橡胶沥青应力吸收层材料设计及施工质量控制

橡胶沥青应力吸收层材料设计及施工质量控制

黄卫东

安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司安徽合肥230008

摘要：反射裂缝是我国半刚性基层沥青路面的主要病害之一，橡胶沥青应力吸收层是解决此问题的有效方法。本文结合作者多年实践，论述了橡胶沥青应力吸收层的施工工艺和质量控制方法，包括：路面结构组合、原材料设计和机械设备、橡胶沥青生产和应力吸收层施工的技术参数，以及橡胶沥青应力吸收层施工质量控制方法。

关键词：橡胶沥青；应力吸收层；材料设计；施工工艺；质量控制

1引言

截至2015年底，全国公路总里程达到457.7万公里，其中高速公路12.4万公里，位居世界第一，二级及以上公路57.5万公里，国省道二级及以上公路比例达到77%。以无机结合料稳定材料为基层的半刚性基层沥青路面是我国沥青路面的主要结构形式[1]。以水泥、石灰或粉煤灰为粘结材料的无机结合料稳定材料具有温缩和干缩效应，在施工养生和使用过程中会产生规则的横向裂缝。在荷载和温度作用下，半刚性基层的裂缝会逐步反射到沥青面层，形成反射裂缝。半刚性基层沥青路面的反射裂缝是我国沥青路面的普遍病害之一[2-3]。沥青面层反射裂缝破坏了路面结构的整体性，在一定程度上降低了路面的结构强度，裂缝处的弯沉值增大，加速面层的弯曲破坏[4]。缝处半刚性基层的弹性模量会有所降低，对路面结构的整体强度有的影响。此外，半刚性基层反裂缝还会导致沥青路面的其他病害，如坑槽、唧泥和基层脱空[5]。

橡胶沥青是通过一定的生产加工工艺将橡胶粉加入基质沥青中，经过剪切和溶胀得到的聚合物改性沥青。自20世纪90年代以来，橡胶沥青得到了广泛应用。橡胶沥青应力吸收层由橡胶沥青胶结料、单粒径集料组成的应力吸收薄膜夹层(StressAbsorbingMembraneInterlayer，简称SAMI)，对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果，可以显著减少基层裂缝处的应力集中，降低应力强度因子，从而达到延缓反射裂缝产生的目的。目前已经用于解决半刚性基层沥青路面、水泥混凝土路面罩面层的反射裂缝问题[6]。本文重点介绍了橡胶沥青应力吸收层在实际应用中的施工工艺和质量控制问题，供道路同行参考。

2橡胶沥青应力吸收层施工工艺

2.1路面结构方案

如图1所示，橡胶沥青应力吸收层用于防治沥青路面反射裂缝的方案为：水稳基层+1cm橡胶沥青应力吸收层+沥青面层。采用1cm橡胶沥青应力吸收层的过渡方式，既可以延缓反射裂缝，又可以起到防水、粘结的作用。

应力吸收层应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石，应选用反击式破碎机轧制的碎石。有条件时建议以0.4～0.6%（按照集料重量计）的沥青进行预裹附（裹附温度在120℃以上），预裹附的集料堆放时间不宜超过两周。橡胶沥青应力吸收层集料级配范围如表4，一般情况应选用A级配，应力吸收层上铺筑粗粒式沥青混合料时可选用B级配。

（2）机械设备

橡胶沥青应力吸收层的施工所需机械设备如表5所示。施工所用橡胶沥青为现场生产，生产设备如图3所示。碎石采用洒布车洒布，如图4所示。

2.3施工技术参数

（1）橡胶沥青生产

基质沥青输送至高速剪切搅拌器，与橡胶粉在190℃温度下高速剪切。剪切完成后，输送至反应罐进行至少45分钟的反应，并升温到200℃，完成橡胶沥青生产过程。

（2）应力吸收层施工

先均匀喷洒190℃～200℃的橡胶沥青，并立即进行碎石撒铺，同步碎石封层车和轮式压路机的相随距离不超过5m，并随时检测碎石、沥青洒铺量。碎石撒布车需洒少量水，避免粘轮，并需在橡胶沥青降温前完成碾压工序。橡胶沥青应力吸收层初次碾压的温度不得低于100℃。

3橡胶沥青应力吸收层施工质量控制方法

橡胶沥青应力吸收层施工阶段质量控制手段主要包括：橡胶沥青性质检验、橡胶沥青洒布量检验、集料撒布量检验、刹车试验、外观检查等。

3.1橡胶沥青性质检验

施工过程中橡胶沥青的性质必须满足表6的技术要求。现场以针入度、软化点、回弹率三项试验指标作为橡胶沥青质量的控制手段。

3.2橡胶沥青洒布量和集料撒布量检验

橡胶沥青用量检测方式如下：在沥青洒布车行经的路面上预先放好工程纸，工程纸的质量与尺寸需要记录下来。洒布沥青后取出工程纸，经过计算得出单位面积的沥青洒布量，如图5所示。集料撒布量的检测方法与沥青洒布量检测方法类似，只是将工程纸换成托盘。

3.3刹车试验检测粘结性

试验路铺筑完成5天后，用BZZ—60标准汽车以50km/h车速急刹，观察封层的粘结性能，如图6所示。橡胶应力吸收层粘结状况良好的标准是：碎石不脱落，沥青层不破裂。

3.4外观检查

随时检查外观，要求外观均匀一致，不起皮，无油包和基层外露等现象，并借助起子等辅助检查，要求与基层表面牢固粘结。理想的外观如图7所示。

4结语

橡胶沥青应力吸收层是防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的有效手段，在我国得到了越来越多的使用。本文作者在多年实践的基础上，总结了橡胶沥青应力吸收层施工的工艺参数和质量控制方法，其技术要点如下：

（1）橡胶沥青的生产。胶粉目数和掺量是关键，决定了橡胶沥青的粘度。橡胶沥青的生产和洒布中，温度控制也是关键因素。

（2）橡胶沥青应力吸收层施工中，橡胶沥青和碎石的撒布量是决定防治反射裂缝效果的关键，必须随时检验，及时调整。

参考文献：

[1]郭朝阳.废胎胶粉橡胶沥青应用技术研究[D].四川:重庆交通大学,2008．

[2]王伟.橡胶沥青混合料高温性能研究[D].上海:同济大学,2008．

[3]杨永顺,曹卫东,李英勇等.橡胶沥青制备工艺及其性能的研究[J].山东大学学报(工学版),2008(5):43-47.

[4]Hicks,R.G.,Lundy,J.R.,Leahy,R.B.,Hanson,D.,andEpps,J.CrumbRubberModifiers(CRM)inAsphaltPavements:SummaryofPracticesinArizona,California,andFlorida[R].FHWA-SA-95-056,FederalHighwayAdministration,Washington,D.C.,1995.

[5]Bahia,H.andDavies,R.EffectofCrumbRubberModifier(CRM)onPerformance-RelatedPropertiesofAsphaltBinders[J].JournaloftheAssociationofAsphaltPavingTechnologists,1994,63:414-438.

[6]徐立廷.橡胶改性沥青混凝土应用技术研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2005.

作者简介：黄卫东，单位名称:安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，邮编230008，出生日期1966年11月6日，专业方向:道路桥梁