不同的剪切方式对沥青面层与半刚性基层层间抗剪切性能的影响各不相同，试验结果的差异性也较为明显。为了明确不同剪切方式对沥青面层与半刚性基层层间抗剪切性能的影响，本文拟自行研发室内试验用斜剪、直剪和扭剪试验仪器，分别对不同沥青面层与半刚性基层层间处置措施进行抗剪切性能测试，进而明确不同剪切方式下沥青面层与半刚性基层层间抗剪切试验方法的技术特点及适用范围，为沥青面层与半刚性基层层间抗剪性能试验方法的标准化及规范化奠定基础。

试验设备

斜剪、直剪和扭剪试验试件的受力方式均为水平受力，但3种试验方案的侧重点各有不同中国沥青网sinoasphalt.com。直剪试验侧重测试试层间材料自身的抗剪切性能；斜剪试验侧重测试行车荷载对抗剪切性能的影响；扭剪试验侧重于模拟汽车对层间揉搓的效果。因此，根据不同试验侧重点，国内外研究者通过改变加荷模式与速率、试件成型方法、试件尺寸与形状等试验条件研制了不同性能的剪切仪器。然而，由于试验方法不统一，得到的结论不具有代表性与可比性。为此，本试验在总结前人经验的基础上，根据不同试验原理研发了扭剪、直剪以及斜剪试验的仪器及相应模具，进而对比不同剪切方式对沥青面层与半刚性基层层间抗剪切性能的影响。

扭剪仪器

根据受力模式，本文研发了沥青面层与半刚性基层层间扭转剪切试验仪。该仪器的拉伸速率为1.0mm/min，最大剪力扭矩为300N·m，剪切速率为1.4r/min。具体包括支架(1~2)、传力轴(3)、垂直荷载加载装置(4~5)、步进电动机(6)、减速器输出齿轮(7)、锚具(8~12)、支撑杆(13)、滑轮(14)。

试验时将成型好的试件固定在底座锚具上，底座夹具采用2个内径为150mm的半圆，2个半圆形夹具采用螺栓旋紧联结。夹具的高度为7.5Cm。将试件上承层表面用吹风机吹干，利用锚具将试件上承层与连接压头下部的圆盘锚固紧。开动电机的开关，电机使驱动轴以1.4r/min速率向连接压头施加扭力，通过传感器的测量，数据采集控制装置和显示装置记录试件在扭转剪切过程中的时间和相应的扭矩值。以扭剪过程中最大扭矩值对应的扭剪强度作为沥青面层与半刚性基层层间间的抗剪强度。

直剪仪器

根据受力模式，本文研发了沥青面层与半刚性基层层间直剪试验仪。该仪器的剪切速率分为快慢两档，分别为10mm/min、Lmm/min，最大剪力为300N。具体包括支架(1~2)、垂直荷载加载装置(3)、承压头(4)、承压板(5)、步进电动机(6)、减速器输出齿轮(7)、试件锚具(8)、步进电机(9)、传力杆(10)、水平荷载装置(11)、支撑装置(12~13)。

试验时将成型好的试件固定在底座锚具上，底座夹具采用2个内径为150mm的半圆，2个半圆形夹具采用螺栓旋紧联结。夹具的高度为7.5Cm。将试件一端与水平荷载加载装置接触。开动电机的开关，电机使驱动轴以Lmm/min速率向连接压头施加水平荷载，通过传感器的测量，数据采集控制装置和显示装置记录试件在直接剪切过程中的时间和相应的剪应力。以直剪过程中最大抗剪强度作为沥青面层与半刚性基层层间间的抗剪强度。

斜剪设备

根据受力模式。试验时将成型好的试件固定在底座锚具上，底座夹具采用2个内径为150mm的半圆，2个半圆形夹具采用螺栓旋紧联结。夹具上压头厚为3Cm，下压头厚为7Cm，夹具的倾斜角度为30°。将夹具置于万能材料试验机中。开动电机的开关，电机使驱动轴以1mm/min速率向连接压头施加正应力，以斜剪过程中最大抗剪强度作为沥青面层与半刚性基层层间间的抗剪强度。

试验方案

针对目前在施工现场最为常用的透层＋下封层的沥青面层与半刚性基层层间处理措施，本文选择PC－2型乳化沥青作为透层材料，分别从乳化沥青洒布量、碎石粒径、碎石洒布量3个因素考虑，研究这3个因素以及不同剪切方式对沥青面层与半刚性基层层间抗剪切性能的影响。

(1)为了便于试验，同时保证有效的碾压厚度，根据目前工程上基层混合料的最大公称粒径为26.5mm，因此确定无机结合料的试件高度为8Cm。根据重型击实试验确定基层材料的最佳含水量，利用静压法成型。基层试件成型后，需按照规范规定的养生条件养生28天，然后，将试件放到常温下风干24ｈ，待表面干燥后，准备下阶段试件成型。

(2)在洒布联结材料之前，首先应用钢刷将干燥表面的浮浆刷干净，然后将基层试件放到天平上，洒布试验需要的联结材料，通过玻璃棒将联结材料涂抹均匀。具体的洒布量依照工程设计与试件的表面积综合确定。

(3)待处理后的试件放凉后，安放在2个半圆形的组合模具内，准备成型沥青混合料层。根据马歇尔击实试验结果确定的油石比和密度，考虑现场的压实度水平，计算沥青混合料的成型用量。组合模具直径为15Cm，高24Cm，可以根据不同的垫片高度调整成型的沥青面层厚度，沥青混合料采用静压法成型。

试验结果及分析

进行正交试验，每种试件成型9个备用，3个试件为一组。随后将试件进行斜剪、直剪和扭剪试验，试验结果取3个试件测试结果的平均值，当一组测试值中的某个测定值与平均值之差过大时，该测试值予以舍弃，并以其余测试值的平均值为试验结果。

根据扭剪试验结果，针对乳化沥青洒布量(A)，试验结果为K2>K3>K1；针对碎石粒径(B)，试验结果为K2>K1>K3；针对碎石洒布量(C)，试验结果为K2>K3>K1。因此，最佳的试验组合为A2B2C2，即当乳化沥青洒布量为1.0L/m2、碎石粒径为5－10mm、碎石洒布量为60%时，沥青面层与半刚性基层层间联结抗剪切性能最佳。

根据斜剪试验结果，针对乳化沥青洒布量(A)，试验结果为K2>K3>K1；针对碎石粒径(B)，试验结果为K2>K3>K1；针对碎石洒布量(C)，试验结果为K2>K3>K1。因此，最佳的试验组合为A2B2C2，即当乳化沥青洒布量为1.0L/m2、碎石粒径为5~10mm、碎石洒布量为60%时，沥青面层与半刚性基层层间联结抗剪切性能最佳。

根据直剪试验结果，针对乳化沥青洒布量(A)，试验结果为K2>K3>K1；针对碎石粒径(B)，试验结果为K2>K3>K1；针对碎石洒布量(C)，试验结果为K2>K3>K1。因此，最佳的试验组合为A2B2C2，即当乳化沥青洒布量为1.0L/m2、碎石粒径为5~10mm、碎石洒布量为60%时，沥青面层与半刚性基层层间联结抗剪切性能最佳。

通过扭剪、直剪、斜剪试验结果，当乳化沥青洒布量为1.0L/m2、碎石粒径为5－10mm、碎石洒布量为60%时，沥青面层与半刚性基层层间联结抗剪切性能最佳。

对比不同的剪切方式，展示了在不同试验条件下扭剪值、直剪值与斜剪值的变化规律，从结果上看，三者的变化规律基本是一致的，说明3种试验试验结果相关性较好。但通过数据的对比发现，当层间抗剪切强度较大时，3种试验的差异性越大；当层间抗剪切强度较ｈ，斜剪试验与直剪试验的测试值变化较小，扭剪试验的测试值变化较大。说明直剪与斜剪试验对层间状态的变化敏感程度较差，扭剪试验对层间状态的变化更为敏感。

具体到每个因素的变化趋势，根据试验结果，对于乳化沥青洒布量，随着沥青含量的增加，抗剪强度代表值先增大后降低，说明随着沥青的增加层间的抗剪切性能逐渐增强，但超过一定范围后，多余的沥青会发挥“润滑”的作用，进而导致抗剪切性能的下降；对于集料的粒径，随着粒径的增大，抗剪强度代表值也呈现先增大后降低的变化，说明碎石的摩阻力在适中的粒径下最大；对于集料的洒布量，随着洒布量的增加，扭剪值也呈现先增大后降低的变化，说明随着洒布量的增加，碎石的摩阻力在提高，但沥青的粘结面积在降低，导致其粘结力下降，两者存在一个最佳的比例，当碎石的洒布量超过该比例后，层间的抗剪切性能随之下降。

结论

(1)本文研发的扭剪、直剪、斜剪的试验设备及方法可评价沥青路面沥青面层与半刚性基层层间抗剪切性能，扭剪试验对层间状态的变化更为敏感。

(2)沥青面层与半刚性基层层间抗剪切能力是由沥青的粘结力与集料之间的摩阻力构成，为了达到层间抗剪切性能最佳，两者存在一个最佳的比例，任一方超过该比例层间的抗剪切性能均会下降。

(3)对于目前在施工现场最为常用的透层＋下封层的层间处理措施，当乳化沥青洒布量为1.0L/m2、碎石粒径为5~10mm、碎石洒布量为60%时，沥青面层与半刚性基层层间联结抗剪切性能最佳。