不粘轮乳化沥青粘层在高速公路养护工程中应用评价

王海艳

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摘要：本文以抗剪强度和抗拉强度作为沥青路面层间粘结状态的评价指标，分析不同乳化沥青对沥青路面层间粘结状态的影响，通过在高速公路养护工程中实际应用，验证了高性能不粘轮乳化沥青的使用性能，并进行了社会和经济效益的分析。结果表明∶高性能不粘轮乳化沥青的层间粘结效果明显优于SBS改性乳化沥青和普通乳化沥青;高性能不粘轮乳化沥青在起到不粘轮效果的同时，可提供很高的路面结构层间粘结力;高性能不粘轮乳化沥青在新铺路面上的粘结效果比铣刨路面好;高性能不粘轮乳化沥青具有很好的经济效益和社会效益，推广应用前景广阔。

关键词：乳化沥青；粘层；养护工程；不粘轮；附着力拉拔强度；

前言

层间粘结的优劣是影响路面使用寿命的重要因素之一，若层间粘结不好，会破坏路面结构的整体性，降低路面结构的整体抗力，导致路面层间滑移或拥包、车辙等病害发生，降低路面的使用寿命。为避免或减少这些现象发生，在路面施工中，常采用在相邻结构层间喷洒粘层乳化沥青的方法，使路面多层组合体系具有良好的结构承载能力和耐久性。

一、原材料选择及性能指标

1.为了对比高性能不粘轮乳化沥青与常规乳化沥青的性能区别，选取高性能不粘轮乳化沥青、普通乳化沥青和SBS改性乳化沥青进行对比研究，三种乳化沥青的检测指标如表1所示。

2.层间粘结性能评价

（1）路面结构组合

结合山东省目前常用的"4cmSMA-13＋乳化沥青粘层+6cmAC-20"的沥青路面结构组合，分析不同乳化沥青材料对层间粘结状态的影响。采用该路面结构组合进行室内模拟试验，如图1所示。

（2）试验评价方法

剪切试验是目前评价沥青路面结构层间粘结性能的主要方法，但该试验方法不能反映路面结构在车辆竖向荷载的抗拉拔性能，因此本文选择斜面剪切试验和拉拔试验，并对沥青路面结构在受力状态下的剪应力和拉应力进行相关性分析。并根据相关文献研究和工程实践经验，本文选择乳化沥青用量和层间污染作为研究沥青路面结构层间粘结性能的因素。剪切试验采用40°斜面夹角，加载速度为2mm/min，试验数据通过应力和位移传感器采集和记录，剪应力通过最大荷载值计算，计算公式如下∶

t=sin（40°）xF/S

式中∶S为试件剪切截面积，为7.85×10~3m²。拉拔试验采用环氧树脂作为粘结材料，采用万能试验机进行拉拔试验，加载速度为20mm/min。

（3）层间粘结性能试验

不同种类的乳化沥青分别采用4种乳化沥青用量，按照固含量折算成纯沥青用量分别为0.2kg/m²、0.4kg/m²、0.6kg/m²、0.8kg/m²，进行剪切试验和拉拔试验。由试验结果可知，随着乳化沥青用量的增大，三种乳化沥青的层间剪应力和拉应力均出现先增大后减小的趋势，在乳化沥青用量为0.4kg/m²时达到峰值，故0.4kg/m²为最佳乳化沥青用量，此时路面结构层间粘结性能最优。在相同的乳化沥青用量下，三种乳化沥青的层间剪应力和拉应力的大小顺序为∶高性能不粘轮乳化沥青>SBS改性乳化沥青>普通乳化沥青。数据表明，采用高性能不粘轮乳化沥青作为粘结材料时，其层间粘结效果明显优于SBS改性乳化沥青和普通乳化沥青，是一种性能可靠的层间粘结材料。

二、工程应用

1.施工方案

高性能不粘轮乳化沥青分别在荷关高速、青银高速夏津段和潍莱高速养护维修项目进行了应用。施工方案有两种∶方案一为铣刨4cmSMA-13上面层后喷洒高性能不粘轮乳化沥青，然后回铺4cmSMA-13;方案二为铣刨4cmSMA-13上面层和6cmAC-20中面层，回铺6cmAC-20后喷洒高性能不粘轮乳化沥青，然后回铺4cmSMA-13。

2.施工技术要求

施工环境。当存在大风、大雾、降雨、环境温度低于10℃等情况下，不得洒布不粘轮乳化沥青。下卧层表面清理。在乳化沥青洒布施工前，对路缘石等相应结构物进行防污染覆盖措施，采用清扫车或人工将下卧层表面杂物清除干净，并用森林灭火器等清扫设备吹净表面浮灰，下卧层保持坚实、稳定、平整、干净和干燥。喷洒施工。按照设定洒布量要求进行喷洒施工，根据工作面处理情况，适当增加洒布量，确保喷洒后表面完全覆盖。洒布温度∶不粘轮乳化沥青属于改性乳化沥青范畴，洒布温度严格控制在60℃-80℃之间，防止因温度过高导致乳化沥青破乳堵塞沥青泵。为保证路面喷洒时形成重叠，乳化沥青喷洒管与路表面形成30度角并控制喷洒高度。喷洒时，需做到不流淌，不在局部形成淤积，对于喷洒过量处，应人工刮除。洒布施工结束后，采取防污染措施，禁止一切车辆和行人通行，表干控制以手触摸不粘附为准。

3.现场检测

破乳时间。从三条高速公路养护项目的喷洒情况来看，高性能不粘轮乳化沥青的破乳时间为30~40min。粘轮情况。待高性能不粘轮乳化沥青破乳后，用手触摸无粘手现象。在遭受料车碾压后，车轮上没有沥青且不产生拉丝现场，粘层沥青没有被带走，而是产生一条很深的车轮痕迹。由此说明不粘轮乳化沥青破乳后，不会发生粘轮，可有效保护粘层免受摊铺设备和运输车辆破坏。附着力拉拔强度。待高性能不粘轮乳化沥青破乳后，进行附着力拉拔试验检测。从附着力拉拔试验检测数据来看，方案二的附着力拉拔强度要高于方案一，这说明铣刨工作面的沟槽和平整度对试验结果造成了影响。因此，为保证路面结构的层间粘结效果，高速公路养护工程中应特别注意铣刨环节的精细化。

三、措施

1.透层油的作用机理

透层油施工之后，会在水泥碎石基层上有一定深度的渗透，该深度—般为5～10mm，在渗透深度上，是由有机物质（沥青）填充了无机结合料的表面空隙，形成了特殊的结构层．我们称之为偶合层。偶合层由于有机物质（沥青）的介入．使之与柔性路面的粘结效果很好，符合规范要求．而偶合层本身就是半刚性路基的一部分，彻底解决了柔性路面与半刚性路基的粘结问题。由于粘结问题的解决.透层油的作用可归纳为如下几点。

2.提高路面结构承载力

我们知道，在荷载作用下，柔性材料组成的路面只起到了传递荷载和抗形变的作用，而起到承受荷载、抗压的是路基。由此可知，路面在连续性很好的情况下，厚度越大，其抗形变效果越好。偶合层是在半刚性路基材料中加入了柔性材料。其粘韧性比路基要好的多，具有一定的抗形变能力，这相当于增加了柔性材料结构层的厚度，对提高路面的抗形变能力起到了一定作用。

3.提高结构体系的连续性

为满足承受荷载的要求，路面应在级配、结构上为连续整体，由于施工工艺的限制，路面结构不得不设计为多层次组合体系，不可避免地出现了层与层之间的断面，由荷载下的受力分析可以看出，这种断面对路面的影响是极其恶劣的。在平衡荷载作用下，（荷载静止或匀速运动）荷载作用力在结构层内是扇形分布，在受力范围内的每一点的受力都可以理解为两个力∶一个是压力，一个是水平向上的拉力。但在断面处.由于没有很好的连续．形成了层间相对滑动，水平拉力被吸收．使上下两层受力存在差异形成横向位移．从而产生车辙等病害。当荷载（车轮）起步或刹车时，径向结构层中主要存在剪切力．但断面处由于没有很好的连续，剪切应力在断面处被吸收．使上、下层面受力出现差异．产生径向的相对移动，从而出现层间剥落，拥包等病害。层间处理后，连续性得到了改善．沥青混凝土各层间得到了很好的粘结，柔性路面与半刚性路基之间由于引入了特殊结构层——偶合层，粘结效果也比较理想，因此．多层次结合结构体系得到了很好的层间粘结．具有了很好的整体连续性，在很大程度上提高了对荷载的结构承载力，消除了病害隐患。

结束语

综上，高速公路养护维修工程的应用效果表明∶高性能不粘轮乳化沥青可以起到不粘轮的效果，保护粘层免受施工破坏;高性能不粘轮乳化沥青有很高的附着力，可保证路面结构层间粘结∶高性能不粘轮乳化沥青在新铺路面上的粘结效果比铣刨路面好。

参考文献：

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[2]杨闯,张敬义,黄婉利.乳化硬质沥青的制备及其在粘层油中的性能评价[J].石油沥青,2017,31(1):64-67.