分析半剛性基層與瀝青面層粘結性能影響因素

周彰才

(貴州省黔東南州交通建設工程公司)

在公路施工當中，瀝青面層材料和半剛性基層材料是兩種不同的路面結構層;這兩種路面結構的性質(zhì)不同，強度也不同。當這兩種路面結構結合在一起的時候，通常無法有效粘結。而為了提高半剛性基層與瀝青面層的粘結性能，改善路面結構的受力狀況，一般需要做相應的處理。即探討影響半剛性基層與瀝青面層粘結性能的因素。

1 半剛性基層與瀝青面層之間的結構和試驗方法

1.1 半剛性基層與瀝青面層之間的結構

在半剛性基層與瀝青面層之間，還有兩個界面和三種截然不同的材料的共同作用。其中，兩個界面指的是:(1)粘層材料與半剛性基層界面;(2)瀝青混合料與粘層材料的界面。三種材料是指:(1)瀝青混合料，(2)半剛性基層材料，(3)粘層材料。

1.2 試驗方法

一般情況下，半剛性基層與瀝青面層之間是無法有效粘結的，為了使這兩個界面有效粘結上，需要之間的三種材料和兩個界面共同發(fā)揮作用，而如果任何一個界面或者材料無法發(fā)揮作用，則均會影響半剛性基層與瀝青層面的粘結性能。根據(jù)具體的結構原理，采用直剪試驗和斜剪試驗設備在室內(nèi)開展相關試驗。

2 影響半剛性基層與瀝青面層粘結性能的因素分析

2.1 瀝青混合料

瀝青混合料的粒徑與壓實度可影響半剛性基層與瀝青面層粘結性能。

(1)瀝青混合料的粒徑

一般情況下，對于半剛性的瀝青路面結構，瀝青混合料的粒徑由粗變細的方向應當是從下到上。現(xiàn)階段，瀝青路面的厚度一般在18 cm左右，因此，在半剛性基層的頂面上，使用的通常是30型或者是25型的瀝青混合料。

但對于某些比較薄的路面結構，比如橋面鋪裝、水泥混凝土加鋪瀝青面層等路面機構，一般適宜使用16型或者20型，甚至是10型的瀝青混合料。在本次研究中，即探討這些型號的瀝青混合料對半剛性基層與瀝青面層粘結性能的影響。

本次試驗使用的是直剪設備和斜剪設備，試驗的溫度為25℃，且還進行了40℃環(huán)境下的斜剪試驗。試驗的結果詳見表1。

表1 瀝青混合料粒徑抗剪強度表

從上表中可以看出，對于不同配級的瀝青混合料來說，在相同的溫度環(huán)境下，其混合料的粒徑越大，則兩層之間的抗剪強度就越大。而對于相同級別的瀝青混合料來說，比如10型的瀝青混合料，溫度從25～40℃，其構造深度越小，其抗剪強度反而增大。由此可見，瀝青混合料的粒徑大小與混合料的級別均可影響兩層之間的抗剪強度。

(2)混合料的壓實度

圖1 壓實度與剪切強度關系試驗曲線

從剪切強度與壓實度之間的關系曲線可以看出，隨著壓實度的不斷降低，半剛性基層與瀝青面層之間的剪切強度也在不斷減小。而從曲線的大致形狀來看，混合料壓實度與抗剪強度之間呈現(xiàn)的是拋物線關系。根據(jù)對試驗結果的分析，當瀝青混合料的壓實度過高時，半剛性基層表面的整體性能會受到影響，進而也就會影響到兩個層面之間的抗剪強度。

2.2 粘層材料對半剛性基層與瀝青面層性能的影響

(1)粘層材料的種類

現(xiàn)階段，在公路施工當中，廣泛使用的粘層材料主要有兩種，一種是改性瀝青粘層材料，一種是改性乳化瀝青粘層材料。在本次試驗中，采用的直剪試驗方法探究粘層材料的種類對兩層之間粘結性能的影響。

對于不同等級的水泥來說，其抗剪強度也是不同的:如果是改性瀝青，4%水泥的抗剪強度為0.24 MPa，6%的水泥為0.25 MPa，而8%的水泥為0.39 MPa;而如果是改性乳化瀝青，4%水泥的抗剪強度為 0.18 MPa，6%的水泥為0.22 MPa，8%的水泥的抗剪強度為0.30 MPa。

從試驗數(shù)據(jù)我們可以看出，改性瀝青的抗剪強度要優(yōu)于改性乳化瀝青的抗剪強度，平均高出了1.3倍。隨著水泥劑量的不斷增加，半剛性基層的強度也會不斷提高，兩層之間的抗剪強度也隨之升高。

(2)粘層材料的粘度

在本次研究中，選取的是橡膠瀝青、普通瀝青和改性瀝青以及SBS改性瀝青，來研究粘層材料的粘度對半剛性基層與瀝青面層性能的影響。

表2 不同瀝青直剪試驗、粘度試驗相關試驗結果

從表2中我們可以看出，如果不是橡膠瀝青，改性瀝青的粘度可以說是最大的，但是改性瀝青的抗剪強度卻明顯小于SBS瀝青和普通瀝青。筆者經(jīng)過相關的探究認為，如果普通的瀝青與改性混合劑SBS等混合到一起后，便會產(chǎn)生相應的化學反應，其會改變普通李慶忠已有的化學結構，形成一定的鏈式或者網(wǎng)狀的結構，這時普通瀝青分子之間的內(nèi)聚力會加強，其粘度也就會增加。

但是粘層材料僅僅有較高的粘度是不夠，在公路施工中，還需要粘層材料有一定韌性。在施工中，熱瀝青不僅有很好的粘結功能，此外其還擔負著防水與應力吸收等功能。因此，要提高公路施工的整體質(zhì)量，需要合理選擇粘層材料。

2.3 瀝青混合料與粘層材料之間影響

在半剛性基層表面上攤鋪上熱瀝青之后，需要在熱瀝青的表面撒上一定的碎石來作為攤鋪的平臺。而碎石的撒布量、碎石的質(zhì)量、碎石的規(guī)格等均會影響層間的粘結性能。

撒布在瀝青表面的碎石通常大小是不一的，這主要是因為其粒徑大小不宜，有些公路專家認為應撒布粒徑小的碎石，而有的則認為應當撒布粒徑較大的碎石，認為應根據(jù)具體的公路施工來確定撒布哪種碎石。

相關的試驗結果表明，當碎石的撒布量為10 kg/m2時，碎石粒徑加大則層面之間的抗剪強度也增加。但當粒徑加大到一定的程度時，層面之間的抗剪強度不升反降。這也就是說，在瀝青攤鋪施工階段，碎石的撒布也不是越多越好，應當確定合理的撒布量。

此外，影響半剛性基層與瀝青面層粘結性能的因素還有半剛性基層的界面狀態(tài)、透層油等。其中，界面若是污染的界面，則會對層面之間的抗剪強度產(chǎn)生比較嚴重的影響。

3 結語

在公路施工中，半剛性基層與瀝青面層粘結的好不好，直接影響著公路工程的整體質(zhì)量。因此，也就影響半剛性基層與瀝青面層粘結性能的因素也就有了重要意義。主要探究了瀝青混合料、粘層材料對層面直接抗剪強度的影響。其中，粘層材料對層間的粘結影響比較復雜，需要引起施工方的特別注意。

［1］汪水銀.半剛性基層與瀝青面層粘結性能影響因素［J］.交通運輸工程學報，2010，(2).

［2］楊育生，李振霞，王選倉等.橋面鋪裝同步碎石防水粘結性的路用性能［J］.長安大學學報(自然科學版)，2009，(6).

［3］羅志剛，曾俊，王隨原.界面污染對半剛性基層與瀝青面層層間粘結性能影響的試驗研究［J］.中外公路，2011，(2).