康健
(河北省高速公路廊涿管理处 廊坊065000)
摘要 结合青银高速公路预防性养护工程，文中研究了超薄磨耗层路面层间粘结性能，明确了超薄磨耗层路面层间粘结强度的最佳试验温度。通过直剪试验、斜剪试验及拉拔试验，系统分析了SBS改性沥青用量、碎石用量及试验温度对SBS粘结防水层强度的影响。结果表明，SBS改性沥青洒布量为1. 4～1.6 kg/mz、单粒径碎石撒布量为55%时，粘结防水层的力学性能最优。
关键词 SBS改性沥青粘结防水层 抗剪强度 拉拔强度 SBS改性沥青洒布量 碎石撒布量
层间粘结是沥青路面的薄弱层，确保沥青面层间具有良好的粘结及抗剪切能力是实现路面功能的关键环节之一，超薄磨耗层由于摊铺厚度较薄，与下承层的粘结更为关键。设置粘结防水层一定程度上可以降低沥青加铺层层底的拉应力和最大剪应力，减缓沥青加铺层的反射裂缝，这主要归功于粘结防水层对沥青加铺层水平方向的加筋作用，对防治沥青加铺层路面结构由于旧路面水平位移而引起的反射裂缝非常有效。本文研究SBS改性沥青粘结防水层材料组成对层间粘结强度的影响规律，为超薄磨耗层工程中粘结防水层设计提供依据。
1 试验参数和试验方法
1.1参数指标
相关研究表明沥青路面的横向最大拉应力d，…。均大于纵向最大拉应力U y,ma，，σ…。。出现在罩面层层底，最大剪切力为横向剪切力，出现在粘结层与罩面层之间。本文以横向最大拉应力和横向剪应力作为粘结防水层研究参数，以最不利状态下最大应力水平不大于材料强度作为控制条件。
1.2试验方法
采用剪切试验和拉拔试验评价粘结防水层的剪切强度和粘结强度，直剪试验能单独反映粘结层抵抗水平剪切的能力，是材料本身抗剪性能；斜剪试验反映粘结层在最不利水平荷载情况下抗剪切的能力，是整个沥青路面结构的抗剪性能，即粘结层摩擦阻力及粘结力的综合性能。考虑行驶车辆紧急制动、下坡路段紧急刹车等特殊条件，选择45。斜剪试验模拟沥青路面实际受力情况。
拉拔试验能准确评价粘结防水层的粘结强度，反映了粘结防水应力材料与沥青混合料结构层之间的粘结情况，粘结强度对粘结防水层的抗剪强度指标也有影响。
2试验方案设计及试件制作
2.1试验方案
从SBS防水粘结层材料组成上考虑，本文以SBS改性沥青洒布量和单粒径玄武岩碎石撒布量为主要因素，分析不同用量时粘结防水层的力学指标变化规律。
2.2试件制作
为了模拟7.5 cm AC20沥青混凝土（旧沥青路面）+粘结防水层+2.5 cm温拌SAC10（薄层罩面）的路面结构，将GTM试件锯开，取7.5 cm高的试件，在其糙面用毛刷均匀涂刷热SBS改性沥青（按照面积计算用量）用毛刷均匀涂刷，将7. 2～9.5 mm单粒径碎石（按照面积设计碎石用量）均匀、牢固地摆放在热沥青涂层上，将其装入GTM试模，添加135℃温拌SAC10混合料（按照毛体积密度计算用量），启动GTM旋转剪切压实试验机压实成型。
3试验温度
3.1 剪切试验温度
沥青材料弹塑性变化对环境温度敏感性强，为探索高温季节沥青路面温度的变化情况，采用打洞测温法对石家庄地区气温、路表温度及不同深度温度的关系进行了测定，其中2次时间段测试结果见图1。
随着深度增加，沥青路面温度变化与气温变化的滞后性越明显，SBS粘结防水层所处深度的最高温度出现在12：00～16：00之间，最高温度为58℃，当天最高气温为41℃，路表最高温度为67℃。
模拟高温季节最不利条件，确定SBS改性沥青粘结防水层试验温度为50，60和70℃。
3.2拉拔试验温度
高温季节粘结防水层的高温约为60。C，因此首先将试验温度确定为60℃，试验中由于粘结层SBS沥青塑性明显，在自重作用下即发生破坏，不能确切得到粘结强度结果。按照表1中方案3成型4组试件，每组3块，分别在10，20，30和40。C条件下进行试验，结果见图2。
由图2a)可见，随试验温度升高，拉拔强度迅速降低，温度达到60℃时，试件粘结强度已经很低；由图2b）及2c)可见随试验温度升高，试验标准差越来越大，变异系数在20℃时最小。这是因为SBS改性沥青粘度降低使随机因素对试验结果的影响占居主导地位，而SBS洒布量、碎石撒布量等试验设计因素将居于次要地位，在20 0C时，试验随机误差最小，因此确定以下试验按照20℃控制试验温度。
4试验结果分析
按照剪切试验为60℃、拉拔试验为20℃控制试验温度，试验速率为50 mm／min，试验结果见表1。
4.1 SBS改性沥青洒布量的影响
图3为SBS改性沥青洒布量一层间强度变化曲线。
由图3知。
(1) SBS改性沥青随洒布量的增加，直剪强度先增大，之后又不断减小，在洒布量为1.6～1.8 kg/m2达到最大值230 kPa。而橡胶改性沥青随洒布量的增加，直剪强度逐渐增大，峰值为241 kPa。
(2)在试验选取的SBS改性沥青洒布量范围内，45。斜剪强度呈不断增大趋势，在2.0 kg/mz达到最大值1 545 kPa。
(3)随SBS改性沥青洒布量从2.0 kg/m2开始减少，拉拔强度不断增大，在洒布量为1.4kg/m2时达到最大，之后又迅速减小，从这一点上考虑，粘结防水层的最佳SBS改性沥青洒布量推荐为1. 2～1.6 kg/m2。
4.2碎石撒布量对层间强度的影响
图4为碎石撒布量-剪切强度变化曲线。
由图4见，随7. 2～9.5 mm单粒径碎石撒布量的增大，直剪强度和45。斜剪强度均呈现先增大，之后又不断减小变化规律，各指标的最大值均出现在在撒布量为55%时，分别为236 kPa和1 349 kPa。
随着7. 2～9.5 mm单粒径碎石撒布量的增大，拉拔强度均呈现先增大，之后又不断减小变化规律，在撒布量为50%～55%范围内出现拉拔强度峰值。
4.3环境温度对层间剪切强度的影响
按照SBS改性沥青洒布量为1.6 kg／m2、单粒径玄武岩碎石撒布量为55%制作试件，按照试验温度分别为50，60和70℃进行剪切试验，试验结果见表2。
由表2见，随环境温度的不断升高，直剪强度和45。斜剪强度均呈下降趋势。直剪强度在60～70℃温度范围内降幅大，而45。斜剪强度下降主要发生在50～60℃温度范围内。
5试件外观分析
竖向切开试件观察，发现在SBS改性沥青洒布量从1.2 kg/m2增大到2．O kg/m2的过程中，SBS改性沥青挤入加铺层的高度曲线从0.5 mm逐渐上升到1.2 mm，这时超薄磨耗层路面发生泛油现象的概率将大大增加。
6结论
在2010年青银高速公路预防性养护工程中，与温拌薄层罩面技术相结合，在粘结防水层施工中应用了以上研究成果，路面运营3年后，路面技术状况良好。
(1)随SBS改性沥青洒布量的增加，直剪强度先增大，之后不断减小，在洒布量为1. 6～1.8kg/mz达到最大值230 kPa;45。斜剪强度呈不断增大趋势，在2．O kg/m2达到最大值1 545 kPa;拉拔强度先增后减，在洒布量为1.4 kg/m2时达到最大。结合外观状况分析，建议SBS改性沥青洒布量为1.4 kg/m2。
(2)随7.2～9.5 mm单粒径碎石撒布量的增大，直剪强度和45。斜剪强度均呈现先增大，之后又不断减小变化趋势，各指标的最大值均出现在撒布量为55%时，分别为220 kPa和1 050kPa。拉拔强度先增后减，在撒布量为50%～55%范围内出现拉拔强度峰值，确定碎石撒布量为55%。
(3)随环境温度不断升高，层间抗剪强度迅速下降，由50 0C升高至70。C过程中直剪强度（斜剪强度）下降了65%(35%)，这一试验结果说明高温季节及时进行洒水降温对防止路面剪切破坏有积极意义。
下一篇:返回列表
