路面结构超薄磨耗层层间黏结技术研究

2021-06-20罗杰

运输经理世界 2021年29期

罗杰

(湖南国信建设集团股份有限公司，湖南株洲412000)

0 引言

层间黏结性能对沥青路面层间黏结质量和抗剪性能具有重要影响，由于沥青路面超薄磨耗层很薄，下层路面的黏结质量对道路使用性能具有重要影响，同时路面服役期间，易受到路面车载剪切力影响(见图1)，因此其性能质量对道路抗病害性，尤其是抗反射裂缝性能具有重要影响。传统路面实施层间处理，多以高黏乳化沥青作为层间粘层油，可以有效提高道路层间黏结性能和层间抗剪性能，延长道路服役寿命，但也存在一定的不足。基于此，提出了使用橡胶沥青作为超薄磨耗层的工艺方案，以期为后续其他道路施工提供更加优质的沥青路面超薄磨耗层工艺方案，并通过抽芯对比试验的方式，分析橡胶沥青和高黏度改性乳化沥青工艺优势，对后期沥青路面橡胶沥青超薄磨耗层施工实践推广具有重要的指导意义。

图1 超薄磨耗层与AC-13 沥青混合料上面层层间剪切力对比

1 层间黏结性能

在当前相关技术规范下，道路结合层黏结效果检测和评价指标尚未统一。现结合国内外相关文献和业内通用做法，确定了以抗剪切强度和黏结强度作为主要检测指标的思路，其中抗剪切强度指标能够准确反应路面在车辆荷载作用下的路面层间抗剪能力，反映层间黏结性能；黏结强度则能够直接反映在粘层油作用下结合层的黏结强度，进而可以较为准确地反映层间结合强度，以其作为间接评价指标[1]。

1.1 抗剪切强度

路面服役期间，在车辆荷载作用下，路面会受到较强的剪应力作用，一旦路面各结构层间抗剪强度不足，道路极易出现层间滑移病害，继而发展成路面龟裂、坑槽、推移、拥包等多种病害。因此，应采取多种手段，强化路面层间抗剪强度，并采用科学的检测方法，确定路面层间抗剪强度，以更加科学的评价层间的抗剪切性能。

目前，工程实践中多采用剪切试验的方法，对路面抗剪性能进行检测，通过测定路面层间极限剪切应力，确定路面层间抗剪切强度，以此作为评价层间的抗剪切性能的指标。

1.2 黏结强度

黏结强度可直接反映结合部位在应力作用下抵抗脱离的能力，目前多采用拉拔试验测定路面上、下2层间黏结能力，以反映层间黏结强度。同时，由于沥青路面层间抗剪强度主要受结合层的黏结强度影响，因此，通过拉拔试验测定的黏结强度也可作为评价指标，用于评价层间的抗剪切变形能力。

上述分析确定了国内外和业内通用的评价超薄磨耗层黏结材料黏结性能的评价指标，并概述了测定相应指标的试验方法。通过分析，确定了以剪切试验测定材料抗剪切强度，并以拉拔试验测定材料黏结强度的试验思路，该思路既符合业内通用做法，也符合国内外通用的结合层黏结效果检测和评价要求，可确定在超薄磨耗层中采用橡胶沥青替换改性乳化沥青作为黏结材料的工艺方案[2]。

2 试验研究

2.1 试验材料

第一，橡胶沥青：以18% 胶粉含量的橡胶沥青作为试验所用的黏结材料进行试验，其技术指标见表1。

表1 橡胶沥青技术指标

第二，改性乳化沥青：以4%SBR 胶乳掺量的改性沥青作为试验所用的黏结材料进行试验，其技术指标见表2。

表2 改性乳化沥青技术要求

第三，沥青混合料：沥青混合料采用普通AC-13沥青混合料，矿料级配组成见表3，混合料最佳油石比为6.3%。

表3 温拌橡胶沥青混合料矿料级配组成

2.2 试验方案

第一，先按照相关规范、矿料级配等制备适量的普通AC-13 沥青混合料，成形2 块厚度为5cm 的下面层车辙板；第二，制取适量8%胶粉含量的橡胶沥青，适量、均匀喷洒于一块车辙板表面，在另一块车辙板表面，适量、均匀喷洒4%SBR 胶乳掺量的改性沥青；第三，按照设计配比，分别形成橡胶沥青超薄磨耗层车辙板和改性乳化沥青超薄磨耗层车辙板；第四，待超薄磨耗层车辙板保养24h 后，在每块板上钻取2 块100mm 规格样芯，共钻取4 个100mm 规格芯样；第五，4 个芯样，分为两组，分别进行拉拔试验和层间剪切试验[3]。

2.3 试验方法

第一，拉拔试验：一是取650 低分子聚酰胺树脂和环氧树脂适量；二是将两种树脂材料按照1∶2 的质量比混合均匀；三是混合物加热为流状，迅速涂于拉拔试验的芯样两端；四是将芯样一端连接于水泥板，一端连接于拉拔头，静置2 天；五是用拉拔仪做拉拔试验，记录试验数据。

第二，层间剪切试验：一是准备层间剪切试验仪器；二是启动控制程序，检查程序运行稳定性和串口连接状态，调整压头推进速度；三是将芯样固定于仪器固定槽；四是调整芯样位置，使芯样层间黏结面所在水平面与水平压头底端位于同一水平面；五是启动剪切试验仪，使压头按照设定速度推进，直至芯样试件黏结处受剪破坏；六是记录试验数据，取出剪坏芯样，关闭仪器。