傳統(tǒng)瀝青路面與微表處抗剪強(qiáng)度形成因素的分析研究

【摘要】本文從傳統(tǒng)瀝青路面和微表處的施工方法和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)入手，分析了它們的抗剪強(qiáng)度形成的特殊性和試驗(yàn)方法的適用性，并進(jìn)一步通過試驗(yàn)闡述了傳統(tǒng)瀝青路面與微表處抗剪強(qiáng)度形成的因素，得出的結(jié)論是微表處的抗剪強(qiáng)度的形成因素不同于傳統(tǒng)瀝青路面，導(dǎo)致它們的應(yīng)用差別也很大，包括其材料的選擇和在瀝青路面結(jié)構(gòu)中的作用都有很大差別。

【關(guān)鍵詞】瀝青路面；微表處；抗剪強(qiáng)度

Analysis of traditional asphalt pavement and the shear strength of the formation of micro-surfacing Factors

Chang Wei-qin

（Henan luohe city highway administrationLuoheHenan462001）

【Abstract】From traditional construction methods and structural features of asphalt pavement and micro-surfacing， it analyzes the applicability of their particularity and test methods for the formation of shear strength and further elaborated by the traditional test and micro-surfacing asphalt pavement Shear factors strength formation， concluded that the formation of shear strength factor of micro-surfacing， unlike conventional asphalt pavement， leading to their use varies widely， including the selection of materials and their role in the asphalt pavement structure has very different.

【Key words】Asphalt pavement；Micro-surfacing；Shear strength

1. 前言

（1）傳統(tǒng)瀝青路面指的是瀝青碎石路面、瀝青混凝土路面和瀝青瑪蹄脂碎石路面，它們是把集料與（改性）瀝青拌和均勻后，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行攤鋪，再經(jīng)過碾壓與養(yǎng)護(hù)形成的路面；微表處微表處是由不同粒徑的石料按比例范圍混配成集料，集料再和改性乳化瀝青及水等配合攪拌成改性乳化瀝青稀漿混合料，并迅速攤鋪在原路面上，經(jīng)養(yǎng)護(hù)成型（即水分消耗的過程）的路面結(jié)構(gòu)。

（2）由于在工程實(shí)踐中對傳統(tǒng)瀝青路面和微表處的抗剪強(qiáng)度的形成存在誤解，導(dǎo)致對傳統(tǒng)瀝青路面或者微表處的應(yīng)用，以及其材料的選擇和應(yīng)用出現(xiàn)錯誤，進(jìn)而影響傳統(tǒng)瀝青路面或者微表處的使用品質(zhì)和使用壽命，甚至造成很大的損失。

2. 傳統(tǒng)瀝青路面結(jié)構(gòu)與微表處結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析

2.1傳統(tǒng)瀝青路面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

在傳統(tǒng)瀝青路面結(jié)構(gòu)中，要求路面的厚度（h）不小于集料中最大碎石粒徑（D）的2倍，即h/D≥2，在有些路面結(jié)構(gòu)中已經(jīng)達(dá)到h/D>3，最大粒徑碎石呈立體（三維）分布，在受到荷載作用時，碎石會沿接觸面滑動。因此，它會減弱瀝青路面的抗剪強(qiáng)度。這種結(jié)構(gòu)要求集料之間具有盡可能大的摩擦力，又要求結(jié)合料具有盡可能高的軟化點(diǎn)。

2.2微表處結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

在微表處結(jié)構(gòu)中，其厚度與集料中最大碎石的粒徑相同，即h/D=1，最大粒徑碎石呈平面（二維）分布，它在微表處結(jié)構(gòu)中“頂天立地”， 在受到荷載作用時，“頂天立地”的最大顆粒碎石直接把荷載傳給原路面，最大顆粒碎石不發(fā)生位移和改變。因此，其抗剪強(qiáng)度非常強(qiáng)大。但是如果把稀漿混合料攤鋪兩層或者三層做微表處，或者微表處的一次攤鋪成型厚度大于最大碎石的粒徑，那么微表處已經(jīng)演變成傳統(tǒng)瀝青路面結(jié)構(gòu)，結(jié)果是它的抗剪強(qiáng)度很差，這就是不能用細(xì)型號的微表處填補(bǔ)較深車轍的原因。另外，這種結(jié)構(gòu)也不需要結(jié)合料具有很高的軟化點(diǎn)，就會具有強(qiáng)大的抗剪強(qiáng)度。

2.3瀝青混合料三軸壓縮試驗(yàn)的適用性。

（1）瀝青混合料三軸壓縮試驗(yàn)是在規(guī)定高溫（60℃）及加載條件下，測定瀝青混合料的抗剪切參數(shù)，以評價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。其試驗(yàn)試件尺寸為φ100 mm×200 mm，如果用最大粒徑16mm的集料做試件，那么在試件中最大粒徑碎石上下至少排列12層，這與在微表處中最大碎石“頂天立地”的排列方式完全不同，導(dǎo)致微表處和試驗(yàn)試件結(jié)構(gòu)內(nèi)部的受力狀況差異很大。

（2）當(dāng)微表處結(jié)構(gòu)（h/D=1）受力時，主要是由最大粒徑碎石承受，并且由最大粒徑碎石直接傳給原路面，側(cè)向壓力很小；三軸壓縮試件受力時與傳統(tǒng)的瀝青路面結(jié)構(gòu)和雙層、三層微表處（它們共同的特點(diǎn)是h/D≥2）以及攤鋪厚度大于最大顆粒碎石粒徑（h/D≥1）的單層微表處相似，荷載不是由最大粒徑碎石直接傳給原路面，而是由碎石和瀝青膠泥共同來傳遞，不但向下傳遞，而且向側(cè)向傳遞，再加上微表處比傳統(tǒng)的瀝青路面用油量大，而且級配偏細(xì)，因此，用相同的稀漿混合料做成尺寸分別為φ100 mm×200 mm和直徑為φ100 mm的單層相應(yīng)的微表處的三軸壓縮試件，在相同荷載的作用下前者的側(cè)壓力比后者要大得多。也就是說三軸壓縮試驗(yàn)適用于評價(jià)傳統(tǒng)的瀝青路面結(jié)構(gòu)的抗剪能力，而不適用于評價(jià)單層微表處的抗剪能力。因此，用三軸壓縮試驗(yàn)測得的抗剪參數(shù)（粘聚力c和內(nèi)摩阻角φ）并不能反映單層微表處的抗剪性能。

3. 傳統(tǒng)瀝青路面抗剪強(qiáng)度與微表處抗剪強(qiáng)度形成的因素

3.1傳統(tǒng)瀝青路面集料級配對抗剪強(qiáng)度的影響。

（1）在規(guī)范級配范圍內(nèi)分別選取了3 條級配曲線，即：偏細(xì)型AC-20F，偏粗型AC-20C 以及中值級配AC-20M，如表1所示：

（2）抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，如表2所示：

（3）由表2可知，級配偏細(xì)和偏粗對于瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度都是不利的， 因此應(yīng)控制好關(guān)鍵篩孔的通過率。

3.2傳統(tǒng)瀝青路面結(jié)合料對抗剪強(qiáng)度的影響。

采用同一種級配集料AC-20M進(jìn)行試驗(yàn)，抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。由表3可知，結(jié)合料的軟化點(diǎn)越高抗剪強(qiáng)度也越高。

3.3傳統(tǒng)瀝青路面抗剪強(qiáng)度的其它影響因素。

對于傳統(tǒng)瀝青路面，其抗剪強(qiáng)度受集料類型、瀝青用量和溫度等因素的影響。

3.4傳統(tǒng)瀝青路面車轍試驗(yàn)。

表2三種不同瀝青混合料和表3三種不同瀝青混合料的車轍試驗(yàn)，如表4所示。由表4可以看出，傳統(tǒng)瀝青路面的抗車轍能力與內(nèi)摩阻角和粘聚力呈正相關(guān)。

3.5微表處的抗車轍性能。

試驗(yàn)表明，單層微表處的動穩(wěn)定度為大于10000次/mm，并且微表處的抗車轍性能與集料的級配和類型、瀝青的類型及其軟化點(diǎn)、瀝青的用量以及溫度等因素?zé)o關(guān)。

4. 結(jié)語

（1）微表處抗剪強(qiáng)度形成因素與傳統(tǒng)瀝青路面不同。微表處的強(qiáng)度可以用胡克定律表征；傳統(tǒng)瀝青路面的強(qiáng)度用摩爾――庫侖定律表征。

（2）集料、結(jié)合料在微表處和傳統(tǒng)瀝青路面中的作用不同；微表處和傳統(tǒng)瀝青路面對集料和結(jié)合料的要求也不同。

（3）不可用兩層、三層或者四層微表處填補(bǔ)車轍；微表處的攤鋪厚度也不可以大于最大碎石粒徑。

參考文獻(xiàn)

[1]李娜，韓森，王海峰. 瀝青混合料抗剪強(qiáng)度參數(shù)影響因素分析研究. 〔J〕. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào).2010.1.

[2]王海有，薛秋香，王壹帆，等.MS-7型微表處關(guān)鍵技術(shù)研究〔R〕.平頂山市公路管理局.2013.

[3]王海有. 微表處特殊性能分析及其合理應(yīng)用〔J〕. 公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）.2011.5.

[4]毛翠榮，王海有，等.瀝青路面車轍修補(bǔ)用MS-7型改性乳化瀝青稀漿混合料〔P〕.中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局.2014.7.

[5]交通部公路科學(xué)研究院.微表處和稀漿封層技術(shù)指南〔S〕.北京：人民交通出版社，2006.

[6]王海有，等.SS-20型微表處技術(shù)研究〔R〕.河南省平頂山市公路管理局，2007.

[7]黃曉明，等.瀝青路面設(shè)計(jì)〔M〕.北京：人民交通出版社，2002.

[8]虎增富，等.乳化瀝青及稀漿封層技術(shù)〔M〕.北京：人民交通出版社，2001.

[9]姜云煥，等.改性稀漿封層施工技術(shù)〔M〕.河北：石油工業(yè)出版社，2001.

[10]鄭健龍，等.瀝青路面抗裂設(shè)計(jì)理論與方法〔M〕.北京：人民交通出版社，2003.

[11]陳拴發(fā)，等.瀝青混合料設(shè)計(jì)與施工〔M〕.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[12]彭波，等.瀝青混合料材料組成與特性〔M〕.北京：人民交通出版社，2007.

[13]張肖寧.瀝青與瀝青混合料的粘彈力學(xué)原理及應(yīng)用〔M〕.北京：人民交通出版社，2006.

[作者簡介] 常偉琴（1972-），女，籍貫：河南鄢陵人，學(xué)歷：碩士，職稱：高級工程師，長期從事公路工程技術(shù)與管理工作。