二阶反应型路面粘结剂技术特点与工程应用

李敬平

（深圳市建筑工务署，广东深圳 518006）

0 前言

沥青混凝土和水泥混凝土是两种不同的路面材料，其结合面上的摩阻力大大低于沥青混合料本身，层间界面会存在抗剪强度不足的薄弱环节，当路面受到较大的水平剪切力时易发生剪切位移，从而使沥青面层发生水平推移、车辙及拥包等病害。而粘结层对复合式路面轴向拉应力和剪应力的传递有至关重要的作用，层间粘结力不足会导致层间推移及上面层层底拉应力集中，这种应力集中将加速疲劳开裂导致整个路面的破坏。

为了保证复合式路面的优良路用性能，必须在水泥混凝土板与沥青铺装层间设置粘结层，以提高层间的粘结力。传统的乳化沥青或普通改性沥青粘结层仅能提供不到0.2 MPa的粘接力和剪切力，而二阶反应型路面粘结剂的25℃粘结强度和抗剪切强度均大于0.6 MPa，故本文着重介绍该材料的一些技术特点及工程应用。

1 层间稳定性力学分析

根据层间体系理论，拟以表1的结构形式进行计算，应用有限元方法分析粘结层所处位置的最大剪应力分布情况。各层的厚度及材料的参数参考《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）,各层为连续接触条件，汽车荷载采用后轴为100kN的标准轴载，其作用半径δ=10.65 cm，垂直荷载为P=0.7 MPa。对于水平荷载，根据车轮与路面之间的摩擦系数f确定，即q=f·p，式中：q为水平荷载；p为垂直荷载；f为摩擦系数，对于正常行驶取0.3，对于紧急制动取0.5。

表1 拟计算的路面结构

式中：τ——层间剪应力；

h1，h1…，hn-1——各结构层厚度；

P，δ——标准车行的轮胎接地压强（MPa）和当量圆半径（cm）；

E1，E2…En-1——各层材料抗压回弹模量。

在半刚性基层沥青混凝土路面典型结构有限元力学分析中，根据车辆行驶速度随坡度的变化，选取了坡度3%～8%之间的六个典型坡度和坡度为0的平坦路段进行分析，其中剪应力在最大值所在横断面上随深度的分布见图1。

从面层剪应力和剪应变分布图中可见，当路线纵向坡度变化时，剪应力和剪应变的分布曲线形态基本相同，最大值仍位于路表下4～6 cm范围内，数值随着坡度增加而增大。当坡度为3%，其最大剪切应力约为0.33 MPa,由于路面要受到荷载的反复作用，考虑到超载及紧急制动水平力增加，结构层间的抗剪强度τ≥1.5（抗剪结构强度系数Kr）×0.335=0.5 MPa。

因此，复合式路面的层间粘结材料在38℃左右的抗剪切强度至少应大于0.5 MPa。

2 二阶反应型路面粘结剂技术特点

2.1 性能指标

二阶反应型路面粘结剂主要由天然沥青与石油沥青共混物中加入优质石油基活性反应物质组成，具有不含水、高渗透、反应型三大特点，其性能指标见表2。

表2 二阶反应型路面粘结剂性能指标

2.2 技术特点

（1）反应型：具有一阶、二阶化学反应过程，能形成具有高弹塑性的防水粘结层，增强水泥混凝土和沥青铺装层的粘结力和抗剪切能力；

（2）高渗透：能渗透到混凝土底层3～5 mm深处，具有较好的渗透固结作用（钉子效应），能够修复水泥混凝土面板上的微小孔隙；

（3）粘结力强：可提高水泥混凝土路面与沥青加铺层的结合力，其25℃粘结强度大于0.6 MPa；

（4）抗剪切强度高：其25℃抗剪切强度大于0.6 MPa，可延长沥青加铺层使用寿命，有效防止沥青铺装发生推移等病害；

（5）施工简便：界面清洁干净，即可进行施工，并且可以省去喷砂工序；

（6）环保：原路面无需铣刨（病害需处治合格），节约机械、燃油等成本，无噪音和粉尘污染。

3 工程实例

3.1 路面结构设计方案

深圳市某道路等级为城市主干路，主道双向6车道。为加快施工速度、减少施工噪音和粉尘，设计采用了满铺免铣刨工艺的“二阶反应型路面粘结剂”，具体结构见表3。

表3 清林路路面修缮结构方案

3.2 施工质量控制要点

（1）工艺选择

可采用人工涂布和喷洒两种方式进行，界面清洁干净并完全干燥后，即可进行该材料的施工。

（2）时间控制

施工后2～8 h，即可进行沥青层的施工或者开放交通（施工间隔时间可根据天气状况而调整，以材料不粘施工车辆轮胎为标准）。

（3）渗透时间

一阶反应和渗透时间共约为2～4 h（视天气状况有所不同）。

（4）开放交通时间

材料涂抹完毕，实干后即可开放交通（影响实干的因素有四，一是温度，二是湿度，三是风速，四是涂抹均匀度）

材料固化后可以抵抗施工车辆的轮胎、履带刺破，成膜后不粘轮胎，现场有需要可以开放交通（如果开放交通，在进行防水卷材和沥青铺装时须将防水粘结层上所滞留的灰尘清扫干净）。在防水粘结层被微损坏后，在热沥青罩面时高温下该材料会微溶进行第二次反应，修复刺破点，同时生成高粘高弹的防水粘结膜，将沥青铺装层与水泥基面牢牢结合成整体。如因特殊原因导致防水粘结层损坏严重，要求施工人员在损坏处做补涂即可。

（5）用量控制

未经铣铇的水泥混凝土路面，均匀满涂时其用量约0.35～0.4 kg/m2。

（6）现场质量检测

二阶反应型防水粘结材料为黑色粘稠液体，该材料施工后现场质量的检测一可以通过目测，对于材料与上下层的粘结性能则可通过现场拉拔试验，具体检测控制标准见表2。

3.3 质量检测结果

选取8个点对三种水泥混凝土基面进行附着力测试，结果与相关试验图片见表4和图2。

表4 附着力测试结果

4 结语

为了保证复合式路面的优良路用性能，必须在水泥混凝土板与沥青铺装层间设置粘结层，以提高层间的粘结力。二阶反应型路面粘结剂相比传统工艺（乳化沥青或普通改性沥青粘结层）对水泥混凝土具有良好的粘结能力，其25℃粘结强度和抗剪切强度均大于0.6 MPa，满足设计要求（0.5 MPa）。该材料还具有施工简便、环保等特点，作为水泥混凝土板与沥青铺装层间的粘结层是十分适宜的，尤其在城市道路改造中具有独特的环保优势。

[1]JCT975-2005,道桥用防水涂料[S].北京:中国建材工业出版社,2005.

[2]JTG D50-2006,公路沥青路面设计规范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[3]JTG D40-2002,公路水泥混凝土路面设计规范[S].北京:人民交通出版社,2002.

[4]国家西部课题.水泥混凝土桥面防水层材料性能试验研究[R].