公路沥青路面层间粘接结构的性能分析

张小利

摘要：随着现在科技的不断发展，人们对于我们的生活质量也有所提升，当然，好的交通才会有好的物质来源，文章就公路沥青路面层间粘接结构的性能进行进一步的研究，首先，我们会在实验室内对模拟的公路沥青路面层间粘接结构的性能进行剪切和拉拔的实验，并用剪切强度和拉伸强度来作为评价的指标，从而來分析这两个因素对公路沥青路面层间粘接性能的作用，就我们在实验室所做的实验，可得乳化沥青是存在着最佳的用量，这就使得在一定的层面上就可以来降低其层面上的粘接性，并随之可能发生的是随着层阍污染物的的上升，层间的剪切强度也随之减少，除此之外，这两种性能会随着温度的升高，从而各自和温度呈现线性关系，而且，层间的剪切强度和拉伸强度就有着较为好的相关性，下文就对此就分三个方面来进行阐述：实验·剪切强度·拉伸强度。

关键词：沥青路面;层间粘接结构;剪切强度

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）12-0085-04

随着现在的社会的不断发展，汽车的数量也在随之而升高，对于汽车而言，除了汽车本身要有好的配置之外，外界的影响对于汽车的寿命也有着至关重要的地位，像好的路面才会使得汽车行驶的更为顺利，同时也使得汽车的寿命也有所延长。在行驶的过程中，路面会受到水平和竖直这两个力，在人们进行刹车的过程中，路面与轮胎的水平力将会增大，同时他们之间的水平剪应力也增大，若用沥青铺的路面的剪切强度不够，那么就会发生像车辙·拥包和推移等等一系列的现象。就我国近期的研究表明，大多数沥青路面的破坏是由于粘接层的的质量不好所导致，这也是由于人们对于如何更好的使用粘层油这一问题的重视度不够的原因，只有更好的使用粘层油才会使得路面能够长时间的连续工作，这样路面也会具有较好的承载力和路用性能，对于粘接层质量的会有很多的影响因素，下面我们就对此来进行进一步的研究，主要是分两个大的实验，再对此进行实验结果的分析。

1 实验

模型的结构是AC-20沥青层+粘层+AC-25沥青层，具体的结构模型如图1所示。

1.1实验的方法

本实验是通过拉拔和斜面剪切实验来进行评价沥青层之间的粘接性能，在进行剪切实验时，我们一般都是采用自己制作的剪切模具，并且剪切的面要和水平面之间的夹角为40°，当把实验的器件放在剪切模具里时，马上用万能试验机把这整个模具的速度加载在2ram/rain，并用电脑来记载其位移和荷载值，最后就可以得到剪应力的关系式：sin （40） XF/S，其中的S为剪切面的面积7.85x10，而我们制作的模具是采用环氧树脂的材料来粘接实验的器件，再把这个制作好的模具放在万能实验机上，使用20mm/min的速度拉拔。

1.2实验中所考虑的因素

往往在实验中我们所考虑的因素比较的多，下文我们就分三个方面来对实验的影响进行阐述：

1.2.1温度

为了测试其在不同温度下的剪切和拉伸强度，我们分别在25℃、40℃、60℃的条件下进行剪切和拉拔实验，从而来研究其对温度的影响。

1.2.2粘层的污染

产生这种污染的主要原因是在我们进行喷洒粘层油再干燥后，再洒一层土的过程中外界会对此造成一些污染，所以我们就采用不同的污染物来进行实验，在不同的实验条件下来对其进行剪切和拉伸强度的检验，进而来分析污染物的用量对这两个因素的影响程度。

1.2.3乳化沥青

使用不同的乳化沥青用量来检验剪切和拉伸强度，从而来分析其两者对公路沥青路面层间粘接结构的影响。

2 剪切强度

根据近期相关的研究表明，乳化沥青的用量会对沥青路面层间的粘接结构的剪切强度有所影响，当用量是比较的少时，就会使得其层间的粘接力不足，然而当使用较多时又会使得其导致富油层的现象发生，这样就会导致车辙·拥包和推移的事故发生，这就是因为富油层使得其粘接性有所降低，下面的实验是我们使用5种不同含量的乳化沥青所做的实验，温度是在25℃下：

通过实验我们就可以从表1和表2中得出随着乳化沥青的的用量的增加，层间的剪切强度是先增大再逐步的减少，并在0.74kg/m的时候取得最大值，这就说明了这是一个最优的的用量点，而对乳化沥青的用量为1.49kg/m的时候其层间的剪应力为0.820MPa，有时还会比这个要小一点，这也就说明了当乳化沥青用到一定得时候，再增加其用量将不会对我们的粘接结构有所作用，与其相反的是，这还会降低其层间的剪切强度，因此，对于乳化沥青的用量就必须要有一个相应的限定的范围，不然的话，这就会使我们的成本即使增加了，但剪切强度也不会达到我们所预期的效果。在研究污染物用量对我们的层间剪切强度的时候，首先第一步就是在抹完乳化沥青并且又全破乳后再撒上合适的土，又采取适当的措施来使得土和粘层可以粘合在一起，从以上的3个图表我们便可以知道，当用含有乳化沥青的量为0.74kg/m的时候，随着污染物的用量增加，其层间的剪切强度也会随着的降低，当污染物的用量是400g/m的时候，其层间剪应力为0.905MPa，比初始的降低了12.9%的样子，由此可得，污染会降低层间的粘接作用力，因此，在我们施工的时候，对于污染物这个我们就得引起重视，尽最大的可能去减少层间的污染。最后一个对层间的剪切强度的影响那便是温度，对此，我们就做了三个温度来验证温度如何影响层间的剪切强度，其温度分别是25、40和60℃，所用的乳化沥青的用量是0.74kg/m，其所得结果如图3所示。

由表4我们就可以得到，当随着温度的升高其剪切强度也随之降低，其中当温度为40℃时的剪切强度是25℃的38%，而60℃却是16%，由此可得，层间的剪切强度对于温度是比较的敏感的，当在高温天气下时，其层间的剪切强度就会变弱，一旦有重的货车行驶通过，沥青路面就会有车辙、推移和拥包的现象发生，为了更为准确的描述这两者之间的关系，我们就用其函数表达式来进行进一步的描述，其中令Y=lgr，x=T，建立Y=sx+k的相应的表达式，用matlab软件来做相应的回归分析，得到相应的图像，如图4所示。

由图3我们就可以得出其剪切强度对数和温度之间有着明显的线性关系，Y=-0.021x+0.549，当其相关系数达到0.985的时候，其之间的相关性是比较的高。

3 拉伸强度

乳化沥青的用量对于层间拉伸强度的影響主要是表现在车辆对于路面的竖向应力和水平剪力的合力，在层间有剪切破坏和张拉破坏两种模式，在我们的拉拔实验中粘层处于单向的受拉状况，拉拔实验不但可以测试出材料自身的粘接性能，同时也可以反映出其粘层的结合部的脱离能力，本实验就是在相同的剪切强度下，并在25℃下进度相应的实验，其实验结果如表3所示。

3.1不同乳化沥青用量下层间拉应力的影响

由表3和图5可得，剪切强度和拉伸强度的变化趋势有着极其相似的地方，随着乳化沥青的用量的增加，其层间的拉伸强度也会随之先增加后减少，并在乳化沥青的用量在0.74kg/m2的时候其拉应力就达到了最大值，这也和我们所预想的最佳用量所一致。

3.2污染物对层间的拉伸强度的影响

用和剪切实验相同的污染物用量，并在25℃下进行相应的拉拔实验，其实验结果如表4所示。

从表4和图6我们可以知道污染物的用量和层间剪应力的变化规律，随着污染物的用量的增加，其层间的拉应力也就随着减少，而当污染物的用量为400g/m的时候，其层间的剪应力为0.703MPa，和没有污染物的下降了15.1%，由此可见，污染物对于层间的剪应力有一定得减弱的趋势。

3.3温度和层间的拉伸强度的关系

实验中我们还是用和剪切实验相同的三个温度，其乳化沥青的含量为0.74kg/m2，最后的实验结果如下所示。

由图7我们就可以得到拉伸强度随温度变化趋势和剪切强度的变化趋势差不多，随着温度的升高，相应的拉应力也随之降低，当温度在40℃时，其拉伸强度为25℃的28%，而当是60℃时，却是其25℃的拉伸强度的12%，这就说明其拉伸强度对于高温有着较强的敏感性，而和层间的剪切强度相比较时，在同温度下，其拉伸强度比剪切强度要小，有可能是因为和层间的受力的模式不太同所致，两者都考虑了自身的粘接性能，而剪切实验还考虑了层和层之间的摩擦力的作用，因此其剪切强度的值要比一般的拉伸强度的值相对要大一点，为了更为精准的表明拉伸强度和文度之间的关系，我们就，令Y=lgtr，x=T，建立Y=mx+n的关系式，便可以得到其相应的方程式：Y=-0.0249x+0.559，从这个方程式中，我们可以知道其两者存在着负相关的关系，其相关的系数为0.961，相关性也是相当的高。

4 剪切强度和拉伸强度的相关性

因为剪切试验能较好地模拟实际中沥青路面层间的破坏形式，因此在实验室里对于研究沥青路面时，都是检验其剪切强度的值来说明其粘接性能的优劣，除此之外，拉拔试验还具有操作方便、对于路面破坏的面积也小的各种优点，而广受人们的欢迎，剪切和拉拔两种实验都可以反映粘层之间的粘接性能，为了更好的说明两者之间的相关性，我们可以用SPSS软件来进行进一步的研究，由此得到了在不同的乳化沥青用量下，剪切强度和拉伸强度之间存在Pearson的变化规律，且相关系数为0.975，而其双侧的显著水平是0.005，由此便可以得出剪切强度和拉伸强度有着正相关的关系，所以当我们用较好的拉伸强度的材料时，其剪切强度也会比较的好。

5 结语

首先我们先确定乳化沥青的最佳用量，估测一个适合的大概范围，针对性的增加其层间的粘接性，后面再使用相同的最佳乳化沥青的用量来研究不同的污染物对层间的粘接性能的影响，从我们的实验中，我们可以得出，当污染物的用量增加时，其层间的剪切强度也在逐渐的减少，在我们的实际生活中大型卡车会对粘接油的污染时，其车轮也会带走相应的粘层，所以要减少相应的粘层油的用量，两者存在着负相关的关系，再者研究温度对我们的层间的粘接性的影响，发现其也是和其存在负相关的联系，结果我们都用相应的函数曲线来进行更为精准的描述，最后我们还对层间的剪切和拉伸强度做了一个关系曲线，发现其具有较好的相关性。

参考文献

[1]黄开宇.高速公路沥青路面结构层间粘结状态的研究[J].公路工程，2010，35（2）：35-39.

[2]战琦琦.聚酯玻纤布在隧道镝面防水阻裂中的应用研究[D].重庆：重庆交通大学，2010.

[3]战琦琦，杨文军，朱洪洲，等.基于加铺层疲劳性能的聚酯玻纤布合理铺设宽度研究[J].重庆交通大学学报，2009，28（2）：219-221.

[4]中交公路科学研究所.JTG F40--2004公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[5]苏凯，武建民，陈忠达，等.山区公路沥青路面基面层滑移破坏试验研究[J].中国公路学报，2005，18（3）：22-26.

[6]刘丽.沥青路面层间处治技术研究[D].西安：长安大学，2008.

[7]中交公路规划设计院有限公司.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.

[8]战琦琦.聚酯玻纤布在隧道铺面防水阻裂中的应用研究[D].重庆：重庆交通大学，2010.