摘要
桥面沥青混合料铺装层早期容易出现坑槽、唧浆等病害，桥面铺装粘结层的类型选择及现场施工质量较差是导致桥面铺装层出现早期病害的主要原因，良好的防水粘结层能够大大延缓桥面铺装层出现早期病害的时间，延长其使用寿命。本文针对桥面防水粘结层的性能进行深入的研究，通过抗拉强度和抗剪切强度分析沥青同步碎石封层性能的影响因素，包括粘结材料类型、用量、碎石粒径大小，为沥青同步碎石防水粘结层在桥面铺装中的应用效果提供可靠的数据支撑。依据抗剪切强度和抗拉强度的试验结果，优选方案为采用SBS改性沥青作为粘结材料，用量1.5kg/㎡，碎石为单一粒径，覆盖率为60%～65%，用量控制为8.0kg/㎡，此时沥青同步碎石封层的粘结效果最优。
关键词
沥青同步碎石封层
抗剪切强度
抗拉强度中
公路建设发展迅速，桥面沥青铺装层的类型多种多样，早期破坏的原因也不尽相同，但是，桥面铺装粘结层的类型选择及现场施工质量较差是导致桥面铺装层出现早期病害的主要原因，相关研究越来越多受到重视，国内外公路复合式的路面、半刚性基层的沥青路面、隧道的路面及桥面的铺装等层间粘结技术种类及施工方法较多，但其指标和标准要求没有明确，国内外相关规范规定宽泛，造成各等级公路复合式的路面、半刚性基层的沥青路面、隧道的路面及桥面的铺装等的层间粘结材料的设计与施工方法选择缺乏统一的控制要求，施工方法及质量控制标准具有很大的随意性，无法选择较好的层间粘结技术。
目前，对水泥混凝土桥面铺装沥青混凝土采用的防水粘结层的标准要求和设计作了一些工作，但还不够详细，桥面铺装防水粘结层的施工性能要求方面和设计标准没有统一，在选择防水粘结材料的类型随意性较大，无法根据现场不同实际情况来操作，导致桥面防水粘结层施工方法不当、质量控制粗放，无章可循。鉴于此，通过详细的室内试验，对桥面铺装的沥青同步碎石防水粘结层的技术效果进行评价，对指导桥面铺装层间的设计和现场施工有很重要的意义。
原材料及试件制作
原材料选择
选用的石料为9.5-13.2mm石灰岩，为了研究不同防水胶结材料的性能，选用SBS类改性沥青，SBS改性乳化沥青、70#A基质沥青进行对比试验，原材料技术指标分别见表1~表4。
试件制作
为了更好的模拟现场桥面沥青同步碎石防水粘结层的施工工艺，对室内成型好的30cm×30mm的水泥混凝土面板进行拉毛，根据实际情况，首先涂刷一层快裂型乳化沥青作为粘层油，破乳以后，把试件放在一定温度的烘箱中加入一下，同时要求粘结材料的温度要高一些，保证流动性，撒布石料之前，粘结材料温度不可避免的会降低，为了能够涂抹热改性沥青的均匀性，石料需要加热到合适的温度，保证石料撒布均匀，使其能更加接近现场施工工艺的要求。
试验结果
粘结材料选用SBS改性沥青，沥青用量分别为1.2、1.5、1.8kg/㎡，碎石用量分别为6、8、10kg/㎡，进行正交试验，优化出沥青和碎石这两个影响因素的最佳使用量。试验温度25℃，石料的粒径为9.5~13.2mm，试验结果见表5和表6。
由试验结果可以看出，最优方案为沥青用量为1.5kg·m^-2，9.5~13.2mm石料用量为8.0kg·m^-2，其覆盖率在60%~65%的规定范围内。
桥面水泥混凝土铺装层的粗糙程度以及桥面沥青混合料铺装层的结构类型、最大公称粒径，决定了沥青同步碎石防水粘结层所有粘结材料SBS改性沥青的用量以及碎石的用量。胶结材料用量过多，可能会导致泛油，形成软弱夹层;胶结材料用量过少，撒布在沥青中的碎石外露的部分过多，上层沥青混合料层的底部沥青含量过少，无法有效粘结在一起，容易分离，大大降低其防水粘结的性能。
碎石在沥青同步碎石防水粘结层起的作用是能够提高上层沥青混合料与下层的整体性，提高其层间抗剪强度值，同时在上层沥青混凝土施工时，不会破坏沥青封层。必须严格控制碎石的用量，如果碎石的使用量过多，粘结材料上面容易积累很多松散能够自由活动的碎石，不能有效嵌入粘结材料中，影响沥青混凝土铺装层的耐久性。
不同粒径石料粘结性能试验
单一粒径碎石石料的粒径取9.5mm~13.2mm，级配碎石采用为2.36~4.75mm、4.75~9.5mm、和9.5~13.2mm共3档，按一定级配组成掺配。
由试验结果可知，选用9.5～13.2mm单一粒径的碎石，其抗剪切强度约为级配碎石的1.4倍，抗拉拔强度约为级配碎石的1.5倍，性能优势明显。原因可能是单一粒径石料之间有较大的空隙，有利于粘结材料填充到空隙之间，并有效裹腹石料，使沥青与石料粘结牢固，同时有利于沥青混凝土铺装层下部填充空隙，紧密结合。因此，9.5~13.2mm单一粒径没有级配的石料是用于沥青同步碎石防水粘结层最理想的集料，并且，在施工过程中，操作简单，质量控制比有级配的情况要简单的多。
不同胶结料粘结性能试验
为了研究对比SBS改性沥青与其它常用防水粘结材料的粘结性能，选用SBS改性乳化沥青、70#A基质沥青进行对比试验，试验结果见表8。
由试验结果可知，对比不同防水粘结的使用效果，SBS改性沥青效果最好，SBS改性乳化沥青次之，70#A基质沥青效果最差，SBS改性沥青的抗剪强度约为SBS改性乳化沥青的1.6倍，70#A基质沥青的2.1倍，SBS改性沥青的抗拉强度约为SBS改性乳化沥青的1.4倍，70#A基质沥青的2.1倍，所以，更适合用作桥面铺装防水粘结层材料。
结论
根据抗剪切强度和抗拉拔强度试验对比分析，优选出了沥青同步碎石防水粘结层所用粘结材料类型和用量，碎石的规格及用量，结果如下:
(1)对桥面防水粘结层的性能进行深入的研究，通过抗拉强度和抗剪切强度分析沥青同步碎石封层性能的影响因素，方案为采用SBS改性沥青作为粘结材料，用量为1.5kg/㎡，碎石为单一规格，覆盖率为60%~65%，用量控制为8.0kg/㎡，此时沥青同步碎石封层的粘结效果最优。;
(2)选用9.5~13.2mm单一粒径的碎石，其抗剪切强度约为级配碎石的1.4倍，抗拉拔强度约为级配碎石的1.5倍，性能优势明显;
(3)通过SBS改性沥青与其它常用沥青材料进行对比试验，得出SBS改性沥青效果最好，SBS改性乳化沥青次之，70#A基质沥青效果最差，SBS改性沥青具有明显的性能优势，更适合用作桥面防水粘结层材料。
全文完。首发于《公路工程》年12期。添加主编