一种沥青路面粘层性能测试评价方法与流程

本发明属于公路工程技术领域，具体涉及一种沥青路面性能的测试方法。

背景技术：

沥青路面病害，尤其是早期病害表明，沥青路面层间粘结性能的测试极其重要。如粘结力不足，路面很容易出现裂缝、拥包、车辙、碎裂、脱落等普遍病害。我国现有层间粘结力的理论研究和实践研究尚不完善，导致大量路面由于粘结防水层的选材和设计不当而过早破坏。

沥青路面通常包括有透层、粘层和封层。透层使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，是通过在基层上浇洒乳化沥青、煤沥青或液体沥青而形成的薄层。粘层(即粘结层)为路面的沥青层与沥青层之间、沥青层与水泥混凝土路面之间所洒布的沥青材料薄层。封层的作用为：封闭表面空隙、防止水分浸入面层或基层而铺筑的沥青混合料薄层(排水沥青路面粘结层为防水粘结层，有防水和粘结的作用。所以排水沥青路面粘结层即为粘层又为封层)。

排水沥青路面作为一种典型的骨架孔隙结构，在路面内部存在大量的连通空隙，形成充裕的排水网路，雨水可通过此排水网路由路表渗至防水层，再沿道路横坡流向路缘排水沟。跟普通路面相比，排水沥青路面对层间粘结性能要求更为强烈。然而，如何评价排水沥青路面面层层间粘结力问题尚没有一种有效的试验方法。

技术实现要素：

本发明目的是针对现有技术存在的不足之处，提出一种有效评价排水沥青路面粘层性能的试验方法，其是一种可行性高的室内试验方法，对现场施工给出了实践指导。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种沥青路面粘层性能测试评价方法，包括如下步骤：

s1:在沥青路面上钻取芯样，同一平行位置取2组芯样；

s2:对路面芯样进行切割，切割保留的部分包括沥青面层、粘层及粘层下方2～10cm厚的面层(两组芯样的厚度不必一样)；

s3:将一组切割后芯样采用环氧树脂胶粘到拉拔夹具上，待环氧树脂胶充分固化；

s4:将芯样置于25±0.5℃恒温条件下，养生0.5小时以上；

s5:采用万能试验机对一组试件进行拉拔试验，对另一组试件进行剪切试验。

s6:分析s5所得数据，拉伸试验结果和剪切结果对比分析，评价芯样层间粘结强度。

其中，所述沥青路面可以为排水沥青路面、沥青混凝土路面、沥青贯入式路面中的一种。

具体根据路面结构的不同，切割保留的部分可以包括沥青上面层、粘层及粘层下方2～10cm厚的中面层；或中面层、粘层及粘层下方2～10cm厚的下面层。

进一步地，2组芯样钻取的位置是按车辆行驶方向上的同一条直线上，或是在同一轮迹带上。

本发明的优选技术方案之一为：所述沥青路面为排水沥青路面，芯样的取样位置位于行车道右轮迹带、超车道右轮迹带和应急车道右轮迹带。

其中，所述s1中钻取芯样的直径为100mm。

更优选地，所述s2中对芯样进行切割，使切割位置保持平整，切割保留的部分包括沥青面层、粘层及7～8cm厚的下面层。

其中，所述s4中芯样置于恒温水浴中养生。养生可以用恒温箱，但是速度较慢，水浴达到需要的表面温度约30～40min即可，而且这么短时间内水不会影响试件的力学性能。

其中，所述s5中对采用万能试验机对一组芯样进行拉拔试验，一组芯样进行粘层剪切试验，拉拔的速率为20～50mm/min，剪切的速率为20～50mm/min。试验过程应不超过5min，防止芯样温度变化，试验结果不准确。

其中，所述s6中以计算得到的路面粘层抗拉强度及抗剪强度对排水沥青路面粘层性能进行评价：

s1＝πr²(2)

s2＝2rd(3)

式中:p为抗拉强度或抗剪强度；f为拉伸力或剪切力；s1为拉拔受力面积；s2为剪切受力面积；r为芯样半径(50mm)；d为芯样剪切受力面层高度；

芯样抗拉、抗剪强度评价指标为:

一、抗拉强度p≤255mpa或抗剪强度p≤500mpa，表明路面层间粘结强度较差，应及时采取处置措施；

二、抗拉强度255mpa<p≤510mpa，或抗剪强度500mpa<p≤1000mpa，表明路面层间粘结强度衰减，有加速破坏的风险；

三、抗拉强度p>510mpa，或抗剪强度p>1000/mpa,认为路面层间粘结强度与新路面一致。

本发明的有益效果在于：

考虑到排水沥青路面层间粘结性能的好坏难以进行相关试验进行评价，本发明提出的方法，灵活的采用排水沥青路面钻取芯样，进行拉拔和直剪试验，能够有效的评价排水沥青路面层间粘结性能。

本发明提出的评价方法，采用常规材料力学测试仪器、试件采用直径100mm路面芯样，方便在室内操作，是一种可行性高的室内试验方法，评价的结果对排水沥青路面层间粘结材料的选择和现场施工给出了有价值的指导。

附图说明

图1是拉拔试验侧面视图。

图2是剪切试验侧面视图。

具体实施方式

现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中，如无特殊说明，所使用的设备和方法均为所属领域常规的设备和方法。

本发明的实施例中所使用拉伸设备为电子万能试验机，型号：wdw-100)。

实施例1：

本实施例以江苏省2015宁靖盐排水沥青路面层间粘结材料选择项目工程为依托，应用本发明对多种不同材料组合的橡胶沥青同步碎石封层粘结层材料进行检测，优选出一种或多种效果良好的排水沥青路面粘结层材料组合。

表1排水沥青路面结构组成

40mmpac表示40mm厚，多孔沥青混合料(porousasphaltconcrete)。ac-20表示沥青混合料，其中集料的公称最大粒径为19.0mm。i表示混合料的类型。

本实施案例是在江苏省淮阴区道路养护出展开的试验段多种不同材料组合的橡胶沥青同步碎石封层粘结层材料进行测试评价，包括步骤：

s1:在排水沥青路面上钻取芯样，同一平行位置取2组芯样；2组芯样钻取的位置是按车辆行驶方向上的同一条直线上，芯样的直径为100mm。

s2:对路面芯样按照所测量的粘层的位置进行切割，使所切割位置保持平整。切割保留的部分包括上面层、粘层及8cm厚的中面层(粘层在中上面层之间)；

s3:将一组切割后芯样采用环氧树脂胶粘到拉拔夹具上，待环氧树脂胶充分固化；

s4:将两组试件均放入25±0.5℃水浴养生0.5小时，至试件表面温度达到温度25±0.5℃；

s5:采用万能试验机对一组试件进行拉拔试验，对另一组试件进行剪切试验。拉拔和剪切的速度为50mm/min，保证从水浴中取出至完成在5min以内。图1左为拉拔试验初始状态，图1右为拉拔至断裂的状态。图2左为剪切试验初始状态，图1右为剪切至断裂的状态。

s6:分析s5所得数据，按式(1)至(3)计算，按评价指标:

一、抗拉强度p≤255mpa或抗剪强度p≤500mpa，表明路面层间粘结强度较差，应及时采取处置措施；

二、抗拉强度255mpa<p≤510mpa，或抗剪强度500mpa<p≤1000mpa，表明路面层间粘结强度衰减，有加速破坏的风险；

三、抗拉强度p>510mpa，或抗剪强度p>1000/mpa,认为路面层间粘结强度与新路面一致；

对拉伸试验结果和剪切结果对比分析，评价芯样层间粘结强度，试验结果如下。

表2芯样层间粘结性能测试结果

从表2可以看出，试验结果符合评价指标三。其中粒径为5～10橡胶沥青碎石封层层间粘结力总体大于粒径为3～5的橡胶沥青碎石封层层间粘结力。同时，随着碎石撒布面积的增大，两种粒径粘层材料其拉拔力均随之增大。3～5径碎石封层其最优碎石撒布面积在40％左右。5～10单粒径碎石最优撒铺面积在80％～100％之间。此为，橡胶沥青用量为1.5kg/m²排水沥青路面层间拉拔试验力总体大于1.0kg/m²层间拉拔试验，说明橡胶沥青用量的增加能够增加粘层材料的粘结力。

实施例2

以宁宿徐高速公路2016年排水型沥青砼罩面工程为依托，对新建路面进行芯样层间粘结力进行分析验证。

本实施例中，一组芯样包括取自三个位置的芯样，分别是行车道右轮迹带、超车道右轮迹带和应急车道右轮迹带。其他步骤同实施例1。

表3宁宿徐排水路面结构组成

在排水沥青路面新罩面k150+820(桩号，数字为高速公路上取样的位置)横断面超车道、行车道、应急车道钻取上面层芯样，综合评级路面层间粘结力状况。试验结果如下表。

表4芯样层间粘结性能测试结果

从表4可以看出，试验结果符合评价指标三，粘层材料选用橡胶沥青同步碎石封层，由于整个路面粘层材料相同，各车道层间粘结力相差无几。

试验结果表明，本评价方法得到的数据准确可靠，操作方便可行，易于实现，能够准确层间粘结性能，从而为排水沥青路面层间设计，性能对比以及排水沥青路面性能判断与排水沥青路面舒适性提供可靠依据，进而保障排水沥青路面的使用性能。因此，本发明的试验检测方法具有非常良好的应用推广价值。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。