分析半刚性基层与沥青面层粘结性能影响因素

2014-10-16周彰才

黑龙江交通科技 2014年6期

周彰才

(贵州省黔东南州交通建设工程公司)

在公路施工当中，沥青面层材料和半刚性基层材料是两种不同的路面结构层;这两种路面结构的性质不同，强度也不同。当这两种路面结构结合在一起的时候，通常无法有效粘结。而为了提高半刚性基层与沥青面层的粘结性能，改善路面结构的受力状况，一般需要做相应的处理。即探讨影响半刚性基层与沥青面层粘结性能的因素。

1 半刚性基层与沥青面层之间的结构和试验方法

1.1 半刚性基层与沥青面层之间的结构

在半刚性基层与沥青面层之间，还有两个界面和三种截然不同的材料的共同作用。其中，两个界面指的是:(1)粘层材料与半刚性基层界面;(2)沥青混合料与粘层材料的界面。三种材料是指:(1)沥青混合料，(2)半刚性基层材料，(3)粘层材料。

1.2 试验方法

一般情况下，半刚性基层与沥青面层之间是无法有效粘结的，为了使这两个界面有效粘结上，需要之间的三种材料和两个界面共同发挥作用，而如果任何一个界面或者材料无法发挥作用，则均会影响半刚性基层与沥青层面的粘结性能。根据具体的结构原理，采用直剪试验和斜剪试验设备在室内开展相关试验。

2 影响半刚性基层与沥青面层粘结性能的因素分析

2.1 沥青混合料

沥青混合料的粒径与压实度可影响半刚性基层与沥青面层粘结性能。

(1)沥青混合料的粒径

一般情况下，对于半刚性的沥青路面结构，沥青混合料的粒径由粗变细的方向应当是从下到上。现阶段，沥青路面的厚度一般在18 cm左右，因此，在半刚性基层的顶面上，使用的通常是30型或者是25型的沥青混合料。

但对于某些比较薄的路面结构，比如桥面铺装、水泥混凝土加铺沥青面层等路面机构，一般适宜使用16型或者20型，甚至是10型的沥青混合料。在本次研究中，即探讨这些型号的沥青混合料对半刚性基层与沥青面层粘结性能的影响。

本次试验使用的是直剪设备和斜剪设备，试验的温度为25℃，且还进行了40℃环境下的斜剪试验。试验的结果详见表1。

表1 沥青混合料粒径抗剪强度表

从上表中可以看出，对于不同配级的沥青混合料来说，在相同的温度环境下，其混合料的粒径越大，则两层之间的抗剪强度就越大。而对于相同级别的沥青混合料来说，比如10型的沥青混合料，温度从25～40℃，其构造深度越小，其抗剪强度反而增大。由此可见，沥青混合料的粒径大小与混合料的级别均可影响两层之间的抗剪强度。

(2)混合料的压实度

图1 压实度与剪切强度关系试验曲线

从剪切强度与压实度之间的关系曲线可以看出，随着压实度的不断降低，半刚性基层与沥青面层之间的剪切强度也在不断减小。而从曲线的大致形状来看，混合料压实度与抗剪强度之间呈现的是抛物线关系。根据对试验结果的分析，当沥青混合料的压实度过高时，半刚性基层表面的整体性能会受到影响，进而也就会影响到两个层面之间的抗剪强度。

2.2 粘层材料对半刚性基层与沥青面层性能的影响

(1)粘层材料的种类

现阶段，在公路施工当中，广泛使用的粘层材料主要有两种，一种是改性沥青粘层材料，一种是改性乳化沥青粘层材料。在本次试验中，采用的直剪试验方法探究粘层材料的种类对两层之间粘结性能的影响。

对于不同等级的水泥来说，其抗剪强度也是不同的:如果是改性沥青，4%水泥的抗剪强度为0.24 MPa，6%的水泥为0.25 MPa，而8%的水泥为0.39 MPa;而如果是改性乳化沥青，4%水泥的抗剪强度为 0.18 MPa，6%的水泥为0.22 MPa，8%的水泥的抗剪强度为0.30 MPa。

从试验数据我们可以看出，改性沥青的抗剪强度要优于改性乳化沥青的抗剪强度，平均高出了1.3倍。随着水泥剂量的不断增加，半刚性基层的强度也会不断提高，两层之间的抗剪强度也随之升高。

(2)粘层材料的粘度

在本次研究中，选取的是橡胶沥青、普通沥青和改性沥青以及SBS改性沥青，来研究粘层材料的粘度对半刚性基层与沥青面层性能的影响。

表2 不同沥青直剪试验、粘度试验相关试验结果

从表2中我们可以看出，如果不是橡胶沥青，改性沥青的粘度可以说是最大的，但是改性沥青的抗剪强度却明显小于SBS沥青和普通沥青。笔者经过相关的探究认为，如果普通的沥青与改性混合剂SBS等混合到一起后，便会产生相应的化学反应，其会改变普通李庆忠已有的化学结构，形成一定的链式或者网状的结构，这时普通沥青分子之间的内聚力会加强，其粘度也就会增加。

但是粘层材料仅仅有较高的粘度是不够，在公路施工中，还需要粘层材料有一定韧性。在施工中，热沥青不仅有很好的粘结功能，此外其还担负着防水与应力吸收等功能。因此，要提高公路施工的整体质量，需要合理选择粘层材料。