沥青路面层间粘结检测方法分析

沥青路面层间粘结检测方法分析

作者：景凯丽刘庆武王娅

来源：《卷宗》2019年第20期

摘要：随着交通量的迅速增长以及重轴载车辆的增多，沥青面层由于层间粘结差而产生的开裂、推移、车辙等病害逐渐增多，如何改善层间粘结效果，并对层间粘结效果进行合理评价是保证沥青路面层间粘结的质量关键。

关键词：沥青路面；层间粘结性能；检测方法

1 沥青路面层间粘结层材料功能分析

基层与面层之间的粘结层材料受力情况比较复杂，主要包括压应力、拉应力和剪应力三类受力，另外，由于道路处于自然环境中，不可避免的受到日照、温度、水等因素的影响，所以粘结层材料应该具有以下两个重要功能：1）抗拔能力，由于汽车轮胎在行驶过程中与路面的摩擦会影响层间的粘结效果，另外启程行驶中的后轮产生的真空泵吸作用也会造成层间粘结的减弱，所以在粘结层材料选择时要注意材料的抗拔能力，否则很容易产生层间分离现象；2）抗剪能力，如果抗剪能力不足，基层和面层之间往往会出现推移、拥包、两层皮等病害，轻者会影响路面的使用性能，严重的话会威胁到路面使用者的行车安全，所以粘结层材料还要具有较高的抗剪能力。

2 沥青路面层间粘结检测方法

沥青路面结构是多层弹性体，其层间粘结性能对整个路面结构的连续性和耐久性具有重要作用。在外界环境和行车荷载的反复作用下，如果层间处理不当，极易造成路面结构层间破坏，因此开展沥青路面层间粘结性能影响因素研究非常有必要。本文采用路面多功能层间剪切强度试验仪，通过成型双层复合式车辙板的方法，考虑粘层油种类、温度、竖向荷载与层间污染等，研究影响层间粘结效果的关键因素，对实际道路施工具有很好的指导意义。

2.1 粘层材料对层间抗剪性能影响

1）粘层油。基质沥青为SK90#道路石油沥青，粘层油以粘结为主，本文选择常用的粘层材料及SuperPCR改性乳化沥青，对比分析不同粘层材料对层间抗剪性能的影响，粘层材料分别为：Super PCR改性乳化沥青、SBR改性乳化沥青、普通乳化沥青，热沥青和SAMI应力吸收层（胶粉改性沥青选用40目橡胶粉和90#AS基质沥青，胶粉掺加量20%）五种。

2）不同粘层油抗剪强度试验。（1）试件成型。为了真实模拟实际路面的摊铺与碾压过程，采用双层车辙板取芯方法制作剪切试验所需试件。由于试验主要研究层间粘结效果，为了成型试件方便，采用双层AC-13沥青面层组合，上、下层各厚5cm。先成型下层结构，静置24h左右脱模，接着用油漆刷在脱了模的下层车辙板表面均匀涂抹定量粘层材料，待乳化沥青

完全破乳后，把其平顺的放进双层车辙板模子中；再在其上成型上面层车辙板。双层车辙板试件成型24h后脱模，并将其按照试验要求进行切割。（2）剪切试验。为了较好地模拟沥青路面实际受力特点，采用多功能层间剪切强度试验仪进行沥青路面抗剪强度的测定，试验温度的调节范围在-10～100℃，测试精度0.1KN。研究五种不同透层油的抗剪切性能是为了确定最优的粘层材料，试验温度选用25℃，竖向压应力取标准轮载0.7MPa，选取水平剪切力时考虑到拉伸速率过大会影响数据的稳定性，故将拉伸加载速率设定为1.2mm/min，该值是设备允许的最小值。依据室内以已确定的粘层油最佳洒布量，乳化沥青洒布量为0.8kg/m2，热沥青洒布量为0.4kg/m2，橡胶沥青的洒布量应控制在2.6kg/m2～2.8kg/m2，碎石粒径采用10～15mm，洒布量为19kg/m2。（3）试验结果分析。经检测可知，同一温度下，抗剪切强度从大到小依次为：Super PCR改性乳化沥青>SAMI应力吸收层>SBR改性乳化沥青>普通热沥青>普通乳化沥青。由此可见，Super PCR改性沥青的综合性能均优于SBR改性沥青和普通乳化沥青。

2.2 竖向荷载对层间粘结性能的影响

研究竖向荷载对层间粘结性能的影响时，竖向荷载分别为1.1MPa、0.9MPa、0.7MPa、0.5MPa和0.35MPa模拟标准轴载作用于路面上。粘层材料为Super PCR改性乳化沥，为了避免透层油洒布量对竖向荷载的影响，透层油洒布量分别为0.4kg/m2、0.6kg/m2、0.8kg/m2、1.0kg/m2、同一竖向应力同一洒布量下三个平行试验取其平均值。经试验检测可知，当竖向荷载相同时，透层油洒布量小于1.0kg/m2，层间抗剪强度随着透层油洒布量的增加而增加，透层油洒布量大于最佳洒布量时，层间抗剪强度基本没有变化，原因可能是在一定的竖向荷载作用下，透层油洒布量过大其在层间起到粘结作用的同时也起到了润滑作用；当竖向应力为

0.35MPa、0.5MPa、0.7MPa时，抗剪强度增幅比较明显，之后随着竖向荷载的增大抗剪强度增加幅度明显减小；由此可见：当作用于沥青路面的竖向荷载过大时，其层间抗剪强度主要由层间摩擦力提供，且当竖向应力增加到一定程度后，粘层油洒布量对层间抗剪强度的影响会逐渐减小。

2.3 固含量對层间粘结性能的影响

相同洒布量的乳化沥青会因其固含量的变化而改变实际留在路面上的有效沥青含量。为了进一步研究固含量对沥青面层间粘结性能的影响，本实验选用25℃、45℃和60℃三种温度，50%、55%、60%和65%四个固含量，粘结材料为Super PCR改性乳化沥青，洒布量为

0.8kg/m2，竖向压应力为0.35MPa，每种工况做三个平行试件进行剪切试验取其平均值。

经试验检测可知，无论在25℃、45℃，还是60℃时，层间抗剪强度随着乳化沥青固含量的增大逐渐呈现上升趋势。但是固含量越高，沥青乳化难度越大，施工时洒布需要的温度越高，由试验结果可知，乳化沥青中固含量增大没有使抗剪强度呈相应比例的提升。从经济和乳化沥青制备的角度而言，建议施工时采用50%固含量的改性乳化沥青，以便降低乳化沥青制备难度及施工成本。

2.4 层间污染对粘结性能的影响

层间污染直接影响层间粘结能力，因此研究了砂性土、油污对沥青路面层间抗剪强度的影响。试件制作与以上试验统一，粘层材料为Super PCR改性乳化沥青，其洒布量为0.8kg/m2，的和油污（柴油）不同的污染程度分别用无污染、0.1kg/m2、0.2kg/m2、0.4kg/m2的污染量来表示。砂性土是磨细后均匀撒布的，试验温度为25℃，竖向应力为0.35Mpa。经检测可知，泥土污染和油污染都会使层间抗剪强度下降，相同污染量下，油污比泥土污染更显著。原因可能是：干燥的泥土颗粒分散在层间并没有粘性，剪切过程中自由的土颗粒促使静摩擦变成滑动摩擦，同时泥土颗粒还阻碍了上面层与粘层的粘结，使得上、下面层之间的有效接触面积减小，层间抗剪强度下降。层间抗剪强度随着泥土污染量的增加呈逐渐下降趋势。油污多为柴油或机油，在本次试验中采用柴油作为油污。从其化学组成来分析，柴油与沥青材料中饱和烃的成分相同，主要为烷烃和环烷烃。因此，柴油对沥青材料具有很高的溶解力和渗透力，当粘层受到柴油污染后，柴油便渗入粘层材料，使粘层材料中沥青的油分含量增加，粘层材料粘度减小，从而层间抗剪强度降低。另外，油污进一步阻碍上下两层之间的粘结，在层间不但没有起到粘结作用反而起到一定的润滑作用，导致层间抗剪强度大幅下降，0.2kg/m2的油污使抗剪强度下降了49.4%，等同于0.3kg/m2泥土达到的污染程度。

3 结束语

综上所述，因沥青路面属于分层施工的多层体系，必然会导致层间成为薄弱环节。若路面层间粘结不好，将对传递竖向及层间剪力造成严重影响，甚至会出现层间滑动现象，从而加速疲劳破坏。目前，在沥青路面层间结合研究中，有关层间粘结试验的方法多种多样，且粘层材料对层间抗剪性能等均会造成不同程度的影响，为此，必须充分掌握沥青路面层间粘结性能，提高层间粘结强度，只有这样才能最大限度保证路面质量。

参考文献

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