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文檔簡介
1、 瀝青路面層間粘結(jié)檢測方法分析 景凱麗 劉慶武 王婭摘 要:隨著交通量的迅速增長以及重軸載車輛的增多,瀝青面層由于層間粘結(jié)差而產(chǎn)生的開裂、推移、車轍等病害逐漸增多,如何改善層間粘結(jié)效果,并對層間粘結(jié)效果進(jìn)行合理評價(jià)是保證瀝青路面層間粘結(jié)的質(zhì)量關(guān)鍵。關(guān)鍵詞:瀝青路面;層間粘結(jié)性能;檢測方法1 瀝青路面層間粘結(jié)層材料功能分析基層與面層之間的粘結(jié)層材料受力情況比較復(fù)雜,主要包括壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力三類受力,另外,由于道路處于自然環(huán)境中,不可避免的受到日照、溫度、水等因素的影響,所以粘結(jié)層材料應(yīng)該具有以下兩個(gè)重要功能:1)抗拔能力,由于汽車輪胎在行
2、駛過程中與路面的摩擦?xí)绊憣娱g的粘結(jié)效果,另外啟程行駛中的后輪產(chǎn)生的真空泵吸作用也會造成層間粘結(jié)的減弱,所以在粘結(jié)層材料選擇時(shí)要注意材料的抗拔能力,否則很容易產(chǎn)生層間分離現(xiàn)象;2)抗剪能力,如果抗剪能力不足,基層和面層之間往往會出現(xiàn)推移、擁包、兩層皮等病害,輕者會影響路面的使用性能,嚴(yán)重的話會威脅到路面使用者的行車安全,所以粘結(jié)層材料還要具有較高的抗剪能力。2 瀝青路面層間粘結(jié)檢測方法瀝青路面結(jié)構(gòu)是多層彈性體,其層間粘結(jié)性能對整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和耐久性具有重要作用。在外界環(huán)境和行車荷載的反復(fù)作用下,如果層間處理不當(dāng),極易造成路面結(jié)構(gòu)層間破壞,因此開展瀝青路面層間粘結(jié)性能影響因素研究非常有必要
3、。本文采用路面多功能層間剪切強(qiáng)度試驗(yàn)儀,通過成型雙層復(fù)合式車轍板的方法,考慮粘層油種類、溫度、豎向荷載與層間污染等,研究影響層間粘結(jié)效果的關(guān)鍵因素,對實(shí)際道路施工具有很好的指導(dǎo)意義。2.1 粘層材料對層間抗剪性能影響1)粘層油?;|(zhì)瀝青為sk90#道路石油瀝青,粘層油以粘結(jié)為主,本文選擇常用的粘層材料及superpcr改性乳化瀝青,對比分析不同粘層材料對層間抗剪性能的影響,粘層材料分別為:super pcr改性乳化瀝青、sbr改性乳化瀝青、普通乳化瀝青,熱瀝青和sami應(yīng)力吸收層(膠粉改性瀝青選用40目橡膠粉和90#as基質(zhì)瀝青,膠粉摻加量20%)五種。2)不同粘層油抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。(1)試件成
4、型。為了真實(shí)模擬實(shí)際路面的攤鋪與碾壓過程,采用雙層車轍板取芯方法制作剪切試驗(yàn)所需試件。由于試驗(yàn)主要研究層間粘結(jié)效果,為了成型試件方便,采用雙層ac-13瀝青面層組合,上、下層各厚5cm。先成型下層結(jié)構(gòu),靜置24h左右脫模,接著用油漆刷在脫了模的下層車轍板表面均勻涂抹定量粘層材料,待乳化瀝青完全破乳后,把其平順的放進(jìn)雙層車轍板模子中;再在其上成型上面層車轍板。雙層車轍板試件成型24h后脫模,并將其按照試驗(yàn)要求進(jìn)行切割。(2)剪切試驗(yàn)。為了較好地模擬瀝青路面實(shí)際受力特點(diǎn),采用多功能層間剪切強(qiáng)度試驗(yàn)儀進(jìn)行瀝青路面抗剪強(qiáng)度的測定,試驗(yàn)溫度的調(diào)節(jié)范圍在-10100,測試精度0.1kn。研究五種不同透層油
5、的抗剪切性能是為了確定最優(yōu)的粘層材料,試驗(yàn)溫度選用25,豎向壓應(yīng)力取標(biāo)準(zhǔn)輪載0.7mpa,選取水平剪切力時(shí)考慮到拉伸速率過大會影響數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性,故將拉伸加載速率設(shè)定為1.2mm/min,該值是設(shè)備允許的最小值。依據(jù)室內(nèi)以已確定的粘層油最佳灑布量,乳化瀝青灑布量為0.8kg/m2,熱瀝青灑布量為0.4kg/m2,橡膠瀝青的灑布量應(yīng)控制在2.6kg/m22.8kg/m2,碎石粒徑采用1015mm,灑布量為19kg/m2。(3)試驗(yàn)結(jié)果分析。經(jīng)檢測可知,同一溫度下,抗剪切強(qiáng)度從大到小依次為:super pcr改性乳化瀝青>sami應(yīng)力吸收層>sbr改性乳化瀝青>普通熱瀝青>普
6、通乳化瀝青。由此可見,super pcr改性瀝青的綜合性能均優(yōu)于sbr改性瀝青和普通乳化瀝青。2.2 豎向荷載對層間粘結(jié)性能的影響研究豎向荷載對層間粘結(jié)性能的影響時(shí),豎向荷載分別為1.1mpa、0.9mpa、0.7mpa、0.5mpa和0.35mpa模擬標(biāo)準(zhǔn)軸載作用于路面上。粘層材料為super pcr改性乳化瀝,為了避免透層油灑布量對豎向荷載的影響,透層油灑布量分別為0.4kg/m2、0.6kg/m2、0.8kg/m2、1.0kg/m2、同一豎向應(yīng)力同一灑布量下三個(gè)平行試驗(yàn)取其平均值。經(jīng)試驗(yàn)檢測可知,當(dāng)豎向荷載相同時(shí),透層油灑布量小于1.0kg/m2,層間抗剪強(qiáng)度隨著透層油灑布量的增加而增加
7、,透層油灑布量大于最佳灑布量時(shí),層間抗剪強(qiáng)度基本沒有變化,原因可能是在一定的豎向荷載作用下,透層油灑布量過大其在層間起到粘結(jié)作用的同時(shí)也起到了潤滑作用;當(dāng)豎向應(yīng)力為0.35mpa、0.5mpa、0.7mpa時(shí),抗剪強(qiáng)度增幅比較明顯,之后隨著豎向荷載的增大抗剪強(qiáng)度增加幅度明顯減?。挥纱丝梢姡寒?dāng)作用于瀝青路面的豎向荷載過大時(shí),其層間抗剪強(qiáng)度主要由層間摩擦力提供,且當(dāng)豎向應(yīng)力增加到一定程度后,粘層油灑布量對層間抗剪強(qiáng)度的影響會逐漸減小。2.3 固含量對層間粘結(jié)性能的影響相同灑布量的乳化瀝青會因其固含量的變化而改變實(shí)際留在路面上的有效瀝青含量。為了進(jìn)一步研究固含量對瀝青面層間粘結(jié)性能的影響,本實(shí)驗(yàn)選用
8、25、45和60三種溫度,50%、55%、60%和65%四個(gè)固含量,粘結(jié)材料為super pcr改性乳化瀝青,灑布量為0.8kg/m2,豎向壓應(yīng)力為0.35mpa,每種工況做三個(gè)平行試件進(jìn)行剪切試驗(yàn)取其平均值。經(jīng)試驗(yàn)檢測可知,無論在25、45,還是60時(shí),層間抗剪強(qiáng)度隨著乳化瀝青固含量的增大逐漸呈現(xiàn)上升趨勢。但是固含量越高,瀝青乳化難度越大,施工時(shí)灑布需要的溫度越高,由試驗(yàn)結(jié)果可知,乳化瀝青中固含量增大沒有使抗剪強(qiáng)度呈相應(yīng)比例的提升。從經(jīng)濟(jì)和乳化瀝青制備的角度而言,建議施工時(shí)采用50%固含量的改性乳化瀝青,以便降低乳化瀝青制備難度及施工成本。2.4 層間污染對粘結(jié)性能的影響層間污染直接影響層間
9、粘結(jié)能力,因此研究了砂性土、油污對瀝青路面層間抗剪強(qiáng)度的影響。試件制作與以上試驗(yàn)統(tǒng)一,粘層材料為super pcr改性乳化瀝青,其灑布量為0.8kg/m2,的和油污(柴油)不同的污染程度分別用無污染、0.1kg/m2、0.2kg/m2、0.4kg/m2的污染量來表示。砂性土是磨細(xì)后均勻撒布的,試驗(yàn)溫度為25,豎向應(yīng)力為0.35mpa。經(jīng)檢測可知,泥土污染和油污染都會使層間抗剪強(qiáng)度下降,相同污染量下,油污比泥土污染更顯著。原因可能是:干燥的泥土顆粒分散在層間并沒有粘性,剪切過程中自由的土顆粒促使靜摩擦變成滑動摩擦,同時(shí)泥土顆粒還阻礙了上面層與粘層的粘結(jié),使得上、下面層之間的有效接觸面積減小,層間
10、抗剪強(qiáng)度下降。層間抗剪強(qiáng)度隨著泥土污染量的增加呈逐漸下降趨勢。油污多為柴油或機(jī)油,在本次試驗(yàn)中采用柴油作為油污。從其化學(xué)組成來分析,柴油與瀝青材料中飽和烴的成分相同,主要為烷烴和環(huán)烷烴。因此,柴油對瀝青材料具有很高的溶解力和滲透力,當(dāng)粘層受到柴油污染后,柴油便滲入粘層材料,使粘層材料中瀝青的油分含量增加,粘層材料粘度減小,從而層間抗剪強(qiáng)度降低。另外,油污進(jìn)一步阻礙上下兩層之間的粘結(jié),在層間不但沒有起到粘結(jié)作用反而起到一定的潤滑作用,導(dǎo)致層間抗剪強(qiáng)度大幅下降,0.2kg/m2的油污使抗剪強(qiáng)度下降了49.4%,等同于0.3kg/m2泥土達(dá)到的污染程度。3 結(jié)束語綜上所述,因?yàn)r青路面屬于分層施工的多層體系,必然會導(dǎo)致層間成為薄弱環(huán)節(jié)。若路面層間粘結(jié)不好,將對傳遞豎向及層間剪力造成嚴(yán)重影響,甚至?xí)霈F(xiàn)層間滑動現(xiàn)象,從而加速疲勞破壞。目前,在瀝青路面層間結(jié)合研究中,有關(guān)層間粘結(jié)試驗(yàn)的方法多種多樣,且粘層材料對層間抗剪性能等均會造成不同程度的影響,為此,必須充分掌握瀝青路面層間粘結(jié)性能,提高層間粘結(jié)強(qiáng)度,只有這樣才能最大限度保證路面質(zhì)量。參考文獻(xiàn)1賴輝.剛性基層瀝青路面層間粘結(jié)技術(shù)研究d.重慶交通大學(xué),2011.2李改.級配碎石基層與瀝青混合
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