关于路面维修层间粘结性能的探讨

1、关于路面维修层间粘结性能的探讨    摘要：随着道路的使用，路面不可避免地要涉及到路面铣刨维修、加铺维修，存在新旧路面结构层间的粘结问题，而目前在路面维修设计中对新旧路面粘结强度对路面使用寿命的影响评价方面不够重视，未提出明确的指标供施工承包人进行自检，施工承包人也没有明确的检测方法。本文通过分析影响层间粘结强度的因素，同时探讨了路面维修中新旧路面结构层层间粘结性能的检测问题，论述了路面维修层间粘结性能评价的重要性和可行性。 关键词：路面维修；粘结强度；检测 中图分类号：TU 1.前言 近年来，随着我国部分早期修建的路面有相当一部分已接近或超过设计年限，

2、有的虽未达到设计年限，但由于交通量剧增，汽车轴载日益重型化或设计、施工方面等种种原因，而出现不同程度损坏，路面养护维修范围、维修规模不断扩大，相当一部分已达到需要大修的程度。路面如何维修及其中的一些参数的设计检测方法已日益成为公路部门必须面对和必须解决的技术问题。 其中，维修中不可避免存在新旧结构层粘结，其粘结性能的好坏现未有明确的检测方法及标准，但其可直接影响路面的使用寿命。许多研究表明设置粘结层及评价粘结部位的粘结强度非常重要，佛罗里达州交通局在规范中明确规定路桥工程中要使用粘结层。粘结层的作用是把上下层粘结起来，使荷载传递到下层的同时没有层间滑移或分层现象发生1。 2.维修中路面层间粘结

3、的现状 从有些营运项目路面取芯情况看，路面的层间粘结能力不够好，层间较易脱离，部分芯样在取芯过程中即已分离。层间粘结能力的不足，使路面的整体性不佳，造成了路面病害的增多。目前，对沥青路面的维修一般是对裂缝、拥包、沉陷、车辙、坑槽、泛油等病害的维修及沥青路面加铺结构补强等。公路沥青路面养护技术规范（JTJ073.2-2001）2中对车辙、拥包、沉陷、车辙、坑槽、泛油中的处理都含有挖补重铺新沥青路面材料的维修方法。因此，在沥青路面维修和沥青加铺方面都存在有新旧沥青结构层间粘结的问题。规范中特别在7.2.1沥青路面罩面的施工中提到“罩面前必须喷洒粘层沥青，确保新老沥青层结合有条件时，洒粘层沥青前最好

4、用机械拉毛处理”及对旧路面要求及施工条件等相应注意事项。该种维修方法由于材料性能相差不大，且使用前需对原沥青层进行铣刨吹尘（挖补维修方式）及洒布粘层油（挖补或加铺方式），有工程研究表明维修中影响新旧沥青结构层的层间粘结性能主要有粘层油材料特性、用量及旧沥青路面的表面干湿状况及纹理、新沥青材料的压实度。 国外现对旧沥青路面的维修开始采用沥青路面层间热粘结技术，“层间热粘结技术再生罩面”的施工工艺为：对原路面进行加热；加热后对原路面进行耙松；在已经加热并耙松的路面上添加沥青混合料；对路面进行碾压。该技术的主要优点是：无弱接缝、弱界面，修补后新旧路面结合大大增强，把雨水封住，可有效缓解裂缝问题，施工

5、效率高；环保、经济。按美国联邦运输部（UnitedStatesDepartmentofTransportation）设计指南，热再生1英寸（2.5cm）路面后，再在其上进行1英寸（2.5cm）厚的罩面工程，质量比直接在原有路面上进行2.5英寸（6.3cm）厚的重铺更佳，其原理就是增强路面的整体性，减少层间弱结合面。 对水泥路面的维修除破碎板更换、裂缝修补、填缝料更换、脱空板处治等日常养护维修外，国内采用的水泥混凝土路面大修结构主要有以下几种形式： （1）采用水泥混凝土加铺，俗称“白+白”，即旧水泥混凝土路面加铺后仍保持水泥混凝土路面形式； （2）采用沥青混凝土加铺，俗称“白+黑”，即旧水泥混凝

6、土路面加铺后采用沥青路面； （3）水泥混凝土路面翻修改建，为不加高标高，从路基开始重新铺筑全新的路面。 其中“白+白”路面结构中的结合式加铺对新旧路面的联结处理要求特别严格，其要求新筑混凝土路面与原路面成为一个整体，受力要均匀连续，不出现层间剥离。“白+黑”路面结构能吸收水泥沥青两种材料的优点“刚柔相济”，即旧水泥路面提供了稳定、坚实的基层，沥青罩面提供了一个摩擦系数较高、平整度好的面层，大大改善了路面的使用性能。然而这种复合结构涉及刚性、柔性两种路面结构形式，材料差异大，如果层间粘结性能不好若再加上沥青本身的材料性能不佳，使用条件苛刻，将出现大量拥包推移，导致加铺层寿命缩短。但在公路水泥混凝

7、土路面设计规范（JTGD40-2002）3中“8加铺层结构设计”和公路水泥混凝土路面养护技术规范（JTJ073.1-2001）4中“8水泥混凝土路面改善”中均未提及沥青加铺层与旧水泥面板之间的粘结性问题。有工程研究表明，影响复合路面结构层间粘结性能的主要因素是旧路面的表面纹理和粘结层材料的性能，其中表面纹理相对更重要。在“白+黑”路面结构中，为延缓反射裂缝的出现，往往在层间添加了土工布、土工格栅等，其对层间连续起了反作用。 3.工程实例及探讨 在实际加铺工程使用中，新铺沥青层与旧路面的粘结性能好坏与路面的破损状况有直接联系。以本人参与的部分路面性能评价为例： （1）广州机场高速公路进入北二环高

8、速公路的匝道桥面铺装结构为4cm改性沥青SMA-16+6cm改性沥青AC-20I+防水层。施工完匝道桥面后未进行铣刨，由于转弯半径较小，货车较多，路面结构受到车辆荷载的横向剪切力大，通车后该段桥面铺装沥青层出现了推移拥包，局部位置露出桥面铺装砼。由于匝道仅设置了一条车道且位置重要，不能封闭施工，故现在进入了不断修补又不断破坏的恶性循环状态。该匝道的匝道口减速位置和弯道位置沥青路面推移特别严重，而弯道结束后的下坡路段沥青路面相对较好。 （2）佛山南海区永安路为市政道路，采用旧水泥砼+两层共7cm沥青混凝土罩面层，加铺沥青面层大大改善了城市面貌和行车舒适性。加铺前对水泥面板进行了病害处理，洒布了粘

9、层油，但未进行铣刨拉毛。该路交通量较小且主要为城市混合交通，经过短期使用后，在公交车站及交叉路口停车线前的路面出现严重推移，露出光滑的原水泥砼表面。现路面沥青已多处磨损，车辆为避开坑道而紧急改道，极易引发交通事故。 （3）广东深汕高速公路东段大修项目中，先对旧水泥砼路面进行处治后，采用旧水泥砼（处治后）+应力吸收膜+6cm改性沥青AC-20+4cm改性沥青AC-13路面结构，在洒布应力吸收膜（改性热沥青1.8Kg/m2+S12碎石）前先对处治后的旧水泥砼路面进行铣刨拉毛，通过增加旧路表面纹理增强新铺沥青结构层与原面层的联结性能，为防止反射裂缝，在横缝位置铺设了宽1米的玻纤格栅。经过近三年的运营

10、，加铺面层除局部位置因沥青混凝土热稳定性不佳出现了轻微车辙外，未出现推移拥包病害。 通过以上几个实例，本人总结出以下几点看法： 在加铺层与原结构层层间界面的粘结性能规范未作出强制要求，设计人员对层间粘结性能重视程度不同，有工程人员认为加铺结构关键在结构厚度和对旧路的病害处治方面，忽略了层间粘结的设计，往往只是简单地洒布粘层油，更谈不上如何检测评价。 通过对旧路面的铣刨，即增加旧路面的表面构造纹理深度可大大增强层间粘结性能，加铺层厚度的变化对层间粘结性能的影响甚微。 对不同交通荷载，不同路面使用环境和使用条件，例如弯道位置、刹车位置、上坡位置等都是剪切力特别大的地方，对这些不利位置的路面材料、路

11、面粘结处理应特别重视，提高对粘结性能和沥青材料要求。 随着路面机械的发展，路面铣刨机可以对道路路面进行均匀的铣刨拉毛而不扰动原路面结构，仅通过较小的费用增加，大大减小加铺层与原路面结构层层间剥离的几率，使各结构层充分发挥其作用。 可知，保证良好的结合面粘结性能能充分发挥路面的整体性能，从维持路面使用寿命而言具有重要意义。既然路面在不同使用条件、不同材料之间对路面结构层间粘结性能有不同的使用要求，那就需要对其粘结性能进行检测评价。 4路面层间粘结性能的检测评价 4.1检测原理 粘结性能可通过测定粘结强度来评价，目前还没有标准的测定粘结位置粘结强度的设备，但多数都是应用钻芯芯样的直剪原理得到层间粘

12、结的剪切强度，通过剪切强度大小评价粘结性能优劣。也可制作与加铺路面粗糙度相当新旧混凝土的立方体或圆柱体试件，再按公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTGE30-2005）中圆柱体（T0561）与立方体（T0560）劈裂抗拉强度进行劈裂试验评价路面结构抗剪强度。 4.2检测仪器 检测设备可以是原理简单且参数可以改变的直剪仪器，这种设备还要求可以用来方便的测试路面钻芯和实验室制备的圆柱体试件。下面是一种可在MTS上操作的简单直剪仪器（图1）。这个剪切仪器的两个剪切套具间的间距可调，并且利用MTS可以方便地以控制应变或控制应力的模式加载，荷载的大小和试验温度也可调整。仪器通过剪切套具下的支撑的偏移来

13、实现剪切。这个仪器操作简便，试验数据由软件自动采集和输出。                                               

14、;   图1剪切仪5 4.3检测指标 通过上面的剪切仪可以计算得到层间粘结位置的剪切强度，通过对不同材料、不同施工工艺摊铺的试验路进行钻芯取样或室内制件进行层间剪切性能的评价，以指导施工。不同路面加铺层的使用效果，其剪切强度的大小与路面性能的关系还需不断分析总结，其评价指标和方法也会不断更新。有工程表明，仅从路面纹理粗糙程度和粘层油的不同进行直剪试验，其剪切强度可能介于0.11.1MPa，相差10倍，故应从现在开始重视层间粘结性的评价问题，旧路维修中应增加结合面的评价指标。由于相应的规范未做明确规定，层间粘结力评价指标可根据路面结构计算得到的层底拉应力乘一定的安全系数及根据

15、工程经验选取。 5结论和建议 由于路面维修中存在较多层间粘结问题，层间的粘结性能也影响到路面的耐久性和材料的结构性能的充分发挥。随着道路路面维修项目的不断增多，由于层间粘结问题造成的路面破损也日益显现，现有规范并未对层间粘结性能的检测评价做强制规定，造成路面维修中存在设计盲点。本文通过结合若干条道路的工程实际现状，对影响新旧路面结构层层间粘结性能的因素进行了探讨，并对采用直剪原理的一种新型剪切仪检测方法做了介绍，表明层间粘结性能评价的重要性及可行性。 然而，目前国内对于层间粘结性与路面寿命关系方面的研究和试验还比较少。因此建议参照国外的经验，修筑不同的试验段，并做相关研究： 不同粘结材料粘结不同材料时及施工方法对层间粘结性能的影响； 评价铺设了不同土工材料时对路面层间性能的影响； 维修设计时为提高层间粘结性能，针对不同的路面使用环境提出相应的施工要求、检验评定指标及评价方法； 评价不同粘结性能下的路面寿命及进行经济效益分析。 参考文献 1StandardSpecificationsforRoadandBridgeConstruction.S