瀝青路面黏層與基層結(jié)合強(qiáng)度的研究與分析

田剛

（深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東深圳 518000）

1 引言

黏層的作用是將上部瀝青層與下部基層有效連接起來(lái)，使之成為整體。 黏層能夠平衡上部瀝青層與下部基層的變形差異，從而減少瀝青層的應(yīng)力集中和裂紋的形成，分擔(dān)交通荷載，將荷載傳遞到基層，保證路面的承載能力和穩(wěn)定性。 此外，還能防止水分滲透到基層中，減少水分引起的變形和破壞，提供路面的摩擦阻力，增強(qiáng)車(chē)輛的行駛穩(wěn)定性和安全性。 黏層與基層之間的交互作用受多種因素的影響，包括黏結(jié)劑的性質(zhì)、基層表面的狀態(tài)、施工工藝和環(huán)境條件等。 因此，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，需要選擇合適的黏結(jié)劑和基層處理方法，并采用科學(xué)的施工工藝，以確保黏層與基層之間良好的結(jié)合。

2 分析瀝青路面黏層與基層結(jié)合強(qiáng)度的因素

2.1 瀝青的質(zhì)量

瀝青質(zhì)量直接決定路面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性， 優(yōu)質(zhì)的瀝青能夠提供良好的黏結(jié)性和抗剪強(qiáng)度， 使路面在面臨交通載荷、環(huán)境侵蝕和時(shí)間老化等多重壓力下，仍能保持穩(wěn)定的性能，減少破壞、開(kāi)裂和其他形式的病害。 瀝青應(yīng)具有適當(dāng)?shù)酿ざ群土鲃?dòng)性，適宜的硬度和彈性，以便于在施工中均勻地涂布在基層上，形成牢固的黏層，同時(shí)適應(yīng)不同交通條件和環(huán)境變化，抵抗車(chē)輛的壓力和環(huán)境的侵蝕。 然而，瀝青的質(zhì)量受多種因素影響，如原材料的選擇、生產(chǎn)過(guò)程的控制，以及運(yùn)輸和儲(chǔ)存條件等。 因此，在施工前需要對(duì)瀝青的黏度、硬度、彈性和耐老化性等進(jìn)行全面的測(cè)試和分析[1]。

2.2 施工技術(shù)

瀝青路面黏層與基層結(jié)合強(qiáng)度的確立與維持在很大程度上依賴(lài)于施工技術(shù)的高低。 在材料選擇上，不僅瀝青的質(zhì)量要有保證，其他輔助材料，如黏合劑、填充物也需要具有相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；使用先進(jìn)、精確的設(shè)備能更好地保證施工質(zhì)量，提高路面黏層與基層的結(jié)合強(qiáng)度； 工藝流程的執(zhí)行也需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，正確的施工順序、合理的施工時(shí)間、規(guī)范的施工步驟都可以提高瀝青路面黏層與基層的結(jié)合強(qiáng)度。

2.3 基層材料的種類(lèi)和質(zhì)量

基層是路面結(jié)構(gòu)的核心部分，需要承受交通載荷，提供路面的穩(wěn)定性，并與瀝青黏層牢固結(jié)合。 基層的常用材料包括碎石、碎磚、沙石、土壤等，不同的基層材料有不同的物理和力學(xué)性質(zhì)，例如，粒度分布均勻、稠度適中的基層材料可以提供良好的承載能力和穩(wěn)定性，提高路面的結(jié)合強(qiáng)度。 此外，基層材料的質(zhì)量也是影響結(jié)合強(qiáng)度的重要因素， 質(zhì)量好的基層材料具有良好的耐久性，能夠在各種環(huán)境條件下保持其性能，而質(zhì)量差的基層材料可能會(huì)在交通載荷或環(huán)境因素的作用下導(dǎo)致破碎、壓實(shí)不足、水分過(guò)多等問(wèn)題，降低路面的結(jié)合強(qiáng)度。 因此，選擇質(zhì)量好的基層材料，如無(wú)機(jī)物含量高、顆粒形狀好、水分含量適中的材料，對(duì)提高路面結(jié)合強(qiáng)度至關(guān)重要。

3 瀝青路面黏層與基層結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)試方法

3.1 拉伸結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試

拉伸結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試是通過(guò)模擬實(shí)際的交通載荷來(lái)測(cè)量黏層與基層在受到拉力時(shí)的抵抗能力。 將待測(cè)的瀝青路面樣品放置在特定的測(cè)試設(shè)備中， 通過(guò)設(shè)備的應(yīng)用在黏層和基層之間施加一定的拉力，逐漸增大拉力直到樣品發(fā)生斷裂，測(cè)量達(dá)到斷裂點(diǎn)時(shí)的拉力和樣品橫截面積，計(jì)算出結(jié)合強(qiáng)度的值。 拉伸結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)果直觀、易于理解，并且可以反映出瀝青路面在實(shí)際使用中可能遭受的各種力的作用下，黏層與基層的結(jié)合強(qiáng)度。 但是也有其局限性，可能無(wú)法完全模擬實(shí)際的道路環(huán)境和交通條件， 且受到測(cè)試設(shè)備精度和操作人員技術(shù)水平的影響。 拉伸結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試在道路工程中有著廣泛的應(yīng)用， 工程師們可以通過(guò)對(duì)比不同瀝青品種在相同條件下的拉伸結(jié)合強(qiáng)度來(lái)選擇性能更好的瀝青， 或者通過(guò)改變?yōu)r青混合料的配比，觀察其對(duì)拉伸結(jié)合強(qiáng)度的影響，以?xún)?yōu)化混合料的配比[2]。

3.2 破壞性測(cè)試

破壞性測(cè)試方法的主要特點(diǎn)是通過(guò)直接或間接施加荷載，使瀝青路面樣品發(fā)生破壞，測(cè)量出黏層與基層在極限狀態(tài)下的結(jié)合強(qiáng)度，可以對(duì)路面在極端條件下的性能有清晰認(rèn)識(shí)，為路面設(shè)計(jì)和施工提供重要的參考數(shù)據(jù)。 在破壞性測(cè)試中，通常會(huì)使用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備和方法，如落錘沖擊試驗(yàn)、壓實(shí)試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)等，對(duì)瀝青路面樣品施加外力，模擬實(shí)際道路在交通載荷、 環(huán)境條件等因素作用下可能出現(xiàn)的各種破壞形式，如壓縮、拉伸、彎曲、沖擊等，測(cè)量出黏層與基層在這些破壞形式下的結(jié)合強(qiáng)度。 在實(shí)施破壞性測(cè)試時(shí)，其關(guān)鍵在于如何準(zhǔn)確地測(cè)量出破壞發(fā)生時(shí)的力和樣品的尺寸， 以計(jì)算出結(jié)合強(qiáng)度的值。 因此，需要使用高精度的測(cè)量設(shè)備和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮鞒绦颍源_保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。 而且，破壞性測(cè)試會(huì)消耗大量的樣品， 因此， 還應(yīng)考慮到樣品的代表性和可得性。 雖然破壞性測(cè)試可以提供有關(guān)瀝青路面黏層與基層結(jié)合強(qiáng)度的重要信息，但存在局限性。 破壞性測(cè)試由于其具有破壞性，可能無(wú)法用于對(duì)在用道路的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估。 因此，破壞性測(cè)試通常只作為路面設(shè)計(jì)和施工的一種輔助方法， 而非唯一的評(píng)估方法。

4 瀝青路面黏層與基層結(jié)合強(qiáng)度的改進(jìn)方法

4.1 高性能瀝青的應(yīng)用

傳統(tǒng)的道路工程中通常使用普通的石油瀝青， 其性能往往受到原油品質(zhì)、提煉工藝等因素的限制，黏結(jié)性和耐久性不能滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的道路性能要求。 與之相比，高性能瀝青則通過(guò)特殊的制備工藝，如高溫聚合、改性劑添加等提高其性能指標(biāo)。 例如，SBS 改性瀝青具有優(yōu)異的黏結(jié)性、耐老化性和耐疲勞性，能有效提高路面的結(jié)合強(qiáng)度和耐久性。 高性能瀝青的應(yīng)用不僅能提高路面的結(jié)合強(qiáng)度， 還有助于提高路面的其他性能，例如，由于其優(yōu)良的耐疲勞性和耐老化性，可以顯著延長(zhǎng)路面的使用壽命，減少道路的維修和養(yǎng)護(hù)成本。 此外，高性能瀝青通常具有更好的黏附性和防水性， 能有效防止雨水侵蝕和凍融損傷，提高路面的安全性和舒適性。 然而，高性能瀝青的制備工藝相對(duì)復(fù)雜，成本較高，可能影響其在大規(guī)模道路工程中的應(yīng)用，且最終呈現(xiàn)出的性能與其配方、制備工藝、施工工藝等多種因素有關(guān)，需要進(jìn)行細(xì)致的研究和優(yōu)化。

4.2 黏合劑的選擇和使用

黏合劑是瀝青和基層之間的橋梁， 可以形成穩(wěn)定且連續(xù)的結(jié)構(gòu)，提高瀝青路面的整體性能和耐用性。 黏合劑的種類(lèi)和性能直接影響瀝青路面黏層與基層的黏結(jié)強(qiáng)度。 高效的黏合劑不僅應(yīng)具有良好的濕潤(rùn)性，能充分濕潤(rùn)基層材料的表面，增加黏結(jié)面的接觸面積，從而增強(qiáng)結(jié)合力，還應(yīng)具有優(yōu)異的耐久性，能夠在道路使用過(guò)程中抵御各種環(huán)境和交通載荷的影響，保持良好的黏結(jié)性能。 黏合劑的使用量需要恰到好處，過(guò)多的黏合劑可能會(huì)形成滑移面，降低結(jié)合強(qiáng)度，而黏合劑過(guò)少則可能導(dǎo)致黏結(jié)面的接觸面積不足，無(wú)法形成有效的結(jié)合。 在適當(dāng)?shù)臈l件下使用黏合劑可以保證黏合劑的良好涂布和固化，同時(shí)， 黏合劑與基層和瀝青材料的相容性也是需要考慮的重要因素。

4.3 基層材料的改良

基層材料通常由不同的骨料（如沙、石等）和黏結(jié)材料（如水泥、瀝青等）組成，材料的種類(lèi)、比例和處理方法都會(huì)影響基層的性能。 對(duì)基層材料的改良主要包括兩方面：（1）優(yōu)化材料的組成和結(jié)構(gòu)， 如改變骨料的種類(lèi)和比例， 引入新型黏結(jié)材料，或采用特殊的制備和施工方法；（2）引入改良劑，如添加纖維、礦物粉、改性瀝青等，以改善基層的物理和機(jī)械性能。

在材料組成和結(jié)構(gòu)方面，可以根據(jù)實(shí)際需求，選擇不同的骨料和黏結(jié)材料，如采用更硬的骨料可以提高基層的耐磨性；選擇更黏的黏結(jié)材料可以增強(qiáng)基層的抗剪強(qiáng)度。 適當(dāng)?shù)墓橇媳壤梢员ＷC基層的均勻性和密實(shí)性， 采用特殊的制備和施工方法，如機(jī)械穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定或熱混合等，可以改善基層的性能。 在引入改良劑方面，可以根據(jù)基層的性能需求，選擇不同的改良劑。 例如，添加纖維可以提高基層的抗裂性和彈性；添加礦物粉可以提高基層的抗壓強(qiáng)度和硬度[3]。 此外，還可以通過(guò)科學(xué)的配方設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化， 實(shí)現(xiàn)多種改良劑的協(xié)同作用，以提高基層的綜合性能。

4.4 壓實(shí)方法的改進(jìn)

壓實(shí)過(guò)程是瀝青路面施工中的重要步驟， 通過(guò)對(duì)瀝青混合料進(jìn)行壓實(shí)，能夠使其在路面上形成密實(shí)、均勻、光滑的覆蓋層，同時(shí)也能保證其與基層之間的良好結(jié)合，提高路面的承載能力和使用性能。 不同類(lèi)型的瀝青混合料、基層材料和施工條件對(duì)壓實(shí)設(shè)備和參數(shù)的需求是不同的。 例如，較硬的混合料需要使用壓實(shí)力更大的壓路機(jī)； 較軟的混合料可能需要使用壓實(shí)速度更快的壓路機(jī)。 壓實(shí)參數(shù)，如壓實(shí)次數(shù)、壓實(shí)速度、壓實(shí)壓力等，也要根據(jù)混合料的性質(zhì)和施工條件進(jìn)行精確調(diào)整。在壓實(shí)過(guò)程中，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的質(zhì)量監(jiān)控，如通過(guò)采集和分析壓實(shí)設(shè)備的工作參數(shù)、路面的平整度、混合料的密度等信息，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正問(wèn)題。 根據(jù)天氣、 環(huán)境和施工條件的變化，對(duì)壓實(shí)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，以保證壓實(shí)質(zhì)量。 此外，引入新的壓實(shí)技術(shù)和方法也是提高壓實(shí)效果的有效途徑： 采用智能壓實(shí)技術(shù)可以自動(dòng)調(diào)整壓實(shí)設(shè)備的工作參數(shù)， 提高壓實(shí)的精確性和一致性； 采用熱態(tài)壓實(shí)技術(shù)能使混合料在高溫狀態(tài)下被壓實(shí)，從而提高其流動(dòng)性和塑性，改善壓實(shí)效果；采用潮濕壓實(shí)技術(shù)可以保持基層材料的適度濕潤(rùn)， 增強(qiáng)其與混合料的結(jié)合力，提高路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

4.5 黏層施工的特殊技術(shù)

紅外線掃描和熱成像技術(shù)在黏層施工中扮演著重要的角色。 黏層施工的質(zhì)量往往受到溫度控制的影響，因此，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)黏層的溫度分布。 紅外線掃描和熱成像技術(shù)可以精確地檢測(cè)出黏層在施工過(guò)程中的溫度分布， 幫助工程師判斷施工過(guò)程是否在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下進(jìn)行，若溫度過(guò)高或過(guò)低，可以及時(shí)調(diào)整施工方法或設(shè)備，從而提高施工質(zhì)量和效率。 GIS 和GPS 等地理信息技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精確的施工導(dǎo)航， 即使在復(fù)雜的地形和環(huán)境下也能準(zhǔn)確進(jìn)行施工。 同時(shí)，地理信息技術(shù)也可以用于精確的質(zhì)量控制。例如，通過(guò)GPS 記錄施工機(jī)械的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡，然后利用GIS 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以評(píng)估施工質(zhì)量和效率，提高施工質(zhì)量、施工效率，從而降低施工成本。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述， 對(duì)瀝青路面黏層與基層結(jié)合強(qiáng)度的研究與分析對(duì)提高路面的質(zhì)量和可靠性具有重要意義。 未來(lái)的研究可以進(jìn)一步深入探討結(jié)合強(qiáng)度的影響因素和測(cè)試方法， 并結(jié)合工程實(shí)踐，不斷改進(jìn)施工工藝和質(zhì)量控制措施，進(jìn)一步提升瀝青路面黏層與基層結(jié)合強(qiáng)度的水平， 推動(dòng)路面工程的可持續(xù)發(fā)展，為保證公路交通安全做出貢獻(xiàn)。