微表處與瀝青面層粘結(jié)性能研究

　　摘要：本文對某條高速公路微表處與原路面層間的粘結(jié)性能進(jìn)行了檢測，分析了拉拔力與地表溫度和鋪筑時間的關(guān)系，提出了基于地表溫度與鋪筑時間的拉拔力預(yù)估方程，并對不同預(yù)估方程的合理性進(jìn)行了分析。

　　關(guān)鍵詞：微表處　粘結(jié)性能　拉拔力　曲線擬合

　　1　工程概況
　　山西省某高速1999年建成通車，由于交通量不斷增大及渠化交通的影響，路面經(jīng)過8年使用，在行車負(fù)載反復(fù)作用下，主車道由于永久變形的積累而導(dǎo)致路表面出現(xiàn)車轍病害，最深處為10mm，車轍平均深度約為4.5mm。瀝青上面層表面有輕微脫粒，局部路段有橫斷開裂、唧漿、推移等病害。為此在k530+500~k533+020段進(jìn)行了微表處處理，并作為試驗(yàn)路段。

　　2　處置方案
　　該條路上面層為SMA-16，通過對全段路面調(diào)查與檢測，采用MS-3型微表處，平均厚度為1cm。采用SBS改性乳化瀝青，0-3mm、3~5mm、5~10mm石屑（輝長巖），其中改性乳化瀝青試驗(yàn)結(jié)果見表2。

　　選擇6.0%、7.0%、8.0%、9.0%、10.0%五種油石比，對MS-3分別進(jìn)行濕輪磨耗試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制曲線，兩曲線交點(diǎn)即為改性乳化瀝青用量。MS-3為7.5%。改性乳化瀝青的固體含量為62.6%，所以最佳改性瀝青用量為4.70%。通過稠度試驗(yàn)可以檢測施工的和易性，確定為表處混合料的最佳用水量為5%。

　　3　粘結(jié)性能現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)分析
　　本試驗(yàn)采用拉拔法進(jìn)行了現(xiàn)場粘結(jié)性能的檢測，粘結(jié)面為直徑10cm的圓形鋼制壓頭。

　　每點(diǎn)進(jìn)行2~4組平行試驗(yàn)。共采集38個數(shù)據(jù)，平均拉拔力為1.19kN，標(biāo)準(zhǔn)差為0.59kN；其中有效數(shù)據(jù)29個，平均拉拔力為1.08 kN，標(biāo)準(zhǔn)差為0.56kN。

　　由于微表處厚度比較小，高速公路上施工時表面污染不嚴(yán)重，在此不考慮厚度和表面潔凈程度對拉拔力的影響，只考慮鋪筑時間和地表溫度影響。

　　可以看出，微表處與原路面的粘結(jié)性能與溫度成負(fù)相關(guān)性，與鋪筑時間成正相關(guān)性。一般規(guī)律為：溫度越高，拉拔力就越小，從室內(nèi)試驗(yàn)可以看出溫度和拉拔力關(guān)系成負(fù)對數(shù)的關(guān)系，如圖2所示。

　　鋪筑時間的影響與車輪的碾壓次數(shù)和材料本身的固化時間有關(guān)系，時間越長，碾壓次數(shù)越多，拉拔力也越大。本次試驗(yàn)測試鋪筑時間最長為38天，鋪筑時間與拉拔力的關(guān)系如圖3所示。

　　4　基于溫度和鋪筑時間的層間粘結(jié)性能預(yù)估

　　可以看出，拉拔力在低溫向高溫的變化過程中，變化率逐漸變小，在溫度上升的過程中，拉拔力減小，但是減幅也逐漸減小，低溫時拉拔力的溫度敏感性比較強(qiáng)，擬合函數(shù)圖像用公式（1）表示為：
Hw=-2.8Ln(t)+12 （1）
其中：Hw不同溫度下的拉拔力（kN）；
t溫度（℃）。

　　通過現(xiàn)場檢測數(shù)值分析，發(fā)現(xiàn)拉拔力與鋪筑時間的關(guān)系為正對數(shù)與一次線性函數(shù)的組合關(guān)系，用公式表示為：
Hs=0.7ln(0.5n)-0.011(n+50)+1.0462 （2）
其中：Hs不同鋪筑時間下的拉拔力（kN）；
n 鋪筑的時間（天）。 [Page]

　　通過表4中影響因素的分析，確定兩種因素的權(quán)重比，鋪筑時間：溫度=24：76，同時還應(yīng)根據(jù)公式推導(dǎo)出的平均值與實(shí)測的平均值進(jìn)行對比，加上修正值k，最后確定兩種因素共同作用下的拉拔力模型一的公式：
H=0.76Hw+0.24Hs+k （3）
其中：為拉拔力（kN）；
Hw，Hs意義同上；
k修正值。 

　　把公式（1）和（2）代入（3）中，并計算修正值，最終得到滿足實(shí)際的溫度和鋪筑時間同拉拔力的關(guān)系模型一的公式（4）。 
H=-2.128ln(t)+0.168ln(n)-0.00264n+8.528 （4）

　　5　不同預(yù)估方程的比較分析

　　通過圖像組合的方法還可以建立類似的模型二和模型三，如式（5）和（6）。

H=79.011 +0.041 （5）

H=－ －1.35765ln(t)+6.164264 （6）

　　可以看出，不同的模擬模型可以得到不同的模擬結(jié)果，當(dāng)相關(guān)系數(shù)越接近1時，模擬效果越好，但是不能簡單的通過相關(guān)性來判斷，還要根據(jù)全部的模擬數(shù)據(jù)來確定模型的優(yōu)劣，為此通過設(shè)定不同溫度和不同鋪筑時間下的拉拔力計算，進(jìn)行有效地分析后，確定更符合實(shí)際規(guī)律的預(yù)估模型。

　　通過對以上三個模型不同溫度和不同鋪筑時間下拉拔力的計算，可以看出，模型一擬合性最好，在低溫時沒有如模型二出現(xiàn)的偏高值（137.858kN），也沒有出現(xiàn)如模型三較大的負(fù)值（-57.762kN），只是在高溫短時間出現(xiàn)了一些很小的負(fù)值，由于拉拔力是不能出現(xiàn)負(fù)值的，需進(jìn)行局部改進(jìn)得到較好的模型。綜上所述，雖然模型一的相關(guān)性系數(shù)沒有模型二和模型三的大，但其整體性比后兩者要好，可采用模型一來進(jìn)行不同溫度和鋪筑時間下的拉拔應(yīng)力預(yù)測，同時可以為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的制定提供一定的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)
1. 蘇凱、武建民、戴經(jīng)梁、孫立軍. 瀝青混凝土路面基面層間結(jié)合材料的研究[J]. 公路. 2005.6:161-163
2. 李東華、郝培文. 瀝青路面層間接觸的評價[J]. 中外公路. 2005. 5:38-41
3. 徐劍、秦永春. 微表處混合料可拌和時間的影響因素[J]. 公路交通科技. 2002. 1:4-7   　 原作者： 山西省交通科學(xué)研究院　李志強(qiáng)　蘭建麗　杜素軍 
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）