沥青路面基面层间界面加强技术研究

2012-10-13陈宝

河北工业大学学报 2012年1期

陈宝

（1.长安大学公路学院，陕西西安 710064；2.河南省交通运输厅公路管理局，河南郑州 450052）

沥青路面层间处理的好坏关系到路面整体结构的耐久性，研究调查显示，沥青路面的推移、拥包、开裂和车辙等早期病害很大一部分是由于基面层间结合不良引起的[1-3].因此，实际工程中采取措施加强面层与基层层间粘结，对路面的使用性能和使用寿命十分重要.综观国内外研究，在沥青路面基面层间应用技术方面，大多研究针对粘层、透层、封层、防水层等经典的层间材料，研究其撒布时间、撒布量等施工工艺以及层间处治效果[4-6]，其中关于封层与防水层的研究主要集中于“一油一料”表面处治、乳化沥青或改性乳化沥青稀浆封层、SBS改性沥青防水层（应力吸收层）及同步碎石封层等[7-10].而且以往半刚性基层路面施工中基层表面一般不采取特殊处理，只做简单的清扫处理，容易诱发基面层间的推移破坏.

因此，本文将从基层表面处治技术与新型层间封层技术两方面出发，并提出“两油一料”的新型层间施工工艺，通过剪切试验及拉拔试验，对比分析沥青路面基面层间在两种封层施工工艺与3种基层表面处治方式组合下的粘结效果，为沥青路面基面层间加强技术的选择提供参考.

1 基面层间界面加强技术试验方案

基层表面分别采用未处治、拉毛和刻槽3种处治方式，层间封层分别采用“一油一料”（沥青一次撒布后撒布碎石）和“两油一料”（沥青分别在碎石撒布前后先后两次撒布），按照不同封层施工工艺下3种基层表面处治方式分别制备双层车辙试件，然后将车辙试件钻芯后分别进行基面层间的剪切及拉拔试验.每块车辙试件可以钻4个芯样，试件制作过程主要包括：

1）预制水泥稳定碎石板.用轮碾仪碾压成型12块水泥稳定碎石板，水泥稳定碎石基层配合比见表1，水泥剂量6%，试件干密度2 335 kg/m3.其中4块表面进行拉毛处治，4块表面进行刻槽处治，刻槽型式初步定为矩形槽，槽深5mm，槽间距10mm，剩余的4块表面未处治.所有水泥稳定碎石板在标准条件下养护7 d，风干后备用.

表1 水泥稳定碎石配合比Tab.1 Them ixture ratio of cementstabilized gravel

2）喷洒透层油.在试件表面处治一面喷洒煤油稀释沥青，用量为0.7kg/m2，洒布不宜过量.

3）铺设碎石封层.试件喷洒透层油后放置24 h，待煤油完全挥发同时达到了最好的渗透效果.将试件平均分为2组，一组封层施工工艺采用“一油一料”，另一组封层施工工艺采用“两油一料”.其中碎石撒布量按8 kg/m2，“一油一料”沥青撒布量为1.4 kg/m2，“两油一料”下层沥青撒布量为1 kg/m2，上层沥青撒布量为0.5 kg/m2，这种室内试验方法只能近似模拟施工现场的摊铺状况，因为在室内试验无法达到沥青与石料“同步”的要求，所以将石料加热可以填补沥青损失的温度，使其能更加接近施工方式的要求.

4）加铺沥青混凝土层.按照《公路沥青混凝土路面施工技规范》（JTG F40-2004）[11]标准配制并拌合AC-25改性沥青混凝土，油石比4.2%，沥青为90号道路石油沥青，检测结果均符合规范要求.

用轮碾仪在同步碎石封层上成型AC-25沥青混凝土板，成型时混合料碾压温度为140～150℃.试件成型12 h后，将试块从试模中取出.

表2 AC-16沥青混合料级配Tab.2 Thegradation of AC-16 asphaltm ixture

5）钻取试件.在成型好的板上钻芯，芯体为圆柱体，直径10 cm.整个成型过程如图1所示.

2 基层表面处治抗滑性能检测

在基层表面撒布透层之前，对基层板进行抗滑性能检测，分析基层表面经不同处治方式后基层表面摩擦系数的变化，试验仪器采用摆式摩擦系数仪，测试结果见图2.

由图2可以看出，基层表面经处治后摩擦系数明显增大，其中基层表面拉毛后比层间表面未处治的摩擦系数增大了13%；基层表面刻槽后比基层表面未处治的摩擦系数增大了20%，同时比基层表面拉毛后的摩擦系数增大了5.49%.

3 基面层间加强技术效果对比分析

3.1 层间抗剪性能对比

层间剪切试验采样JHY-A结构材料剪切仪，主要用于桥面防水粘结层的剪切试验，也可用于路面、建筑防水层的剪切试验.如果路面基面层间的抗剪能力不足，必然会造成沥青面层的拥包、剥落、松散等病害，事实上这也是沥青路面最主要的病害.所以路面基面层之间的抗剪能力的大小，是考查路面性能优劣的一项关键指标.本试验要对比两种封层施工工艺与3种基层表面处治方式组合下的基面层间抗剪切性能.试验温度为25℃，试验结果见表3、表4与图3.

抗剪试验结果表明：1）封层采用“一油一料”时，基层表面拉毛处治的抗剪切强度较基层表面未处治的抗剪切能力提高了14.33%，基层表面刻槽处治的抗剪切强度比基层表面未处治的抗剪切能力提高了24.46%，比基层表面拉毛处治的抗剪切能力提高了8.85%；2）封层采用“两油一料”时，基层表面拉毛处治的抗剪切强度较基层表面未处治的抗剪切能力提高了14.97%，基层表面刻槽处治的抗剪切强度比基层表面未处治的抗剪切能力提高了26.13%，比基层表面拉毛处治的抗剪切能力提高了9.71%；3）与“一油一料”相比，封层为“两油一料”时，基层表面采用表面未处治、拉毛处治与刻槽处治的基面层间抗剪性能分别提高12.25%、12.87%、13.76%.

表3 基于“一油一料”的不同基层表面处治方式剪切试验结果 MPaTab.3 Shear test results for differentbase surface treamentbesed on"one oil layerand onegravel layer"

表4 基于“两油一料”的不同基层表面处治方式剪切试验结果 MPaTab.4 Shear test results for differentbase surface treamentbesed on"two oil layerand onegravel layer"

3.2 层间抗拉性能对比

层间拉拔试验采用LGZ-1结构层材料强度拉拔仪.试验温度为常温25℃，试验结果如表5、表6与图4.

抗拉试验结果表明：1）封层采用“一油一料”时，基层表面拉毛处治的抗拉强度较基层表面未处治提高了16.02%，基层表面刻槽处治的抗拉强度比基层表面未处治提高了21.02%，比基层表面拉毛处治的抗剪切能力提高了4.31%；2）封层采用“两油一料”时，基层表面拉毛处治的抗拉强度较基层表面未处治提高了18.62%，基层表面刻槽处治的抗拉强度比基层表面未处治提高了25.57%，比基层表面拉毛处治提高了3.01%；3）与“一油一料”相比，封层为“两油一料”时，基层表面采用表面未处治、拉毛处治与刻槽处治的基面层间抗拉性能分别提高32.99%、35.97%、37.98%.

图3 沥青路面基面层间不同加强技术抗剪效果对比Fig.3 The contrastof shear effectw ith differentstrengthen technical of asphaltpavementbaseand surface

表5 基于“一油一料”的不同基层表面处治方式抗拉试验结果 MPaTab.5 Tensile test results for differentbase surface treamentbased on"one oil layerand one gravel layer"

表6 基于“两油一料”的不同基层表面处治方式抗拉试验结果 MPaTab.6 Tensile test results for differentbase surface treamentbased on"two oil layerand one gravel layer"

4 结束语

1）层间的粘结性能主要依靠热改性沥青粘层油的粘聚力以及基层表面和同步碎石的摩擦嵌挤力，在采用相同层间材料时基层表面拉毛和刻槽处治后，煤油沥青透层油的渗透效果更好，可以有效的提高粘层油的粘聚力性能；同时基层表面拉毛刻槽处治后，表面的摩擦系数会明显提高，能明显提高基层表面和同步碎石封层的摩擦嵌挤力，从而有效的提高层间的粘结性能.

2）封层采用“一油一料”时，水泥稳定碎石基层表面拉毛处治较基层表面未处治的基面层间抗剪切性能与抗拉性能分别提高了14.33%、16.02%，基层表面刻槽处治比基层表面未处治的基面层间抗剪切性能与抗拉性能分别提高了24.46%、21.02%.

3）封层采用“两油一料”时，水泥稳定碎石基层表面拉毛处治较基层表面未处治的基面层间抗剪切性能与抗拉性能分别提高了14.97%、18.62%，基层表面刻槽处治比基层表面未处治的基面层间抗剪切性能与抗拉性能分别提高了26.13%、25.57%.

4）相同基层表面处治方式下，采用“两油一料”比采用“一油一料”增加了同步碎石封层和面层的粘结.与“一油一料”相比，封层为“两油一料”时，基层采用表面未处治、拉毛处治与刻槽处治的基面层间抗剪性能与抗拉性能平均分别提高13.0%、35.6%.