雙層聯鋪瀝青混凝土室內外層間黏結強度研究

趙華軍

（山西路橋集團長臨高速公路有限公司，山西 臨汾 041000）

目前瀝青路面施工逐漸向精細化發展，瀝青路面層間黏結問題變得越來越突出，為了大幅度提高瀝青路面層間黏結效果，瀝青路面雙層聯鋪技術在經濟性、適用性諸多方面體現了更大的優勢，已得到許多國家的認可（尤其歐洲國家）[1]。瀝青路面雙層聯鋪技術具有攤鋪厚度大、攤鋪效率高、混合料溫度下降慢、路面鋪筑時有效碾壓時間長的優勢，能夠在要求的碾壓溫度范圍內對路面充分碾壓，從而使路面具有更好的層間黏結和壓實度[2-5]。所以，本文引進了歐洲國家采用的瀝青路面雙層聯鋪技術，研究瀝青路面雙層聯鋪相對傳統攤鋪技術層間的質量變化情況。

1 瀝青路面雙層聯鋪的特點

雙層聯鋪工藝對上中面層或中下面層雙層同時攤鋪、一次性壓實，使兩層混合料相互嵌擠、黏結，形成一個整體的雙層路面結構層，充分地利用下層混合料的余熱改善上層混合料的壓實條件，降低環境對混合料溫度散失的影響，保證充分的壓實時間，實現更高的壓實度。同時，兩層的骨料相互嵌擠，黏結料相互融合，能夠形成整體的復合式結構層，節約了兩層之間噴灑的黏結材料，實現了最佳的層間黏結。

雙層聯鋪設備對兩種級配的混合料同時攤鋪，因此必須配備兩批運料車、兩臺拌和站，且混合料供應充足。混合料供應完畢后，通過雙層聯鋪機前后布置的兩套螺旋布料器和熨平板，將兩層混合料分層一次攤鋪，同時使用大功率壓實設備對兩層混合料一次碾壓成型。目前，國內外應用較廣的雙層聯鋪設備主要有：戴納派克F300CS、維特根SP1600等，戴納派克F300CS最大攤鋪寬度11.75 m；維特根SP1600最大攤鋪寬度16 m。

2 雙層聯鋪層間黏結研究

瀝青路面雙層聯鋪實現了路面層間完全“熱接熱”，與采用黏層油的處理方法“冷接冷”相比，“熱接熱”技術不僅使層間黏結強度得到提高，而且雙層聯鋪不需要進行黏層施工，降低了成本，提高了施工效率。

2.1 路面結構設計

單層獨立鋪筑及雙層一次攤鋪選用4 cm AC-13 SBS改性瀝青混合料+7 cm AC-20 SBS改性瀝青混合料結構。上面層粗集料采用玄武巖，下面層粗集料采用石灰巖，細集料全部采用石灰巖機制砂，礦粉采用石灰巖磨細礦粉，上面層油石比5.2%，下面層油石比4.4%，SBS改性瀝青SBS摻量為4.5%（內摻）。瀝青混合料攤鋪溫度為160℃～170℃。

2.2 室內芯樣抗拉、抗剪試驗

2.2.1 試件成型

在試驗室制作兩次成型、一次成型的馬歇爾試件。上面層和下面層兩次成型時，采用φ101.6的標準馬歇爾試模，兩層均采用標準馬歇爾成型方法，各層試件高度（63.5±1.3 mm）/2，各層擊實次數采用38次，成型完下面層試件，待冷卻后，在試件表面涂刷0.4 kg/m2的改性乳化瀝青，破乳后，再在其上成型上面層試件；成型上面層時，無法實現正反面的擊實，故上面層混合料試件擊實采用單面75次擊實。一次成型試件時，分別計算31.75±0.65 mm所用上、下面層混合料質量，依次裝入標準馬歇爾試模，以標準馬歇爾成型方法成型。

2.2.2 室內試件抗拉強度試驗及分析

采用環氧樹脂和固化劑按1∶1混合的黏結劑，將馬歇爾試件底部與拉拔試驗用水泥混凝土面板黏結，然后將拉拔儀拔頭黏結在試件頂端，待試件兩面黏結牢固，通過拉拔儀對其層間黏結力進行檢測試驗，拉拔的速率為10 mm/min。所測結果見表1。

表1 室內拉拔試驗結果

通過表1可以得出，兩層分別成型的試件抗拉強度為兩層一次成型的61%。其原因為兩次成型試件的黏結面為水平斷面，試件受拉時，受拉抗力主要表現為試件水平斷面內改性瀝青和乳化瀝青的黏結性能。而兩層一次成型時，兩層混合料間存在不平整的界面，其表現為三維突起、凹陷狀態，相比水平斷面受力接觸面增大，最終表現為一次成型的瀝青混合料抗拉強度遠比兩層分別成型的抗拉強度大。

2.2.3 室內試件抗剪試驗及分析

室內剪切試驗采用與抗拉試驗相同的試件，采用剪切儀對試件的層間進行直剪試驗，速率為10 mm/min。測試結果見表2。

表2 室內試件剪切試驗結果 MPa

從表2可以得出，兩層分別成型的抗剪強度是兩層一次成型抗剪強度的58.6%。主要原因與室內試件抗拉強度相近，兩層一次成型的試件抗剪力由層間瀝青提供外，主要由層間三維鋸齒狀骨料之間的嵌擠力提供，同時又具有更大的接觸面，故可提供更大的抗剪強度。

2.3 現場芯樣抗拉、抗剪試驗

2.3.1 現場取芯

為了對比兩層分別攤鋪與兩層一次攤鋪的黏結效果，對某高速公路兩層一次攤鋪路段鉆取芯樣，鉆取芯樣的厚度為4 cm AC-13 SBS改性瀝青混合料上面層+7 cm AC-20 SBS改性瀝青混合料中面層，其中雙層聯鋪路面結構鉆取芯樣6個，兩層分別攤鋪路段鉆取芯樣6個，用于剪切試驗各3個，拉拔試驗各3個。鉆取的芯樣通過切割機切割平整，只留上、中面層進行試驗。

2.3.2 現場芯樣抗拉試驗及分析

通過拉拔試驗儀對鉆取的芯樣進行拉拔測試，采用環氧樹脂和固化劑按1∶1混合的黏結劑，將芯樣底部與水泥混凝土面板進行黏結，然后將拉拔儀拔頭黏結在芯樣頂端，一定時間后待芯樣兩面黏結牢固，再通過拉拔儀對其層間黏結力進行檢測試驗，拉拔的速率為10 mm/min。所測結果見表3。

表3 現場芯樣拉拔試驗結果

從現場芯樣拉拔試驗結果表3可知，兩層分別攤鋪的抗拉強度是兩層一次攤鋪抗拉強度的56%，與室內試件抗拉強度比基本相當。從單值來看，現場兩層分別攤鋪的芯樣抗拉拔強度相比室內成型的馬歇爾試件抗拉拔強度略高，兩層一次攤鋪芯樣的抗拉拔強度相比室內一次成型的馬歇爾試件抗拉拔強度也略高。主要原因為現場的壓實功遠高于室內馬歇爾擊實儀的擊實功，在高壓實功下集料與集料被壓實的更為緊密，最終表現為現場芯樣的抗拉拔力略大于室內芯樣。

2.3.3 室內試件抗剪試驗及分析

分別選擇3個現場鉆取的芯樣，底端切平，通過剪切儀對芯樣的層間黏結力進行測試，以直剪法進行剪切，速率為10 mm/min。測試結果見表4。

表4 野外鉆取芯樣抗剪試驗結果 MPa

從野外鉆取芯樣抗剪試驗結果表4可知，兩層分別攤鋪的抗剪強度是兩層一次攤鋪抗剪強度的74%。相對室內試驗來說，現場兩層分別攤鋪和兩層一次攤鋪抗剪強度均有所提高。主要原因與野外抗拉強度相同，高壓實功下，試件三維鋸齒咬合力更為緊密，最后表現為室外抗剪強度明顯高于室內。

3 結論

a）室內試件一次成型的混合料抗拉強度、抗剪強度比兩次成型的混合料均高，約為兩次成型的1.6～1.7倍，現場鉆取的芯樣也表現為一次成型的抗拉強度、抗剪強度比兩次成型抗拉強度、抗剪強度高，約為兩次成型的1.3～1.8倍。

b）現場鉆取芯樣的抗拉強度、抗剪強度均高于室內芯樣。主要原因為現場芯樣的壓實功遠高于室內馬歇爾擊實功，三維鋸齒面接觸更為緊密，集料間骨架嵌擠牢固，黏結性能更好。

c）瀝青路面雙層聯鋪技術將會大幅度提高層間黏結效果，提高施工效率，降低施工成本，減小層間污染，有利于工程質量。