基层结构类型对高渗透乳化沥青性能影响研究

王新民，徐 鹏，弥海晨

(西安公路研究院，陕西西安 710065)

0 引言

透层油是在基层表面洒布的一种起到过渡、粘结作用的薄层。随着透层技术的发展，近年来高渗透乳化沥青材料逐渐获得推广使用。高渗透乳化沥青材料比煤油稀释沥青环保性能好，造价低，层间粘结好;相比乳化沥青渗透效果好。由于其采用乳化类材料，含有较少的煤油或者不含煤油，渗透效果比煤油稀释沥青差，且有时效性，一旦破乳，便不再渗透。因此，其渗透效果受基层结构类型的影响较大。目前国内高速公路施工几乎全部采用半刚性基层结构，水泥稳定碎石基层是最常见的半刚性基层材料，一般用于上基层。因此，文章主要针对水泥稳定碎石基层半刚性基层，研究基层级配对高渗透乳化沥青渗透性能影响进行研究。

1 水泥稳定碎石结构类型

材料组成结构决定其性能。水泥稳定碎石组成结构取决于矿质颗粒特性(包括矿料颗粒的大小、形状、级配、岩性等)、水泥剂量、含水量和矿料排列方式(受成型方式影响)等。按组成结构特点，水泥稳定碎石可分为悬浮密实结构、骨架密实结构和骨架空隙结构三类，如图1所示。

1.1 悬浮密实结构

如图1a所示，这种结构混合料按照密实级配原理构成，集料尺寸由大到小连续存在。按粒子干涉理论，为避免次级集料对前级集料密排的干涉，前级集料之间必须留出比次级集料粒径稍大的空隙供次级集料排布。按此组成的水泥稳定碎石，经过多级密跺虽然可以获得最大密实度，但是各级集料均为次级集料所隔开，不能直接靠拢而形成骨架，有如悬浮于次级集料之间。

图1 水泥稳定碎石典型结构示意图

1.2 骨架空隙结构

如图1b所示，由于矿质混合料递减系数较大，粗集料所占比例较高，细集料则很少，甚至没有。按此组成的混合料，粗集料可以相互靠拢形成骨架，但由于细料数量少，不足以填满粗集料之间的空隙，因此形成骨架空隙结构。

1.3 骨架密实结构

如图1c所示，骨架密实结构是综合以上两种类型组成的结构。基层混合料既有一定数量的粗集料形成骨架，同时又有相当数量的细集料可填充骨架的空隙，因此形成骨架密实结构。

根据水泥稳定碎石级配的类型，选用悬浮密实结构、骨架密实结构和骨架空隙三种类型的级配，成型水泥稳定碎石基层试件水泥用量3.5%，级配如图2、图3和表1所示，洒布透层油0.8 L/m2进行对比。

表1 水泥稳定碎石级配对比

图2 水泥稳定碎石级配对比图

图3 水泥稳定碎石不同结构类型

2 不同级配类型渗透效果对比

不同级配类型水稳基层试件洒布透层油，试验结果见表2所示。

表2 不同级配类型渗透试验结果 mm

由表2和图4中不同级配渗透试验结果分析可知:

1)不同的级配类型，透层油的渗透深度不同。

2)骨架空隙类材料的渗透效果＞骨架密实＞悬浮密实结构。这主要是由于试件级配不同，细集料含量不同。骨架空隙结构细集料少，内部空隙大，渗透效果好，反之，悬浮密实结构，渗透效果最差。

3)随着养生龄期的延长，渗透效果逐渐变差。

图4 不同级配类型渗透试验结果

3 透层养生的不同级配类型基层强度对比

为模拟工程实际，将一组试件按正常条件养生，另一组试件成型养生1 d后，用塑料薄膜包裹(顶面不包裹)，顶面洒布透层油，7 d后测定两组试件抗压强度，对比透层油的养生效果，试验结果见表3所示。

表3 不同类型基层透层养生后抗压强度对比 MPa

由表3和图5中试验结果对比分析可知:

1)3种级配类型采用高渗透乳化沥青养生相比采用水养生的效果略差，但相差不大，基本相同。

图5 不同类型基层透层养生后抗压强度对比

2)骨架空隙材料的强度下降最大，分析原因，主要是骨架空隙内部空隙较大，在洒布水或透层油时，内部空隙没有完全封住，养生效果差。

3)结构强度上，骨架空隙结构＜悬浮密实＜骨架空隙。

4 结论

1)不同的级配类型，透层油的渗透深度不同。骨架空隙类材料的渗透效果＞骨架密实＞悬浮密实结构。这主要是由于试件级配不同，细集料含量不同。骨架空隙结构细集料少，内部空隙大，渗透效果好，反之，悬浮密实结构，渗透效果最差。

2)随着养生龄期的延长，渗透效果逐渐变差。

3)骨架空隙材料的强度下降最大，分析原因，主要是骨架空隙内部空隙较大，在洒布水或透层油时，内部空隙没有完全封住，养生效果差，施工时应注意养生条件。

综合对比渗透效果和基层养生抗压强度，骨架密实型结构基层既能保证基层的强度，又能达到较好的渗透效果，因此，建议工程中采用骨架密实型基层级配，以保证高渗透改性乳化沥青施工效果。

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