摘要：針對透層油在使用中存在的問題，分析了透層油的層間結(jié)合作用、對基層表面的固結(jié)保護(hù)作用和對基層封閉養(yǎng)生的作用，以及透層油的層間結(jié)合作用對于保證路面使用性能的重要性。提出了采用滲透性能、層間結(jié)合性能、固結(jié)性能和儲存穩(wěn)定性作為透層油性能評價的指標(biāo)體系，并給出了相應(yīng)的試驗(yàn)測試方法。

關(guān)鍵詞：透層油；黏結(jié)性能；滲透性能；固結(jié)性能；評價體系；測試方法　　

透層是指為使瀝青面層與非瀝青材料基層結(jié)合良好，在基層上噴灑液體石油瀝青、乳化瀝青或煤瀝青而形成的透入基層表面一定深度的薄層。透層油在瀝青路面中起著一系列重要的作用。在我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》，以下簡稱《規(guī)范》)中規(guī)定：瀝青路面各類基層都必須噴灑透層油，并且要求滲透深度不小于5mm。然而在許多地方，由于對透層油的作用認(rèn)識不足，在設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)根本不考慮透層油的使用。同時目前對透層油的使用性能也缺乏系統(tǒng)的評價指標(biāo)，導(dǎo)致生產(chǎn)的透層油要么透不下去，要么雖然透下去了卻起不到應(yīng)有的作用。所以很多時候即使灑布了透層油，其效果也較差，嚴(yán)重影響了瀝青路面使用壽命。本文從瀝青路面設(shè)計(jì)、施工的基本原理出發(fā)，分析透層油的作用，進(jìn)而提出其使用性能評價指標(biāo)體系。

(1)層間結(jié)合作用。透層是實(shí)現(xiàn)瀝青面層與基層層間結(jié)合的根本措施。

我國的瀝青路面設(shè)計(jì)采用多層彈性層狀體系理論，設(shè)計(jì)中層間接觸條件均按照連續(xù)接觸考慮，可以將面層和基層視為一層組合結(jié)構(gòu)來分析。由于半剛性基層仍是主要的基層結(jié)構(gòu)，而其具有較大的剛度，瀝青面層與半剛性基層視為一個整體承受豎向荷載作用時，組合結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在一個中性面，中性面以上處于受壓狀態(tài)，以下處于受拉狀態(tài)。當(dāng)E2>E1、h2>h1時，此時中性軸基本位于半剛性基層內(nèi)。而半剛性基層厚度通常在30cm以上，因此無論對于瀝青面層較厚的高速公路路面，還是瀝青層厚度較薄的干線公路路面，對路面結(jié)構(gòu)層層底彎拉應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果表明，各瀝青結(jié)構(gòu)層層底均處于受壓狀態(tài)，理論上說明瀝青面層不應(yīng)該出現(xiàn)因承受層底彎拉作用而產(chǎn)生的疲勞破壞。但實(shí)際工程中，許多瀝青路面在使用較短的年限內(nèi)就出現(xiàn)了明顯的網(wǎng)裂、龜裂等疲勞破壞，一些瀝青面層較薄的路面還出現(xiàn)面層推移破壞，這恰恰是半剛性基層與瀝青面層層間結(jié)合不良所導(dǎo)致的。在層間光滑接觸條件下，瀝青面層和半剛性基層各自獨(dú)立承受荷載作用，各自均有自己的中性軸。因此，下部的瀝青結(jié)構(gòu)層層底就會出現(xiàn)拉應(yīng)力，從而容易產(chǎn)生疲勞破壞。由此可知，瀝青面層與基層之間良好的層間結(jié)合，是改善瀝青路面結(jié)構(gòu)層受力狀況、實(shí)現(xiàn)路面設(shè)計(jì)意圖、保證路面使用壽命的重要條件之一。

目前我國瀝青路面普遍使用半剛性基層，這類基層在半剛性材料水化反應(yīng)后結(jié)構(gòu)致密，采用普通的石油瀝青和乳化瀝青作為透層油很難滲入，會在基層表面形成“油皮”，這樣的透層不僅起不到層間結(jié)合的作用，反而惡化了基層結(jié)合狀況。這也是很多地方在透層油使用中遇到的最普遍的問題。而一些地方為了滿足滲透性的要求，采用煤油稀釋瀝青，不僅不具有層間黏結(jié)效果，過高的煤油用量還會對瀝青面層的底面產(chǎn)生不利影響。需要明確的是，對于透層油的使用，“透”不是目的，目的在于“黏”，也就是層間結(jié)合，將基層與瀝青面層黏在一起。透入基層表面一定深度的透層油，其中所包含的瀝青，相當(dāng)于在基層表面生了根，使得在后面鋪筑熱的瀝青層時能夠與基層形成一個整體?？梢哉f，透層油在這里起到了“承上啟下”的作用。一些地方采用“下封層”來代替透層，但下封層只能與瀝青下面層結(jié)合在一起，由于其不具有滲透效果，因而不能與基層形成一個整體。在半剛性基層反射裂縫及施工車輛破壞下，面層下滲的水還是會造成層間界面分離的問題。在許多僅設(shè)置了下封層的路面鉆取的芯樣中都明顯地出現(xiàn)基層與面層分離的情況，正是說明了此問題。

（２）對基層表面的固結(jié)保護(hù)作用。透層油對基層表面的固結(jié)保護(hù)作用主要應(yīng)體現(xiàn)在兩個方面：一是在施工期間，抵抗車輪對基層表面的磨耗；二是在路面使用過程中，抵抗下滲水對基層表面的沖刷。

半剛性基層材料耐磨性差，施工過程中由于施工車輛和社會車輛的作用，往往會造成表面磨耗、松散，這對于層間結(jié)合也是非常不利的。透層油應(yīng)具有良好的黏結(jié)效果，在滲入基層表面的同時，通過其黏結(jié)力能夠有效地固結(jié)基層表面，避免或減少其在車輪作用下的磨耗、松散。這對于透層油來說是一項(xiàng)比較高的要求，如果施工中車輛通行難以控制，或透層油黏結(jié)力達(dá)不到，可以做下封層以保護(hù)基層頂面。

半剛性基層材料的沖刷破壞也是造成瀝青路面水損壞的原因之一。路面裂縫的下滲水在車輛荷載擠壓作用下會產(chǎn)生較大的動水壓力，使得半剛性基層混合料中的一些細(xì)料被剝離沖掉，逐漸導(dǎo)致半剛性基層材料的松散破壞。透層油一方面使得基層與瀝青面層緊密結(jié)合，消除或減少了下滲水的積存空間，也減少了水分進(jìn)入基層材料內(nèi)部可能性，大大降低了下滲水的沖刷作用；另一方面通過其對基層表面的黏結(jié)、固結(jié)作用，也可以有效抵抗下滲水的沖刷作用，對基層表面起到良好的保護(hù)效果。

(3)對基層的封閉養(yǎng)生作用。具有良好滲透性、黏結(jié)性和固結(jié)作用的透層油，對半剛性基層同樣可以起到封閉養(yǎng)生的作用。

《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中指出：透層油的灑布時機(jī)應(yīng)在基層表面稍干尚且濕潤的時候。對于乳化瀝青透層油來說，這是非常必要的。如果基層表面干燥，一是會有浮塵阻礙透層油的下滲，二是乳化瀝青灑布后水分會很快被基層吸收導(dǎo)致破乳較快，影響其下滲。如果基層表面含水量較大，水分則會占據(jù)基層表面的孔隙，透層油也無法下滲。同時，透層油的灑布也必須在半剛性基層材料水化反應(yīng)完成之前進(jìn)行，否則無機(jī)結(jié)合料水化后會形成較為致密的晶體結(jié)構(gòu)，填充了混合料原有的孔隙，導(dǎo)致透層油無處可滲。經(jīng)過大量實(shí)踐，對于乳化瀝青透層油來說，宜在基層施工完20h以后進(jìn)行灑布，但盡量不超過3d。在基層表面稍干尚且濕潤的情況下，基層內(nèi)部的含水量是足夠的，因此，透層油灑布完破乳后，滲入基層表面孔隙并有部分在表面形成近似一層很薄的油膜，對基層表面起到封閉的作用，大大降低了基層水分的蒸發(fā)，后期基本可以不需要再進(jìn)行覆蓋、灑水等養(yǎng)生工作。這對干旱地區(qū)以及蒸發(fā)較快的氣候條件下施工，是非常有利的。

綜上所述，透層油的主要作用體現(xiàn)在層間結(jié)合、對基層的固結(jié)保護(hù)及封閉養(yǎng)生這3個方面。而要實(shí)現(xiàn)這些作用，普通的稀釋瀝青和乳化瀝青是難以做到的，添加改性劑、增黏劑的改性乳化瀝青是實(shí)現(xiàn)上述作用的良好選擇。但目前在我國瀝青路面的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范中，只有對一般乳化瀝青的性能指標(biāo)要求，對用于透層的乳化瀝青則缺乏系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求。為此，根據(jù)以上分析，對用于透層的乳化瀝青從滲透、黏結(jié)、穩(wěn)定性、固結(jié)效果等4個方面提出相應(yīng)性能評價指標(biāo)體系及相應(yīng)的試驗(yàn)測試方法。

《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求透層油的滲透深度不小于5mm。如前所述，要實(shí)現(xiàn)透層油的層間結(jié)合作用，就需要一定的滲透深度，從而實(shí)現(xiàn)基層頂面與瀝青層底面的良好結(jié)合。如果滲透深度不足，則會影響層間結(jié)合效果，甚至透不下去時還會在基層表面形成“油皮”現(xiàn)象。但對滲透深度也不宜要求過高，因?yàn)闈B透與黏結(jié)本身就是互相矛盾的一對指標(biāo)，過大的滲透深度必然會犧牲其黏結(jié)性能。同時，由于滲透下去的瀝青材料占據(jù)基層表面的孔隙，也會影響水穩(wěn)層水化結(jié)晶作用的進(jìn)行，造成強(qiáng)度的損失。因此建議滲透深度滿足規(guī)范要求的5mm即可。

對于滲透深度的測試，可在基層試件表面灑布透層油，待完全破乳滲透后，劈開試件進(jìn)行量測。對于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料的基層試件，考慮到滲透深度的不均勻性，應(yīng)一組最少測試3個試件，每個試件測試3～5個滲透深度較大的點(diǎn)，取平均值作為其滲透深度代表值。

對于透層油的層間結(jié)合性能可用層間剪切和拉拔試驗(yàn)進(jìn)行評價。試驗(yàn)時，先按照材料組成和壓實(shí)度要求，成型基層的圓柱體試件，保濕養(yǎng)生一定時間后在其頂面上按照用量要求均勻地灑布透層油，進(jìn)行正常的養(yǎng)生并待其完全破乳滲透，等到基層試件形成一定強(qiáng)度后，在試件表面靜壓成型瀝青混合料圓柱形試件，并置于25℃溫度下養(yǎng)生24h，進(jìn)行剪切和拉拔試驗(yàn)。進(jìn)行層間剪切試驗(yàn)時，將成型好的基層和面層組合試件放在剪切儀上，以層間結(jié)合面對齊剪切面，以加載速率5mm/min進(jìn)行剪切，至組合體破壞，記錄下剪切力的最大值數(shù)據(jù)。進(jìn)行拉拔試驗(yàn)時，將成型好的基層和面層組合試件一端用環(huán)氧樹脂和固化劑黏結(jié)在水泥混凝土板上，一端黏結(jié)拉拔儀的拉拔頭，將拉拔頭安裝在拉拔儀上，拉拔至組合體試件破壞，記錄拉拔力的最大值數(shù)據(jù)。

層間剪切、拉拔試驗(yàn)雖然未列入試驗(yàn)規(guī)程，但在路面及橋面鋪裝相關(guān)研究中已在普遍采用。開發(fā)出來的試驗(yàn)儀器設(shè)備造價也相對較低，便于推廣應(yīng)用。同時，滲透試驗(yàn)和層間剪切、拉拔試驗(yàn)也可以作為確定透層油灑布量的依據(jù)。

對于透層油對基層表面的固結(jié)保護(hù)作用，可采用沖刷試驗(yàn)予以評價。試驗(yàn)參照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》中T0860試驗(yàn)步驟進(jìn)行。成型基層圓柱體試件，保濕養(yǎng)生一定時間后在其頂面上按照用量要求均勻地灑布透層油，然后按試驗(yàn)規(guī)程要求進(jìn)行沖刷試驗(yàn)。不同透層油材料的水泥穩(wěn)定碎石基層試件的沖刷試驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯觯瑸⒉几男詾r青透層油后，其沖刷質(zhì)量損失率最小，表明改性乳化瀝青由于黏結(jié)力較高，其固結(jié)效果最好，使得基層試件的沖刷質(zhì)量損失率最小。

規(guī)范對于乳化瀝青提出了1d穩(wěn)定性和5d穩(wěn)定性的要求。作為透層的乳化瀝青，通常生產(chǎn)出來后很快就會用于施工灑布，故首先要滿足1d穩(wěn)定性要求。但是研究表明，透層油的穩(wěn)定性與乳化瀝青顆粒的大小及均勻性有著密切的關(guān)系，顆粒粒徑小且均勻的乳化瀝青不僅穩(wěn)定性好，而且滲透性也可以得到保證。因此為進(jìn)一步保證乳化瀝青透層油的生產(chǎn)質(zhì)量，建議采用5d穩(wěn)定性的指標(biāo)要求。即采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0655-1993試驗(yàn)方法，進(jìn)行乳化瀝青穩(wěn)定性試驗(yàn)，其5d儲存穩(wěn)定性均不超過5%。

(1)透層油是實(shí)現(xiàn)瀝青面層與基層層間結(jié)合的根本措施，也是實(shí)現(xiàn)路面設(shè)計(jì)意圖的重要保證手段。透層油的“透”不是目的，層間黏結(jié)才是其根本目標(biāo)。

(2)滲透和黏結(jié)性能良好的透層油，對基層可以起到固結(jié)保護(hù)和封閉養(yǎng)生的作用。

(3)對透層油的性能評價可采用滲透試驗(yàn)、層間剪切拉拔試驗(yàn)、沖刷試驗(yàn)和儲存穩(wěn)定性試驗(yàn)進(jìn)行，以形成一套完整的評價體系。