劉 鵬

同步碎石能夠較好地滿足水泥混凝土橋面防水粘結(jié)層的各項(xiàng)功能要求，能將水泥混凝土橋面及瀝青鋪裝層粘結(jié)成為一個(gè)整體，起到防水粘結(jié)的作用，并能夠避免施工中機(jī)械和石料刺破防水材料[1-5］。同步碎石作為防水粘結(jié)層應(yīng)用于橋面已經(jīng)在我國(guó)廣泛應(yīng)用，起到了良好的使用效果。但是JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[6］并沒有對(duì)此提出具體性能要求?！豆饭こ藤|(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[7］中對(duì)常溫以及氣溫不小于35℃時(shí)的粘結(jié)強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度等提出了要求。由于防水材料是感溫性材料，不同溫度下力學(xué)性能差異非常大。本文通過實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場(chǎng)同步碎石防水層的施工工藝成型試件，研究SBS改性瀝青撒布量、石料撒布量、石料粒徑、試驗(yàn)溫度對(duì)同步碎石防水層的粘結(jié)強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度的影響，給出最佳瀝青撒布量與石料撒布量，并推薦最佳石料粒徑。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

采用秦嶺產(chǎn)42.5R普通硅酸鹽水泥制成試驗(yàn)用混凝土試塊(C30)。SBS改性瀝青采用殼牌A-90改性瀝青，集料選用富平產(chǎn)的石灰石，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

1.2 試件成型方法

統(tǒng)一成型層間剪切、粘結(jié)及滲透試驗(yàn)的試件，成型步驟如下:1)采用車轍試模成型30 cm×30 cm×5 cm水泥混凝土板，30 min后將混凝土板表面拉毛，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)7 d，風(fēng)干后備用。2)在混凝土試件表面噴灑SBR復(fù)合改性乳化瀝青粘層油，用量為0.45 L/m2。3)乳化瀝青破乳后，先在其表面均勻涂抹SBS改性熱瀝青，再均勻撒布石料，只能近似模擬施工現(xiàn)場(chǎng)瀝青與石料“同步”狀況。4)在防水層表面鋪設(shè)AC-16瀝青混合料，碾壓成型，冷卻后脫模。5)鉆取直徑100 mm的芯樣，供層間剪切試驗(yàn)與粘結(jié)試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)方法

利用JHY-A層間剪切儀和LGZ-1拉拔強(qiáng)度儀，測(cè)試層間抗剪強(qiáng)度和拉拔強(qiáng)度。再將試件放在試模中央，用瀝青瑪脂加以密封;將裝好的試模放于水中浸泡24 h飽水，擦干后裝好上下蓋，放入加緊架中，并確保密封良好;將密封好的試模裝在滲透儀上，使試模上下測(cè)壓嘴與儀器的高、低測(cè)壓管相連，通過高、低測(cè)壓管的水頭差，確定水的滲透量。

2 最優(yōu)配比的確定

同步碎石防水粘結(jié)層的SBS改性瀝青用量與下承層的表面特性、上承層瀝青混合料的最大粒徑及層厚有關(guān)。瀝青用量過多，可能導(dǎo)致泛油;瀝青用量過少不足以形成富瀝青層，也會(huì)影響其防水粘結(jié)效果。防水粘結(jié)層嵌入碎石可提高層間抗剪強(qiáng)度，同時(shí)在上面層鋪裝時(shí)不致破壞封層油膜。碎石用量過多，易形成碎石架空現(xiàn)象，影響面層的使用性能和壽命。本文進(jìn)行不同瀝青撒布量與碎石撒布量時(shí)層間剪切強(qiáng)度與粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)，找出最大剪切強(qiáng)度與粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)的最佳瀝青與碎石撒布量。試驗(yàn)采用9.5 mm～16 mm的單一粒徑碎石。不同的SBS改性瀝青與碎石撒布量時(shí)，層間剪切強(qiáng)度與粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分別見表1，表2，對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線圖見圖1，圖2。

表1 不同瀝青及碎石撒布量剪切強(qiáng)度 MPa

表2 不同瀝青及碎石撒布量粘結(jié)強(qiáng)度 MPa

可以看出，瀝青撒布量為1.4 kg/m2時(shí)，抗剪切強(qiáng)度最大;瀝青撒布量為1.6 kg/m2時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度最大;不論抗剪強(qiáng)度還是粘結(jié)強(qiáng)度，最佳的碎石撒布量都為8.0 kg/m2。綜合考慮經(jīng)濟(jì)與技術(shù)性能，取最佳的瀝青撒布量為1.4 kg/m2，碎石撒布量為8.0 kg/m2，此時(shí)，其覆蓋率在60%～70%的規(guī)定范圍內(nèi)。

3 單一粒徑碎石與級(jí)配碎石防水粘結(jié)層性能對(duì)比試驗(yàn)

試驗(yàn)時(shí)，單一粒徑碎石石料的粒徑取9.5 mm～16 mm?？紤]到等粒徑同步碎石層常分為2 mm～4 mm，4 mm～6 mm，6 mm～10 mm，8 mm～12 mm，10 mm～14 mm，因此級(jí)配碎石采取上述5檔料按一定級(jí)配組成。合成后的具體級(jí)配見表3。瀝青撒布量為1.4 kg/m2，碎石撒布量為8.0 kg/m2，試驗(yàn)溫度為25 ℃，防水粘結(jié)層的剪切強(qiáng)度與粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 級(jí)配碎石防水粘結(jié)層級(jí)配組成

表4 單一粒徑碎石與級(jí)配碎石剪切強(qiáng)度與粘結(jié)強(qiáng)度 MPa

試驗(yàn)結(jié)果表明，防水層采用單一粒徑碎石時(shí)的抗剪切強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度均明顯高于級(jí)配碎石的，剪切強(qiáng)度提高了26.6%，粘結(jié)強(qiáng)度提高了45.5%。這是由于單一粒徑礦料間隙率大，有更多的空間供結(jié)合料填充，利于集料與瀝青的牢固粘結(jié)，級(jí)配碎石層級(jí)配越好，礦料間隙越小，越?jīng)]有空間供結(jié)合料來填充。因此用于同步碎石防水粘結(jié)層最理想的集料是單一粒徑。

4 溫度穩(wěn)定性試驗(yàn)

采用殼牌SBS類I-C改性瀝青、瀝青撒布量為1.4 kg/m2，碎石撒布量為8.0 kg/m2，試度分別為0℃，25℃，40℃，50℃，60℃，剪切試驗(yàn)與粘結(jié)試驗(yàn)結(jié)果見表5與圖3。

表5 不同溫度下同步碎石防水粘結(jié)層的粘結(jié)強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度結(jié)果 MPa

從圖3得出，殼牌SBS改性瀝青同步碎石防水粘結(jié)層是溫度敏感性材料。隨著溫度的升高，抗剪切強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度均顯著降低，說明在夏季高溫時(shí)，層間抗剪能力與粘結(jié)能力大大降低。因此，在夏季高溫時(shí)節(jié)，進(jìn)行橋面交通及重車通行管制尤為重要。

5 結(jié)語(yǔ)

通過一系列的試驗(yàn)分析，得出以下主要結(jié)論:

1)綜合考慮經(jīng)濟(jì)與技術(shù)性能，最佳的瀝青撒布量為1.4 kg/m2，碎石撒布量為8.0 kg/m2，此時(shí)，其覆蓋率在60%～70%的規(guī)定范圍內(nèi)。

2)防水層采用單一粒徑碎石時(shí)的抗剪切強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度均明顯高于級(jí)配碎石的，與級(jí)配碎石相比，單一粒徑碎石的防水層抗剪切強(qiáng)度提高了26.6%，粘結(jié)強(qiáng)度提高了45.5%。

3)隨著溫度的升高，SBS改性瀝青同步碎石防水粘結(jié)層的剪切強(qiáng)度與粘結(jié)強(qiáng)度都大幅度下降，因此，在夏季高溫時(shí)，宜采取限制重交通車輛等措施。

[1]曾 蔚.同步碎石橋面鋪裝粘結(jié)層層間應(yīng)力分析與應(yīng)用研究[D］.西安:長(zhǎng)安大學(xué)，2008.

[2]黃振鈞.聚合物改性乳化瀝青防水涂料在水泥混凝土橋面上的應(yīng)用[J］.科學(xué)之友，2010(5):21-22.

[3]劉卡迪.淺談熱瀝青加單一粒徑碎石封層技術(shù)[J］.山西建筑，2009，35(5):261-262.

[4]劉朝暉，李宇峙，秦仁杰.SBS改性瀝青防水層應(yīng)用技術(shù)研究[J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，22(1):45-48.

[5]左志武.橋面防水材料評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)體系研究[J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2009，52(4):119-121.

[6]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S］.

[7]JTG F80/1-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S］.