复合道路层间性能影响因素探讨研究

代一澜 吕书昌 邵 强

（1.眉山市东坡区公路养护中心，四川 眉山 620000；2.眉山岷东开发投资有限公司，四川 眉山 620000）

0 引言

目前，我国交通量逐年递增，公路网也不断扩建升级，复合道路凭借其对原道路利用率高、行车安全、舒适、噪声小等良好的路用性能在我国旧路改造工程中得到广泛应用[1]。 新旧路面的结合部位是复合道路的薄弱部分，层间接触不良导致复合道路在短期内出现车辙、滑移等各种病害的情况十分普遍[2-4]。

国内外学者为解决复合道路层间粘结问题进行了大量模拟和实体试验研究。国外学者从粘结层影响因子的角度研究，发现粘结材料质量、加铺层结构与层间粘结有很大关联[6]；国内学者从粘结层对复合道路路用性能影响的角度研究，发现层间粘结与反射裂缝有直接关系，层间接触条件恶化是导致复合路面破坏的重要原因。 保持良好的层间接触状态，可以减少路面的维修费用，提高路面的服务寿命[6-7]，可见加强层间粘结是提高复合道路性能和使用寿命的关键[8]。因此有必要对复合道路层间粘结性能进行研究。

1 粘结层作用原理

“白+黑”复合路面结构自上至下分别为沥青层、粘结层和水泥层， 粘结层是指沥青加铺层和水泥面层之间撒布的粘结材料， 如乳化沥青、SBS 改性沥青等，主要起胶结作用。 粘结层使复合道路各层面粘结成一个整体，防止“白加黑”路面结构发生划移或分层现象[9]。

粘结层的粘结力来源于界面材料之间的物理作用、化学作用和机械作用。 物理作用是指分子间的作用力，它们广泛存在于粘结作用中。 而化学作用是指粘结材料与沥青面层和水泥面层产生化学反应，以形成牢固化学键的方式改善各层颗粒极性达到增加层间相互粘结的目的[10]。 机械作用来源于两个方面：一是沥青面层和水泥面层表面存在大量细小的孔隙，粘结材料分子由于扩散、 渗透作用进入各面层内部，组成致密结构、形成机械力。 二是水泥面层由于表面非常粗糙与沥青加铺层形成的机械咬合力。

2 “白+ 黑”复合路面粘结层受力状况

复合道路粘结层受力情况与道路线形、 车速、轮迹及温度等因素紧密相关，不同因素组合时层间受力也会发生一定变化。粘结层所受荷载为车辆竖向荷载和轮胎摩擦力的合力， 荷载方向与所受合力方向相同，作用范围主要集中于轮迹线附近。 粘结层作为复合面层的主要受力“媒介”，在复合道路设计及施工中应充分考虑受力情况，选择相应手段避免复合道路在短期内出现车辙、坑槽、裂缝、滑移等各种病害。

3 层间粘结性能的影响因素分析

3.1 粘结层材料影响分析

粘结层材料主要为 “白+黑” 复合路面提供胶结力，还起着保持基层含水量稳定和隔绝外界气候影响的作用[11-12]。工程中常采用SBS 改性沥青、乳化沥青及普通沥青等。 粘结材料的强度常用抗剪指标来衡量，据相关研究成果表明， 在最优撒布量情况下，SBS 改性沥青抗剪性能优于乳化沥青及普通沥青，且表现出良好防水性能及耐久性能[13-14]。 在工程应用中粘结材料的选择受粘结强度、 施工工艺及成本等多因素制约。 SBS 改性沥青具有良好的粘度强度、耐高低温性能和防水性能，但施工工艺复杂，造价偏高；乳化沥青具有良好的流动性和防渗透能力，施工简便，可常温下进行喷洒、摊铺。 普通沥青性能不及SBS 改性沥青和改性乳化沥青，但具有良好的经济性。综上，在工程应用中应根据道路所处位置受力情况，合理选用粘结材料种类。

3.2 界面接触条件的影响分析

据“白+黑”结构路面进行剪切试验发现，层间界面接触条件可直接影响层间的机械作用效果[16]。 在层间粘结效果角度分析，假定层间粘结材料强度为一定值， 理论上单方面增大水泥层与沥青层接触面积，层间粘结力随之增大[17-18]。 故水泥层表面常被处理出一定构造深度的纹理，以增强层间粘结效果。 在层间机械咬合效果角度分析，一方面增加水泥面板的构造纹理， 另一方面还要选择与之相匹配的沥青级配类型，更大程度地发挥集料颗粒本身强度，增加铺层间机械咬合效果。 因此，工程中应结合水泥层构造选择相匹配沥青级配类型，增加复合路面结构的综合性能。

3.3 水泥层强度影响分析

“白+黑”复合路面水泥层质量状况受荷载及外界气候因素共同影响，随着受荷载、温度等因素作用时间的增长，水泥层强度呈衰减趋势。 水泥板糙化处理过程中会引起水泥板结构破坏， 产生大量微小裂纹，造成界面强度降低，易致使水泥板面成为复合道路的薄弱点[20]；若水泥板本身强度不足或强度已衰减到一定限值后，经过糙化处理中，水泥界面结构破坏更加严重，便成为影响层间粘结效果的主要影响因素。 因此，工程应用中不能盲目采用水泥面板加铺沥青面层的方式，需要对水泥面板进行全面、准确的评估，对破损严重的部位进行补强后，方可获得良好的层间粘结效果。

4 总结

结合上述分析，保持良好的层间粘结是保证复合道路路面使用和耐久的关键[20]。 针对各种影响因素，总结如下：

在工程应用中，应首先对道路线形、水泥板现状进行评估，建议按轮迹分布，选择粘结材料、构造纹理及级配类型，以发挥更大的经济效益。