沥青路面黏层与基层结合强度的研究与分析

田刚

（深圳市市政设计研究院有限公司，广东深圳 518000）

1 引言

黏层的作用是将上部沥青层与下部基层有效连接起来，使之成为整体。 黏层能够平衡上部沥青层与下部基层的变形差异，从而减少沥青层的应力集中和裂纹的形成，分担交通荷载，将荷载传递到基层，保证路面的承载能力和稳定性。 此外，还能防止水分渗透到基层中，减少水分引起的变形和破坏，提供路面的摩擦阻力，增强车辆的行驶稳定性和安全性。 黏层与基层之间的交互作用受多种因素的影响，包括黏结剂的性质、基层表面的状态、施工工艺和环境条件等。 因此，在设计和施工过程中，需要选择合适的黏结剂和基层处理方法，并采用科学的施工工艺，以确保黏层与基层之间良好的结合。

2 分析沥青路面黏层与基层结合强度的因素

2.1 沥青的质量

沥青质量直接决定路面的结构稳定性和耐久性， 优质的沥青能够提供良好的黏结性和抗剪强度， 使路面在面临交通载荷、环境侵蚀和时间老化等多重压力下，仍能保持稳定的性能，减少破坏、开裂和其他形式的病害。 沥青应具有适当的黏度和流动性，适宜的硬度和弹性，以便于在施工中均匀地涂布在基层上，形成牢固的黏层，同时适应不同交通条件和环境变化，抵抗车辆的压力和环境的侵蚀。 然而，沥青的质量受多种因素影响，如原材料的选择、生产过程的控制，以及运输和储存条件等。 因此，在施工前需要对沥青的黏度、硬度、弹性和耐老化性等进行全面的测试和分析[1]。

2.2 施工技术

沥青路面黏层与基层结合强度的确立与维持在很大程度上依赖于施工技术的高低。 在材料选择上，不仅沥青的质量要有保证，其他辅助材料，如黏合剂、填充物也需要具有相应的质量标准；使用先进、精确的设备能更好地保证施工质量，提高路面黏层与基层的结合强度； 工艺流程的执行也需要专业知识和严谨的态度，正确的施工顺序、合理的施工时间、规范的施工步骤都可以提高沥青路面黏层与基层的结合强度。

2.3 基层材料的种类和质量

基层是路面结构的核心部分，需要承受交通载荷，提供路面的稳定性，并与沥青黏层牢固结合。 基层的常用材料包括碎石、碎砖、沙石、土壤等，不同的基层材料有不同的物理和力学性质，例如，粒度分布均匀、稠度适中的基层材料可以提供良好的承载能力和稳定性，提高路面的结合强度。 此外，基层材料的质量也是影响结合强度的重要因素， 质量好的基层材料具有良好的耐久性，能够在各种环境条件下保持其性能，而质量差的基层材料可能会在交通载荷或环境因素的作用下导致破碎、压实不足、水分过多等问题，降低路面的结合强度。 因此，选择质量好的基层材料，如无机物含量高、颗粒形状好、水分含量适中的材料，对提高路面结合强度至关重要。

3 沥青路面黏层与基层结合强度的测试方法

3.1 拉伸结合强度测试

拉伸结合强度测试是通过模拟实际的交通载荷来测量黏层与基层在受到拉力时的抵抗能力。 将待测的沥青路面样品放置在特定的测试设备中， 通过设备的应用在黏层和基层之间施加一定的拉力，逐渐增大拉力直到样品发生断裂，测量达到断裂点时的拉力和样品横截面积，计算出结合强度的值。 拉伸结合强度测试方法的优点在于结果直观、易于理解，并且可以反映出沥青路面在实际使用中可能遭受的各种力的作用下，黏层与基层的结合强度。 但是也有其局限性，可能无法完全模拟实际的道路环境和交通条件， 且受到测试设备精度和操作人员技术水平的影响。 拉伸结合强度测试在道路工程中有着广泛的应用， 工程师们可以通过对比不同沥青品种在相同条件下的拉伸结合强度来选择性能更好的沥青， 或者通过改变沥青混合料的配比，观察其对拉伸结合强度的影响，以优化混合料的配比[2]。

3.2 破坏性测试

破坏性测试方法的主要特点是通过直接或间接施加荷载，使沥青路面样品发生破坏，测量出黏层与基层在极限状态下的结合强度，可以对路面在极端条件下的性能有清晰认识，为路面设计和施工提供重要的参考数据。 在破坏性测试中，通常会使用专门的设备和方法，如落锤冲击试验、压实试验、拉伸试验、弯曲试验等，对沥青路面样品施加外力，模拟实际道路在交通载荷、 环境条件等因素作用下可能出现的各种破坏形式，如压缩、拉伸、弯曲、冲击等，测量出黏层与基层在这些破坏形式下的结合强度。 在实施破坏性测试时，其关键在于如何准确地测量出破坏发生时的力和样品的尺寸， 以计算出结合强度的值。 因此，需要使用高精度的测量设备和严谨的操作程序，以确保测试结果的准确性和可靠性。 而且，破坏性测试会消耗大量的样品， 因此， 还应考虑到样品的代表性和可得性。 虽然破坏性测试可以提供有关沥青路面黏层与基层结合强度的重要信息，但存在局限性。 破坏性测试由于其具有破坏性，可能无法用于对在用道路的结合强度进行评估。 因此，破坏性测试通常只作为路面设计和施工的一种辅助方法， 而非唯一的评估方法。

4 沥青路面黏层与基层结合强度的改进方法

4.1 高性能沥青的应用

传统的道路工程中通常使用普通的石油沥青， 其性能往往受到原油品质、提炼工艺等因素的限制，黏结性和耐久性不能满足日益严格的道路性能要求。 与之相比，高性能沥青则通过特殊的制备工艺，如高温聚合、改性剂添加等提高其性能指标。 例如，SBS 改性沥青具有优异的黏结性、耐老化性和耐疲劳性，能有效提高路面的结合强度和耐久性。 高性能沥青的应用不仅能提高路面的结合强度， 还有助于提高路面的其他性能，例如，由于其优良的耐疲劳性和耐老化性，可以显著延长路面的使用寿命，减少道路的维修和养护成本。 此外，高性能沥青通常具有更好的黏附性和防水性， 能有效防止雨水侵蚀和冻融损伤，提高路面的安全性和舒适性。 然而，高性能沥青的制备工艺相对复杂，成本较高，可能影响其在大规模道路工程中的应用，且最终呈现出的性能与其配方、制备工艺、施工工艺等多种因素有关，需要进行细致的研究和优化。

4.2 黏合剂的选择和使用

黏合剂是沥青和基层之间的桥梁， 可以形成稳定且连续的结构，提高沥青路面的整体性能和耐用性。 黏合剂的种类和性能直接影响沥青路面黏层与基层的黏结强度。 高效的黏合剂不仅应具有良好的湿润性，能充分湿润基层材料的表面，增加黏结面的接触面积，从而增强结合力，还应具有优异的耐久性，能够在道路使用过程中抵御各种环境和交通载荷的影响，保持良好的黏结性能。 黏合剂的使用量需要恰到好处，过多的黏合剂可能会形成滑移面，降低结合强度，而黏合剂过少则可能导致黏结面的接触面积不足，无法形成有效的结合。 在适当的条件下使用黏合剂可以保证黏合剂的良好涂布和固化，同时， 黏合剂与基层和沥青材料的相容性也是需要考虑的重要因素。

4.3 基层材料的改良

基层材料通常由不同的骨料（如沙、石等）和黏结材料（如水泥、沥青等）组成，材料的种类、比例和处理方法都会影响基层的性能。 对基层材料的改良主要包括两方面：（1）优化材料的组成和结构， 如改变骨料的种类和比例， 引入新型黏结材料，或采用特殊的制备和施工方法；（2）引入改良剂，如添加纤维、矿物粉、改性沥青等，以改善基层的物理和机械性能。

在材料组成和结构方面，可以根据实际需求，选择不同的骨料和黏结材料，如采用更硬的骨料可以提高基层的耐磨性；选择更黏的黏结材料可以增强基层的抗剪强度。 适当的骨料比例可以保证基层的均匀性和密实性， 采用特殊的制备和施工方法，如机械稳定、化学稳定或热混合等，可以改善基层的性能。 在引入改良剂方面，可以根据基层的性能需求，选择不同的改良剂。 例如，添加纤维可以提高基层的抗裂性和弹性；添加矿物粉可以提高基层的抗压强度和硬度[3]。 此外，还可以通过科学的配方设计和工艺优化， 实现多种改良剂的协同作用，以提高基层的综合性能。

4.4 压实方法的改进

压实过程是沥青路面施工中的重要步骤， 通过对沥青混合料进行压实，能够使其在路面上形成密实、均匀、光滑的覆盖层，同时也能保证其与基层之间的良好结合，提高路面的承载能力和使用性能。 不同类型的沥青混合料、基层材料和施工条件对压实设备和参数的需求是不同的。 例如，较硬的混合料需要使用压实力更大的压路机； 较软的混合料可能需要使用压实速度更快的压路机。 压实参数，如压实次数、压实速度、压实压力等，也要根据混合料的性质和施工条件进行精确调整。在压实过程中，需要进行实时的质量监控，如通过采集和分析压实设备的工作参数、路面的平整度、混合料的密度等信息，可以及时发现并纠正问题。 根据天气、 环境和施工条件的变化，对压实过程进行动态优化，以保证压实质量。 此外，引入新的压实技术和方法也是提高压实效果的有效途径： 采用智能压实技术可以自动调整压实设备的工作参数， 提高压实的精确性和一致性； 采用热态压实技术能使混合料在高温状态下被压实，从而提高其流动性和塑性，改善压实效果；采用潮湿压实技术可以保持基层材料的适度湿润， 增强其与混合料的结合力，提高路面的强度和稳定性。

4.5 黏层施工的特殊技术

红外线扫描和热成像技术在黏层施工中扮演着重要的角色。 黏层施工的质量往往受到温度控制的影响，因此，应实时监测黏层的温度分布。 红外线扫描和热成像技术可以精确地检测出黏层在施工过程中的温度分布， 帮助工程师判断施工过程是否在适当的温度条件下进行，若温度过高或过低，可以及时调整施工方法或设备，从而提高施工质量和效率。 GIS 和GPS 等地理信息技术可以实现精确的施工导航， 即使在复杂的地形和环境下也能准确进行施工。 同时，地理信息技术也可以用于精确的质量控制。例如，通过GPS 记录施工机械的位置和运动轨迹，然后利用GIS 进行数据分析，以评估施工质量和效率，提高施工质量、施工效率，从而降低施工成本。

5 结语

综上所述， 对沥青路面黏层与基层结合强度的研究与分析对提高路面的质量和可靠性具有重要意义。 未来的研究可以进一步深入探讨结合强度的影响因素和测试方法， 并结合工程实践，不断改进施工工艺和质量控制措施，进一步提升沥青路面黏层与基层结合强度的水平， 推动路面工程的可持续发展，为保证公路交通安全做出贡献。