.表 1～表 3 罗列了轻制沥青结合料、粘结层乳化沥青和混合料级配组成.表 1 轻制沥青结合料的主要性能Tab.1 Main properties of cutback asphalt binder性能值 60 ℃时的运动学粘度/(C.st)49 闪点(克利夫兰开杯)/℃76蒸馏试验:蒸馏残余物至360 ℃, 体积百分比差异58蒸馏残渣试验:针入度(25 ℃, 100 g, 5 s), 0.1 mm24160 ℃时的绝对粘度/泊377延度(25 ℃, 5 cm/min)/cm +100在三氯乙烯中的溶解度/%99.9表 2 乳化沥青粘层的主要性能Tab.2 Main properties of emulsified asphalt性能值粘度-25°时的赛氏重油粘度2624 h沉降性和储存稳定性试验/%0.7筛分试验/% 0.1163 ℃时蒸发乳化沥青的残余物/%57.6蒸馏至360 ℃的残余物/%56干燥时间/min18在水中的溶解度良好对蒸馏残留物的测试:针入度(25 ℃, 100 g, 5 s), 0.1 mm46延度(25 ℃, 5 cm/min)/cm+100在三氯乙烯中的溶解度/%98表 3 细集料和粗集料的级配Tab.3 Gradation of fine and coarse aggregates筛眼孔径/mm12.54.752.361.180.600.300.150.075通过百分率/%10066.656.637.937.919.811.79.2级配范围10065～8050～6537～5225～4018～3010～203～101.4.1 改性沥青结合料的制备将基质沥青加热至140 ℃，搅拌约5 min，然后一边搅拌一边缓慢加入乳胶(沥青重量的1.5%). 温度升高到170 ℃时，保持在该温度下，持续搅拌2 h，直到沥青完全均匀.1.4.2 轻制沥青和改性轻制沥青粘合剂的制备将沥青(未改性沥青和/或改性沥青)加热到140 ℃，搅拌约5 min. 一边搅拌，一边将二甲苯溶剂缓慢添加到沥青中，用该法制备轻制沥青和改性轻制沥青结合料(沥青溶剂比1∶1).1.4.3 乳化沥青粘结层的制备在高压下将热沥青和含乳化剂的水注入到胶体磨内来制造乳液. 通过胶体磨制备的沥青极小(小于5～10 μm)，且悬浮在水中.1.4.4 改性乳化沥青粘层的制备乳化沥青加热至翻滚大约2 min，然后缓缓加入1.5%(按重量计)的乳胶，并加热翻滚30 min，然后成功制备改性乳化沥青.1.4.5 混合物的设计该试验使用的是12.5 mm级配的沥青混合料. 白云石粗集料和细集料(密度分别为2.96和2.94 g/cm3，吸水率分别为1.3%和1.8%)，使用白云石用作矿物填料. 本研究参数是：3.6 %的孔隙率、 10,390 N的稳定度， 2.9 mm的流值(根据马歇尔试验)，沥青含量为5.5%.1.5 试验设备本试验使用了一种剪切型模具来做抗剪强度试验. 该模具由两部分组成. 每部分都有一个150 mm直径和50 mm深的圆柱形凹槽，使模具可以在测试期间保持住样品. 图 1 是设计的剪切模具的零件.图 1 剪切模具Fig.1 The parts of the designed shearing mold1.6 试验方法该试验用12.5 mm的沥青混凝土混合料制备试样. 取相同的三份试样在上述各种粘层类型、洒布剂量、粘度和温度的组合下进行了抗剪强度试验，并对实验结果进行了统计分析. 一个完整的试样包括两个热拌沥青层，这两个试样截面的直径都是150 mm，其中一个试样的表层上有涂层，另一个没有涂层. 在160 ℃的温度下，通过将沥青混合料压实至50 mm的高度来制备试样的下半部，然后将试样冷却至室温. 两个试样的下半部在室温下干燥至少4 d，以便排干净内部积水，然后才制备完整的试样. 试样的下半部被放置在电子秤上，此时将秤设置为零. 然后用刷子将涂层按照计算好的量涂到试样的一面，涂层被涂好并固化之后，下半部分放在压实模具中，将松散的混合物放置在涂层底部的上方并压实，试样的上半部分被压实. 在试样制备好后的几天内，分别在25和60 ℃下进行了试验，来确定完整的试样的界面层抗剪强度. 在60 ℃下的试验中，试样在烘箱中先行放置2 h之后，再放入剪切模具中，并将剪切模组件放在日本岛津电子式万能材料试验机( SUT )上，采用计算机控制液压伺服系统，速度为20 mm /min. 把剪切模具组件放置在SUT的时候，其温度逐渐降低，因此在进行60 ℃的试验之前，它在烘箱中应该多放置30 min. 由于室温就控制在25 ℃温度，故25 ℃的试验不需要烘箱调节.2 试验结果与分析本文通过抗剪强度试验，分别测定了粘层类型、洒布剂量、粘度和温度对抗剪强度的影响，从而推断出各因素对于层间界面粘结强度的影响.2.1 25 ℃时洒布剂量的影响本试验分别采用了四种不同洒布剂量的改性和非改性涂层(轻制沥青或粘性层乳化沥青)，来研究粘结层沥青洒布剂量对界面粘结强度的影响. 表 4，图 2 和图 3 显示了不同洒布剂量下的轻制沥青和粘层沥青的界面抗剪强度的变化.表 4 改性和未改性的乳化沥青粘层和轻制沥青Tab.4 Modified and unmodified emulsified asphalt and cutback asphalt分组粘结剂洒布量/(L·m-2)25 ℃时的剪切应力/ MPa60 ℃时的剪切应力/ MPa1.轻制沥青粘结剂B10.051.150.85B20.151.220.96B30.251.301.06B40.351.261.002.乳化沥青粘层B50.051.281.04B60.151.351.13B70.251.471.24B80.351.401.183.洒布剂量为0.25 L/m2时的改性胶乳轻制沥青粘合剂B90.251.511.214.洒布剂量为0.25L/m2时改性乳化沥青粘层B100.251.621.375.洒布剂量为0.25 L/m2时低粘度的改性胶乳轻制沥青粘合剂B110.251.571.306.洒布剂量为0.25 L/m2低粘度的改性乳化沥青粘层B120.251.701.46图2 25 ℃下不同的洒布剂量对轻制沥青和乳化沥青粘层的影响Fig.2 Effect of different spreading doses on emulsified asphalt and cutback asphalt at 25 ℃图3 25 ℃下不同的洒布剂量对轻制沥青和乳化沥青粘层的影响Fig.3 Effect of different spreading doses on emulsified asphalt and cutback asphalt at 25 ℃以上试验结果表明，温度为25 ℃时，无论是使用轻制沥青还是乳化沥青粘层，当采用0.25 L/m2的洒布剂量时，其界面强度均达到最高. 当洒布剂量不超过0.25 L/m2时，界面结合强度随着洒布剂量的增加而逐渐增加；当洒布剂量超过0.25 L/m2时，界面结合强度开始逐渐降低. 采用0.25 L/m2的洒布剂量时，轻制沥青和乳化沥青粘层的平均抗剪强度分别为1.3 MPa和1.47 MPa. 此时，乳化沥青粘层的平均抗剪强度略高于轻制沥青.2.2 60 ℃时洒布剂量的影响表 4，图 4 和图 5 显示了60 ℃时不同洒布剂量下的轻制沥青和乳化沥青粘层的界面抗剪强度的变化.以上试验结果表明，温度为60 ℃时，无论是使用轻制沥青还是乳化沥青粘层，当采用0.25 L/m2的洒布剂量时，其界面强度均达到最高. 当洒布剂量不超过0.25 L/m2时，界面结合强度随着洒布剂量的增加而逐渐增加；当洒布剂量超过0.25 L/m2时，界面结合强度开始逐渐降低. 采用0.25 L/m2的洒布剂量时，轻制沥青和乳化沥青粘层的平均抗剪强度分别为1.06 MPa和1.24 MPa乳化沥青粘层的平均抗剪强度略高于轻制沥青. 乳化沥青粘层的平均抗剪强度略高于轻制沥青. 温度为60 ℃时，无论是哪种材料，层间粘结强度均比温度为25 ℃时有所降低. 所以层间粘结强度随着温度的增加而有所降低.图4 60 ℃下不同的洒布剂量对轻制沥青和乳化沥青粘层的影响Fig.4 Effect of different spreading doses on emulsified asphalt and cutback asphalt at 60 ℃图5 60 ℃下不同的洒布剂量对轻制沥青和乳化沥青粘层的影响Fig.5 Effect of different spreading doses on emulsified asphalt and cutback asphalt at 60 ℃2.3 乳胶的影响本文研究了在不同的温度条件下，当洒布剂量是0.25 L/m2时，掺了1.5%乳胶的沥青与不掺乳胶的沥青对界面粘结强度的影响.试验结果表明，当洒布剂量是0.25 L/m2，温度为25 ℃时，改性轻制沥青抗剪强度值达到1.21 MPa，比起未改性的轻制沥青抗剪强度值1.3 MPa有所增强. 当温度为60 ℃时，改性轻制沥青抗剪强度值达到1.51 MPa，比起未改性的轻制沥青抗剪强度值1.06 MPa有所增强. 所以，当洒布剂量为0.25 L/m2,不论温度为25 ℃或60 ℃，当轻制沥青掺入1.5%乳胶后(改性轻制沥青)，其抗剪强度值都得到了提升. 同样地，当洒布剂量是0.25 L/m2，温度为25 ℃时，改性乳化沥青抗剪强度值达到1.62 MPa，比起未改性的乳化沥青抗剪强度值1.47 MPa有所增强. 当温度为60 ℃ 时，改性乳化沥青抗剪强度值达到1.37 MPa，比起未改性的乳化沥青抗剪强度值1.24 MPa有所增强. 所以，当洒布剂量为0.25 L/m2,不论温度为25 ℃或60 ℃，当乳化沥青掺入1.5%乳胶后(改性乳化沥青)，其抗剪强度值都得到了提升.图 6 不同温度下， 1.5%的乳胶对轻制沥青和乳化沥青粘层的影响Fig.6 Effect of 1.5% latex on cutback asphalt and emulsified asphalt at different temperatures2.4 粘层粘度的影响不同的粘性对于界面粘结强度也有所影响. 图7显示了在不同的温度条件下，轻制沥青、低粘度的改性轻制沥青、高粘度的改性轻制沥青的抗剪强度的不同.图 7 不同温度下不同粘度对改性轻制沥青的影响Fig.7 Effect of different viscosities on modified cutback asphalt at different temperatures图 7 的试验结果表明，当洒布剂量是0.25 L/m2，温度为25 ℃时，低粘度的改性轻制沥青的抗剪强度达到最高1.57 MPa，其次是高粘度的改性轻制沥青(1.50 MPa)，抗剪强度最低的是未经改性的轻质沥青(1.50 MPa). 温度为60 ℃ 时，低粘度的改性轻制沥青的抗剪强度达到最高 1.30 MPa，其次是高粘度的改性轻制沥青(1.20 MPa)，抗剪强度最低的是未经改性的轻质沥青(1.05 MPa).图 8 的试验结果表明，当洒布剂量是0.25 L/m2，温度为25 ℃时，低粘度的改性乳化沥青的抗剪强度达到最高1.70 MPa，其次是高粘度的改性乳化沥青(1.61 MPa)，抗剪强度最低的是未经改性的乳化沥青(1.47 MPa). 温度为60 ℃ 时，低粘度的改性轻制沥青的抗剪强度达到最高 1.46 MPa，其次是高粘度的改性轻制沥青(1.37 MPa)，抗剪强度最低的是未经改性的轻质沥青(1.24 MPa). 产生该现象的主要原因是由于低粘度的粘层比高粘度的粘层能够更好地渗透，并粘附在旧铺装层的表面上，从而产生更好的层间咬合[15-16].图 8 不同温度下不同粘度对改性乳化沥青的影响Fig.8 Effect of different viscosities on modified emulsified asphalt at different temperatures3 结论本文通过抗剪强度试验，设定不同的影响因素，来检测达到最大层间粘结强度的最佳外部条件，本文主要得出如下结论：1) 粘结强度的提高受粘层类型、洒布剂量、粘性和温度等因素的综合影响.2) 掺入乳胶后的轻制沥青或乳化沥青，层间粘结强度都有所提高. 其中乳胶改性乳化沥青比改性轻制沥青的层间粘结强度略强.3) 粘层的最佳洒布剂量是0.25 L/m2，当洒布量超过0.25 L/m2时，层间粘结强度反而随着洒布量的增加而降低. 所以实际应用时，并不是洒布得越多越好，而是应该适量掌握洒布量.4) 界面的粘结强度随着温度的提高而显著降低. 低粘度的改性沥青比高粘度的改性沥青的层间粘结能力要高. 所以在实际应用中，并不是粘度越高越好，反而应该选择低粘度的改性沥青作为粘层. 乳胶改性乳化沥青的界面结合强度最高. 本文还发现，两层都使用低粘度乳化沥青粘层比一层使用高粘度乳化沥青粘层更加有效. 同时，影响粘层性能和层间粘结强度还有很多其他的因素，包括:压力、使用方法和表面粗糙度等. 通过本文的研究，在实际的工程实践中，进行沥青路面施工的时候，建议在中温的条件下，使用接近0.25 L/m2洒布量的乳胶改性乳化沥青进行施工，可以增强层间抗剪强度，增加层间粘结，降低路面灾害.参考文献：【相关文献】[1]朱俊，雷茂锦，张航，等. 基于层间剪切的沥青路面粘层力学性能研究[J]. 武汉理工大学学报:交通科学与工程版, 2013, 37(4)： 775-779.Zhu Jun, Lei Maojin, Zhang Hang, et al. 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沥青路面层间处治技术

沥青路面层间处治技术发表时间：2020-12-29T15:08:43.840Z 来源：《城镇建设》2020年29期作者：王秋云[导读] 近年来，我国交通运输业的日渐发达，促使其对路面质量提出了更高要求。

王秋云重庆交通职业学院重庆江津 402247摘要：近年来，我国交通运输业的日渐发达，促使其对路面质量提出了更高要求。

沥青路面工程施工中，层间处治技术尤为关键，做好该项施工工艺，有助于增强道路的载荷能力，维护行车安全。

本文就围绕沥青路面层间处治技术的不足与改进措施展开探究，以期优化路面性能。

关键词：交通运输业；沥青路面；层间处治技术沥青路面在我国的公路体系内应用普遍且性能优良。

优质的沥青路面不仅与道路材料性能相关，还同各材料的配比和施工工艺存在一定关联。

作业中，要求人员科学控制沥青路面面层，探究各面层材料性能，进而增大道路载荷，维护行车安全。

1沥青路面的层间病害概述1.1层间剪切问题高频出现该项病害的主要位置有：车辆启动或制动处、纵坡较大的坡道处及合成坡度较大的内侧弯道处。

上述位置高发层间剪切病害的原因为，沥青路面层间处治能力不足，也就是说沥青层在粘结性能方面存在较大问题，当行驶车辆向路面施加水平力或垂直力时，沥青路面层间剪应力加大，最终出现道路变形。

因层间剪切产生的破坏有推移、拥包等。

1.2路面分层问题该病害就是指路面各面层出现分离现象或层间完全失去粘结力。

出现该情况的助推因素有：施工现场存在交叉作业，施工人员未注意沥青层的清洁保护，使其遭受污染，又或者人员为在层间喷涂粘层油；由于分层施工，各层间存在较大的压实度，进而在分层处出现薄弱层，当有水渗入时，该层最先受到破坏，各层粘结性自然下降。

1.3基层损坏问题出现该问题是因为路面中的半刚性基层材料较常出现损坏情况，而一旦该材料质量得不到保障，在雨水天气，水分进入破坏层，基层粘性性能下降，面层底部脱空，待外界施加的弯拉应力查过基层面板的最大载荷时，路面性能受损，需要加以维修。

大纵坡路段沥青层剪应力的影响规律研究

大纵坡路段沥青层剪应力的影响规律研究罗敏;翟晓蕾【摘要】应用Bisar3.0程序计算软件对标准设计状态(工况1)和重载高温状态(工况2)下,不同水平荷载系数下沥青层内剪应力分布规律进行研究,而后在重载高温状态下,计算不同纵坡坡度下沥青层的剪应力变化规律.结果表明:水平荷载对沥青层剪应力具有显著的影响,在进行抗剪强度验算时是必须予以考虑的因素,其影响范围随水平荷载系数的增大而增大,主要影响范围为0~12cm,而纵坡坡度对沥青层剪应力的影响十分有限,其影响范围随坡度增大而增大,主要影响范围为0~3cm,在进行抗剪强度计算时可以忽略纵坡坡度对沥青层剪应力的影响.从计算结果可知,当考虑水平荷载时,重载高温状态比标准设计状态下沥青层受力状态更为严峻,更容易发生剪切破坏而导致路面车辙的形成.%Analysis asphalt layer shear stress distribution under standard design state (state 1) and heavy-load and high-temperature state (state 2) with different levels of horizontal load coefficient by Bisar3.0 , and then, analysis asphalt layer shear stress distribution rule of different longitudinal slope gradient under heavy-load and high-temperature state.The results show that : the level of horizontal load on the asphalt layer shear stress has a significant impact, the check of shear strength must be considered, its sphere of influence with horizontal load coefficient increases, the main effect is in the range of 0~12cm, and longitudinal gradient on asphalt layer shear stress effect is very limited, the influence of range with the slope increased, the main effect is in the range of 0~3cm, the calculation of shear strength can be neglected.From the calculating results, when considering horizontal loads, asphalt layer stressstate is more serious under heavy loads and high temperature condition than standard design state, more prone to shear damage to pavement rut formation.【期刊名称】《内蒙古公路与运输》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P25-27)【关键词】水平荷载;纵坡;标准设计状态;重载高温状态;bisar3.0;剪应力;分布规律【作者】罗敏;翟晓蕾【作者单位】中国民航机场建设集团公司,北京 100101;内蒙古高等级公路建设开发有限公司呼市分公司,内蒙古呼和浩特 010020【正文语种】中文【中图分类】U491车辙是沥青路面的主要损坏类型之一。