黄晓秋
保山公路局 云南保山 678000
摘 要：同步碎石封层是一种薄层预防性养护技术，与沥青混凝土不同，其强度不能用沥青混凝土试件进行试验研究。本文根据同步碎石封层的技术特性，结合同步碎石封层的主要病害，提出了一种同步碎封层的强度分析方法，即采用拉拔试验得到的拉拔强度作为粘结强度进行分析，同时对影响粘结强度的沥青用量、沥青种类、养护时间等因素进行分析，并运用权重分析法计算出了各因素的重要度顺序。最后对同步碎石封层的防水性、抗滑性两大指标进行研究分析，得出了同步碎石封层性能评价指标和相关要求，为改善同步碎石封层性能和延长使用寿命提供了一系列参考。
关键词：同步碎石封层 粘结强度 影响因素 试验 分析
1.1同步碎石封层常见病害
1.1.1泛油
同步碎石封层置于路表，在行车碾压下多余沥青会沿碎石空隙继续爬升至顶部，并在封层表面形成一层光滑的油层，使路面表面泛光，这一现象统称为泛油。路面泛油直接影响路面抗滑性能，在阳光照射下会形成反光，严重关系道路行车安全。
1.1.2掉粒
通过同步碎石封层车撒布碎石与高温沥青紧密结合，形成路表封层。但由于材料选择或施工方法等原因，也会造成碎石与沥青分离，脱落至路面的现象称为掉粒。
1.1.3脱皮
由于同步碎石封层是处于原路面的一层薄层养护，若因原路面的粘结或层间接触下降会导致同步碎石封层与原路面整层分离，在行车荷载作用下形成局部块状的撕裂，这种想象叫做脱皮。脱皮是同步碎石封层较为严重的病害，脱皮一旦发生地表水不断钻入层间接触面，使脱皮面积不断扩大。
以上三种病害都严重影响同步碎石封层强度，使用寿命大大缩短。因此，沥青与碎石的粘结严重影响同步碎石封层性能，而同步碎石封层粘结作用主要表现在以下3个方面：（1）碎石间通过沥青粘结的嵌挤摩擦力，防止掉粒。（2）沥青与原路面的粘结力，防止脱皮。（3）沥青与碎石间的粘结力，防止水损害。
若将三个方面的性能称为同步碎石封层粘结强度，则评价同步碎石封层粘结强度我们采用一种较为有效的试验方法——同步碎石封层拉拔试验，用拉拔强度来评价同步碎石封层强度。
1.2粘结强度及影响因素分析
1.2.1试件制备
选用5～10mm粒径玄武岩碎石进行试验，为考虑与施工条件接近，试件成型按如下程序。
1、在车辙板中撒布沥青与碎石，沥青撒布后迅速撒布碎石，以实现同步的效果，碎石撒布率按80%，车辙板尺寸为30cm×30cm，为保证碾压效果，将车辙板放入同步碎石铺筑现场用压路机碾压。
2、在成型试件中安装4个拉拔头，拉拔头尺寸4cm×4cm，将拉拔头用环氧树脂粘附在试件表面，拉拔头位于试件4个平均区域的中间位置。
3、采用拉拔机进行拉拔试样，记录碎石被拉出的最大拉力。
1.2.2沥青用量影响
采用普通石油沥青，加热至最佳施工温度150℃，按上述试件制备方法成型，并记录对不同沥青用量的拉力，计算拉拔强度。
表1-1 沥青用量与拉拔强度数值表
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由上表可知沥青用量在1.0～1.2kg/m2之间粘结强度最佳，且沥青用量较少，在1.2～1.4kg/m2之间强度与1.0～1.2kg/m2之间相当，但沥青用量多。从破坏情况可以看出，沥青用量小于1.0 kg/m2后，同步碎石封层质量严重下降。
1.2.3沥青种类影响
以下对不同沥青的粘结强度进行对比，目的是为预防同步碎石封层路面病害提供参考，根据我省应用实际，采用改性普通沥青、普通乳化沥青、改性乳化沥青进行试验分析，见图5。
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图5 沥青种类与拉拔强度柱状图
由此可见，沥青种类中粘结强度的优劣顺序改性普通沥青＞改性乳化沥青＞普通沥青＞乳化沥青，说明沥青经改性后粘结性增强，可提高同步碎石封层的粘结强度。
1.2.4养护时间影响
普通沥青同步碎石温度低于50℃即可开放交通，强度达到稳定。但乳化沥青需考虑破乳时间，因此以下只分析乳化沥青的养护时间，采用1.2kg/m2沥青用量，按12h、24h、48h试件分别测定粘结强度，得到养护试件与拉拔强度关系见图6。
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图6 养护时间与平均拉拔强度柱状图
1.2.5影响因素重要度分析
根据以上沥青用量、沥青种类、养护时间三个因素的影响分析，三个因素均对同步碎石封层粘结强度起到关键作用，但三个因素中孰重孰轻就需要做一个重要度分析，这里采用权重分析进行辨别。
1、权重（Wi）分析
分析三种病害对路面的影响程序，用专家法给出权重为掉粒0.3、泛油0.2、脱皮0.5，并按各影响因素可能诱发相应病害权重与三个权重相乘得各影响因素的权重，将各影响因素相加得评价因素的累计权重，如下图7。
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图7 强度影响因素权重分析图
2、综合评判
根据以上权重分析，可得出各影响因素对同步碎石封层强度的影响顺序为沥青用量>养护时间>沥青种类。
1.3抗滑性能指标评价
同步碎石封层抗滑性能评价有两个控制指标，分别为摆值和构造深度。用30cm×30cm车辙板制作试验模型，选取5～10mm、10～15mm粒径玄武岩分别对比，对摆值和构造深度进行分析。
1、摩擦系数测定
用摆式仪测定，考虑第1次试验数据的偏差性，从第2次开始计数，做3次试验求出平均值如下表1。
表1 摩擦系数测定
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上表可知，同步碎石封层摩擦系数与沥青种类关系较小，但粗粒径石料可对摆值得到提高。
2、构造深度测定
用砂铺法进行测定，分别做3次试验，按平均值计算出构造深度。
表2 构造深度测定
采用的粒径和沥青种类 构造深度（mm）
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上表可知，同步碎石封层构造深度与沥青种类关系较小，但粗粒径石料可使构造深度加大。从以上试验数据中可以看出，同步碎石封层构造深度较大，因此在沥青路面上层加铺同步碎石封层有增强抗滑性能的作用。对于交通事故多发、坡陡弯急路、潮湿多雨的路段建议可采用10～15mm粒径，以提高抗滑性能。
1.4渗水性能指标评价
1、渗水试验
同步碎石封层渗水性评价用渗水仪试验法（T0730-2011），和沥青混合料渗水试验方法相同，采用渗水仪直接到施工完成路段进行试验检测，渗水仪底座应用密封材料将其封住，防止漏水，否则影响数据准确性。以下是公路养护中普通沥青路面、加铺同步碎石封层路面的渗水情况，见表3。
表3 渗水系数测定
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根据以上表中渗水系数测定情况，原路面渗水系数均值为364ml/min，同步碎石封层渗水系数为72ml/min，说明实施同步碎石封层增强了原路面的封水性能，具有防水性能好的优点。
2、沥青用量对渗水性的影响
由于沥青与石料粘结对防水起关键作用，为全面认识同步碎石封层的防水性能，以下用不同沥青用量的同步碎石做试验分析，见表4。
表4 不同沥青用量渗水试验
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根据上表可知，沥青用量低于1.0时同步碎石封层的防水性能开始迅速下降，因此可将此评价方法作为沥青用量设计的下限要求。
1.5研究结论
根据以上相关研究分析，主要得出以下结论。
1、碎石封层粘结强度用拉拔强度反映，其主要影响因素为沥青用量。
2、同步碎石封层抗滑性能较好，对坡陡弯急、降雨量大、重车多的路段较为适用。
3、用拉拔强度试验可控制沥青上限，渗水试验可控制沥青下限，可构建同步碎石封层沥青用量的合理范围。
4、分别采用5～10mm和10～15mm粒径石料做抗滑性能试验，得出10～15mm粒径石料抗滑性能较好，可在抗滑性能要求高的特殊路段进行采用。
参考文献
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