不同結構的橡膠瀝青碎石封層設計參數研究

邸廣通

（廊滄高速公路廊坊建設管理處 廊坊市 065000）

不同結構的橡膠瀝青碎石封層設計參數研究

邸廣通

（廊滄高速公路廊坊建設管理處 廊坊市 065000）

以層間抗剪性能為設計指標，進行橡膠瀝青碎石封層不同結構、瀝青撒布量、碎石撒布量等設計參數的確定。通過合理設置正交試驗，在大量減少實驗量的基礎上，得出不同結構下的橡膠瀝青碎石封層均具有良好的層間結合效果，但雙層封層的效果要更優。本研究不但確定了不同結構橡膠瀝青碎石封層的設計參數，而且可為橡膠瀝青碎石封層規范的制訂提供很好的數據參考。

橡膠瀝青碎石封層；參數；層間抗剪力

瀝青碎石封層是應用廣泛的道路預防性養護方式之一，橡膠瀝青以其優良的改性性能及經濟效益而迅速得到廣泛應用。結合橡膠瀝青特有的抗疲勞、耐水損、抗老化性能，將橡膠瀝青應用于碎石封層應該具有很好的抗反射裂縫及加強層間粘合作用。但由于國內缺乏相關橡膠瀝青碎石封層的設計施工規范，橡膠瀝青碎石封層的設計大都參照原有的瀝青碎石封層設計。因此本文主要針對不同結構及瀝青撒布量、碎石撒布量的橡膠瀝青碎石封層參數進行研究，為橡膠瀝青碎石封層的設計提供良好的理論依據與數據支持，進一步推進橡膠瀝青碎石封層規范的制訂。

1　設計參數的確定

研究中選用的橡膠瀝青為90#基質瀝青通過摻加30目內摻25%的橡膠粉改性而成。以抗剪性能作為封層的設計參數指標。首先預制試件尺寸為300mm×300mm×50mm的C40水泥混凝土板，成型40min后為增加面板的接觸性將混凝土板表面拉毛，待試件養護7d后放入300mm×300mm×100mm的模具內，先在其上鋪撒橡膠瀝青碎石封層，再用輪輾儀成型AC-25瀝青混凝土板。待試件成型12h后脫模并在成型好的板上鉆取直徑10cm的芯樣做剪切實驗。

1.1封層結構的選取

為了直觀反映不同結構形式的橡膠瀝青碎石封層抗剪性能，我們選取三種類型的碎石封層。分別為單層碎石封層（碎石粒徑為9.5～13.2mm），雙層碎石封層（第一層粒徑9.5～13.2mm，第二層粒徑2.36～4.75mm），倒裝封層（第一層粒徑2.36～4.75mm，第二層粒徑9.5～13.2mm）。三種形式的結構示意圖如圖1所示。

1.2正交試驗設計

由剪切強度理論可知，層間抗剪強度主要取決于碎石的嵌擠力及瀝青的粘聚力。因此瀝青與碎石的用量將極大地影響到層間的抗剪性能。本文就是通過測定不同瀝青碎石用量下的抗剪強度來評價封層質量，來選出最佳封層結構及配比。而實驗涉及的變量及水平因素如果全部考慮進去進行實驗的話，試驗量將會非常巨大，為了解決這個問題我們對雙層碎石封層結構通過設計L9（3，4）正交試驗（即4個變量，3組平行試驗）來進行代表性組合的實驗，并找出最優的組合。三種結構的碎石封層材料用量表見表1。

表1　三種碎石封層結構的材料用量表

1.3數據統計

三種碎石封層20℃下剪切試驗結果統計表分見表2、表3、表4。

表2　單層碎石封層抗剪性能數據表

1.4結果分析

由表2、表3、表4可知，單層橡膠瀝青碎石封層的碎石∶瀝青用量=14∶2.6時，抗剪強度達到最大的0.363MPa；雙層橡膠瀝青碎石封層的第一層瀝青用量2.4kg/m2，第一層碎石用量12kg/m2，第二層瀝青用量2.2kg/m2，第二層碎石用量11kg/m2時，抗剪強度達到最大值0.602MPa；倒裝橡膠瀝青碎石封層的第一層瀝青用量2.4kg/m2，第一層碎石用量11kg/m2，第二層瀝青用量2.0kg/m2，第二層碎石用量12kg/m2時，抗剪強度達到最大值0.646MPa。雙層瀝青碎石封層的抗剪強度明顯大于單層碎石封層的抗剪強度，提高程度接近80%；使用倒裝瀝青碎石封層的抗剪效果略優于雙層瀝青碎石封層的抗剪效果。

由表2知，對于單層瀝青碎石封層，當瀝青用量為2.4kg/m2時，碎石用量增大而引起抗剪強度的減小，說明碎石是過量的；當瀝青用量為2.8kg/m2時，碎石用量增大而引起抗剪強度的增大，說明瀝青是過量的。對四項影響因素而言，極差越大說明對層間抗剪的影響越大，對雙層瀝青碎石封層而言，各因素對層間抗剪力的影響程度依次為：第一層瀝青＞第一層碎石＞第二層碎石＞第二層瀝青；對倒裝瀝青碎石封層而言，各因素對層間抗剪力的影響程度依次為：第一層瀝青＞第二層碎石＞第二層瀝青＞第一層碎石。由表3與表4的對比分析知：兩者都是第一層瀝青的影響是最大的，說明第一層瀝青對層間的粘結力影響效果明顯，而倒裝碎石封層比雙層碎石封層的最大抗剪強度高，通過第二影響因素可知倒裝封層在提供足夠瀝青與板間粘結的同時，在上層撒布粒徑較大的碎石，使得碎石能較好地嵌入上部面層小粒徑碎石中，增加了層間嵌擠力。

表3　雙層碎石封層抗剪性能數據表

表4　倒裝碎石封層抗剪性能數據表

總體來說，當碎石過量時，碎石間瀝青膜的厚度變薄導致碎石與瀝青間的粘結性降低，同時因為缺乏足夠的自由瀝青導致面層無法與混凝土板形成一個統一的整體，瀝青的缺乏導致粘結性不足而使抗剪強度降低；當瀝青過量時，多余的瀝青起到了潤滑作用，導致粘結面易于側滑而使抗剪強度過低。所以，無論采用何種結構的碎石封層都需確定合理的瀝青及碎石用量。

2　結論

瀝青碎石封層已經是一種應用比較成熟的道路預防性養護技術。但橡膠瀝青碎石封層的應用尚淺，通過實驗研究可知各種結構的橡膠瀝青碎石封層均能滿足不同層位連接的功能，但也能得出兩層瀝青碎石封層效果更優的結論。使用雙層瀝青碎石封層可以很好地延長路面壽命，減少通車運營后的養護工作。需要注意的是第一封層施工結束后開放交通兩周再進行第二封層的施工，可大大提高雙層瀝青碎石封層的質量。倒裝瀝青碎石封層如果第一層使用較小粒徑的碎石將導致上層較大粒徑的碎石較難嵌入，這種情況下可以適當提高第一層碎石的粒徑，為第二層碎石提供一個很好的粘附層?？偟膩碚f，由于橡膠瀝青碎石封層具有很好的層間粘結性、良好的防水性、優異的抗反射裂縫性能及較好的耐久性，具有很好的應用前景。

［1］ 李智明.橡膠瀝青在瀝青路面碎石封層中的應用研究［D］.大連：大連理工大學，2013.

［2］ 楊蕓波.橡膠瀝青碎石封層的應用技術［J］.內蒙古科技與經濟，2008（10）.

［3］ 王科，于明明.橡膠瀝青碎石封層設計及性能試驗研究［J］.交通標準化，2011（12）.

［4］ 霍廷軍.基于斜向剪切試驗橡膠瀝青碎石封層配合比設計方法［J］.公路工程，2015（8）.

Research on Design Parameters for Rubber Asphalt Chip Sealwith Different Structures

DI Guang-tong
（Langfang Construction Management Office for Langcang Expressway，Langfang 065000，China）

Taking shearing strength at intersection as the design objective，design parameters like different structures of rubber asphalt chip seal，asphalt spreading volume，chip spreading volume and so on are determined. Through reasonably setting up orthogonal test，basing on reducing a large number of test，good combination effect at intersection of rubber asphalt chip seal under different structures is obtained.But the effect of double-layer seal is superior.Not only the design parameters of rubber asphalt chip seal with different structures are determined，but also good data reference for the establishment of rubber asphalt chip seal standard are provided.

Rubber asphalt chip seal；Parameters；Shearing resistance at intersection

U416.21

A

1673-6052（2016）03-0107-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.031