预制沥青路面超薄层层间黏结特性研究

预制沥青路面超薄层层间黏结特性研究

赵宁

（重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074）

摘 要：开发一种预制沥青路面超薄层，针对网状裂缝有很好的修复效果，为路面修补提供新思路。基于直剪试验研究黏层油类型及撒布量对层间抗剪强度的影响，优选黏层油类型及确定最佳撒布量，通过方差分析研究温度和加载速率对层间黏结失效的影响，结果表明：最佳黏层油为SBS改性沥青，最佳洒布量为0.9kg/m2；相较于加载速率，温度对层间抗剪强度的影响更为显著；

关键词：道路工程；预制超薄层；黏层油；抗剪强度

引言

裂缝病害是沥青路面最常见的病害之一，因裂缝扩展、水分下渗等引起其他病害将会严重影响路面的使用寿命。

李汝凯等[1]优选了一种复合型防裂材料——DZFH型道路抗裂贴；周刚等[2]研究了经编复合聚酯防裂布防治复合式路面反射裂缝的作用效果；杨艳等[3]研制了土工布全向拉伸试验装置进行试验，发现在不同拉伸条件下，土工布的变形特性差异较大；

鉴于此，笔者团队新开发了一种预制沥青路面超薄层，该超薄层是由“抗滑层+防水粘结层+土工布”组合而成，修补网状裂缝非常方便，还能提高沥青路面的抗滑性能.

一、试验原材料与试验方法

（一）试验原材料

1.抗滑骨料

抗滑骨料选择粒径在2～4mm范围内的玄武岩.

2.改性乳化沥青粘结剂

采用的粘结材料为SBS改性乳化沥青。

3.土工材料

土工材料选择的是无纺聚酯纤维布。

（二）预制可卷曲沥青路面超薄层结构设计

将聚酯玻纤布平整铺开，后将改性乳化沥青均匀铺洒在聚酯玻纤布上面，最后将玄武岩骨料均匀撒布于粘结料中，待粘结剂形成一定强度后将多余的骨料用刷子清除。

（三）试验方法

第一组试验乳化沥青、70号基质沥青、SBS改性沥青三种，洒布量优选范围为0.3～1.5kg/m2，以确定最佳黏层油类型和最佳洒布量；第二组试验采用选出的黏层油类型及洒布量成型试件，环境箱中设置恒定温度对试件保温3h后，采用万能试验机进行直剪试验，待试件在土工布与沥青混合料试件间产生剪切破坏，得到荷载-位移曲线，进而计算抗剪强度。

（四）层间黏结性能评价指标

根据荷载-位移曲线可得到抗剪强度τ按式（1）计算；

                               （1）

式中：F为峰值荷载，N；D为试件直径，mm。

二、试验结果与分析

（一）不同影响因素对层间黏结性能的影响

图1  层间抗剪强度随黏层油洒布量增加的变化曲线

从图1中可以看出：

1）从抗剪强度来看，基质沥青和SBS改性沥青试验组的黏结性能优于乳化沥青试验组，而SBS改性沥青略优于基质沥青；

2）随着洒布量的增加，不同类型黏层油对应的抗剪强度值呈现先升高后下降的趋势.

（二）层间抗剪强度影响因素方差分析

使用SBS改性沥青（洒布量0.9kg/m2）作为黏层油成型试件.通过直剪试验得到在不同试验温度和加载速率下的层间抗剪强度，结果如表1所示.

表1  不同试验条件组合下铺装层试件层间抗剪强度

由表1可知，随着试验温度升高或加载速率降低，层间抗剪强度值呈现下降趋势， 60℃，1.0mm/min试验条件组合下得到的抗剪强度平均值最小；-20℃，50mm/min试验条件组合下得到的抗剪强度平均值最大，两者相差近16倍，表明当土工布夹层服役过程所处工况不同时，其抵抗黏结失效的能力有很大差别.

对表1中试验结果进行方差分析以判定温度和加载速率对层间抗剪强度影响作用是否显著，结果见表2.

表2  层间抗剪强度结果方差分析

由表2可知，温度和加载速率的显著性概率 Sig.值均小于0.05，表明在95%的置信水平下两因素对层间抗剪强度结果的影响均是显著的；同时温度对应的F值远大于加载速率对应的F值，表明温度对层间抗剪强度的影响更为显著.

三、结论

（1）SBS改性沥青的黏结效果要好于基质沥青和乳化沥青.随着黏层油洒布量的增加，层间黏结性能均表现出先上升后下降的趋势。

（2）试验温度和加载速率均会显著影响含土工布夹层试件的层间抗剪强度，相较于加载速率，试验温度对层间抗剪强度的影响更为显著.

参考文献

[1]李汝凯, 刘秘强, 周刚, 王火明, 张振涛. DZFH新型道路抗裂贴防反射裂缝性能研究[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版), 2017, 36(10): 51-55.

[2]周刚, 李汝凯, 王火明, 李文辉. 经编复合聚酯玻纤布防反射裂缝性能试验[J]. 中国公路学报, 2016, 29(02): 16-22.

[3]杨艳, 代长慧, 沈昊, 等. 无纺土工布拉伸特性对比试验研究[C]. //第五届全国环境岩土工程与土工合成材料会议论文集. 2018:843-849.

基金项目：重庆交通大学研究生科研创新项目资助；项目编号：2021S0003

作者简介：赵宁（1998-），男，汉族，山东临沂人，重庆交通大学硕士研究生，研究方向：道路新材料