不同结构的橡胶沥青碎石封层设计参数研究

邸广通

（廊沧高速公路廊坊建设管理处 廊坊市 065000）

不同结构的橡胶沥青碎石封层设计参数研究

邸广通

（廊沧高速公路廊坊建设管理处 廊坊市 065000）

以层间抗剪性能为设计指标，进行橡胶沥青碎石封层不同结构、沥青撒布量、碎石撒布量等设计参数的确定。通过合理设置正交试验，在大量减少实验量的基础上，得出不同结构下的橡胶沥青碎石封层均具有良好的层间结合效果，但双层封层的效果要更优。本研究不但确定了不同结构橡胶沥青碎石封层的设计参数，而且可为橡胶沥青碎石封层规范的制订提供很好的数据参考。

橡胶沥青碎石封层；参数；层间抗剪力

沥青碎石封层是应用广泛的道路预防性养护方式之一，橡胶沥青以其优良的改性性能及经济效益而迅速得到广泛应用。结合橡胶沥青特有的抗疲劳、耐水损、抗老化性能，将橡胶沥青应用于碎石封层应该具有很好的抗反射裂缝及加强层间粘合作用。但由于国内缺乏相关橡胶沥青碎石封层的设计施工规范，橡胶沥青碎石封层的设计大都参照原有的沥青碎石封层设计。因此本文主要针对不同结构及沥青撒布量、碎石撒布量的橡胶沥青碎石封层参数进行研究，为橡胶沥青碎石封层的设计提供良好的理论依据与数据支持，进一步推进橡胶沥青碎石封层规范的制订。

1　设计参数的确定

研究中选用的橡胶沥青为90#基质沥青通过掺加30目内掺25%的橡胶粉改性而成。以抗剪性能作为封层的设计参数指标。首先预制试件尺寸为300mm×300mm×50mm的C40水泥混凝土板，成型40min后为增加面板的接触性将混凝土板表面拉毛，待试件养护7d后放入300mm×300mm×100mm的模具内，先在其上铺撒橡胶沥青碎石封层，再用轮辗仪成型AC-25沥青混凝土板。待试件成型12h后脱模并在成型好的板上钻取直径10cm的芯样做剪切实验。

1.1封层结构的选取

为了直观反映不同结构形式的橡胶沥青碎石封层抗剪性能，我们选取三种类型的碎石封层。分别为单层碎石封层（碎石粒径为9.5～13.2mm），双层碎石封层（第一层粒径9.5～13.2mm，第二层粒径2.36～4.75mm），倒装封层（第一层粒径2.36～4.75mm，第二层粒径9.5～13.2mm）。三种形式的结构示意图如图1所示。

1.2正交试验设计

由剪切强度理论可知，层间抗剪强度主要取决于碎石的嵌挤力及沥青的粘聚力。因此沥青与碎石的用量将极大地影响到层间的抗剪性能。本文就是通过测定不同沥青碎石用量下的抗剪强度来评价封层质量，来选出最佳封层结构及配比。而实验涉及的变量及水平因素如果全部考虑进去进行实验的话，试验量将会非常巨大，为了解决这个问题我们对双层碎石封层结构通过设计L9（3，4）正交试验（即4个变量，3组平行试验）来进行代表性组合的实验，并找出最优的组合。三种结构的碎石封层材料用量表见表1。

表1　三种碎石封层结构的材料用量表

1.3数据统计

三种碎石封层20℃下剪切试验结果统计表分见表2、表3、表4。

表2　单层碎石封层抗剪性能数据表

1.4结果分析

由表2、表3、表4可知，单层橡胶沥青碎石封层的碎石∶沥青用量=14∶2.6时，抗剪强度达到最大的0.363MPa；双层橡胶沥青碎石封层的第一层沥青用量2.4kg/m2，第一层碎石用量12kg/m2，第二层沥青用量2.2kg/m2，第二层碎石用量11kg/m2时，抗剪强度达到最大值0.602MPa；倒装橡胶沥青碎石封层的第一层沥青用量2.4kg/m2，第一层碎石用量11kg/m2，第二层沥青用量2.0kg/m2，第二层碎石用量12kg/m2时，抗剪强度达到最大值0.646MPa。双层沥青碎石封层的抗剪强度明显大于单层碎石封层的抗剪强度，提高程度接近80%；使用倒装沥青碎石封层的抗剪效果略优于双层沥青碎石封层的抗剪效果。

由表2知，对于单层沥青碎石封层，当沥青用量为2.4kg/m2时，碎石用量增大而引起抗剪强度的减小，说明碎石是过量的；当沥青用量为2.8kg/m2时，碎石用量增大而引起抗剪强度的增大，说明沥青是过量的。对四项影响因素而言，极差越大说明对层间抗剪的影响越大，对双层沥青碎石封层而言，各因素对层间抗剪力的影响程度依次为：第一层沥青＞第一层碎石＞第二层碎石＞第二层沥青；对倒装沥青碎石封层而言，各因素对层间抗剪力的影响程度依次为：第一层沥青＞第二层碎石＞第二层沥青＞第一层碎石。由表3与表4的对比分析知：两者都是第一层沥青的影响是最大的，说明第一层沥青对层间的粘结力影响效果明显，而倒装碎石封层比双层碎石封层的最大抗剪强度高，通过第二影响因素可知倒装封层在提供足够沥青与板间粘结的同时，在上层撒布粒径较大的碎石，使得碎石能较好地嵌入上部面层小粒径碎石中，增加了层间嵌挤力。

表3　双层碎石封层抗剪性能数据表

表4　倒装碎石封层抗剪性能数据表

总体来说，当碎石过量时，碎石间沥青膜的厚度变薄导致碎石与沥青间的粘结性降低，同时因为缺乏足够的自由沥青导致面层无法与混凝土板形成一个统一的整体，沥青的缺乏导致粘结性不足而使抗剪强度降低；当沥青过量时，多余的沥青起到了润滑作用，导致粘结面易于侧滑而使抗剪强度过低。所以，无论采用何种结构的碎石封层都需确定合理的沥青及碎石用量。

2　结论

沥青碎石封层已经是一种应用比较成熟的道路预防性养护技术。但橡胶沥青碎石封层的应用尚浅，通过实验研究可知各种结构的橡胶沥青碎石封层均能满足不同层位连接的功能，但也能得出两层沥青碎石封层效果更优的结论。使用双层沥青碎石封层可以很好地延长路面寿命，减少通车运营后的养护工作。需要注意的是第一封层施工结束后开放交通两周再进行第二封层的施工，可大大提高双层沥青碎石封层的质量。倒装沥青碎石封层如果第一层使用较小粒径的碎石将导致上层较大粒径的碎石较难嵌入，这种情况下可以适当提高第一层碎石的粒径，为第二层碎石提供一个很好的粘附层。总的来说，由于橡胶沥青碎石封层具有很好的层间粘结性、良好的防水性、优异的抗反射裂缝性能及较好的耐久性，具有很好的应用前景。

［1］ 李智明.橡胶沥青在沥青路面碎石封层中的应用研究［D］.大连：大连理工大学，2013.

［2］ 杨芸波.橡胶沥青碎石封层的应用技术［J］.内蒙古科技与经济，2008（10）.

［3］ 王科，于明明.橡胶沥青碎石封层设计及性能试验研究［J］.交通标准化，2011（12）.

［4］ 霍廷军.基于斜向剪切试验橡胶沥青碎石封层配合比设计方法［J］.公路工程，2015（8）.

Research on Design Parameters for Rubber Asphalt Chip Sealwith Different Structures

DI Guang-tong
（Langfang Construction Management Office for Langcang Expressway，Langfang 065000，China）

Taking shearing strength at intersection as the design objective，design parameters like different structures of rubber asphalt chip seal，asphalt spreading volume，chip spreading volume and so on are determined. Through reasonably setting up orthogonal test，basing on reducing a large number of test，good combination effect at intersection of rubber asphalt chip seal under different structures is obtained.But the effect of double-layer seal is superior.Not only the design parameters of rubber asphalt chip seal with different structures are determined，but also good data reference for the establishment of rubber asphalt chip seal standard are provided.

Rubber asphalt chip seal；Parameters；Shearing resistance at intersection

U416.21

A

1673-6052（2016）03-0107-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.031