舊路改造中橡膠應力吸收層的應用

劉辛欣

(陜西高速公路建設集團公司)

1 原材料

1.1 橡膠瀝青

橡膠瀝青采用廢舊膠粉對基質瀝青進行改性制得，具有良好的粘結性能，粘度和軟化點較基質瀝青有大幅度提高，針入度下降。本次試驗中采用埃索70#瀝青為基質瀝青，摻加20%的40 目膠粉制備得到橡膠瀝青。表1 列出了埃索70#和橡膠瀝青的各項技術指標。

在改性過程中，膠粉顆粒在基質瀝青中發生溶脹，經過一定時間發育，膠粉顆粒與基質瀝青吸附填充，增加了瀝青的粘彈性能。橡膠瀝青在與集料粘結時，由于粘度高，集料表面粘附的瀝青膜厚度增加，防水性增加。因而橡膠應力吸收層，在一定程度上能夠起到防止上層水分滲入到舊路內部的作用。

表1 基質瀝青與橡膠瀝青技術性質

1.2 碎石

橡膠應力吸收層多采用單層碎石結構，即“一石到頂”的結構，碎石粒徑為介于8 ～14 mm 之間的單一粒徑，如圖1所示。碎石應具有一定的強度，孔隙率較小，應避免針片狀碎石，一方面針片狀碎石強度較低，在施工過程中會進一步破碎;另一方面針片狀碎石嵌擠力低，不易形成骨架。一般來講針片狀含量應控制在12%以內。

本試驗中選擇輝綠巖作為碎石材料，粒徑為9. 5 ～13.2 mm，表2 列出了碎石的技術性能指標，經對比，各項指標都滿足規范要求。

表2 碎石技術性能

2 橡膠瀝青應力吸收層配合比設計

現有橡膠應力吸收層的設計方法主要分為理論法和經驗法。理論法采用公式計算得到瀝青灑布量和碎石撒布量，并通過修正計算結果考慮交通量、路面條件等實際因素。經驗法根據以往的經驗及路面狀況確定瀝青灑布量和碎石撒布量，再根據試鋪情況進行調整。影響瀝青灑布量和碎石撒布量的因素有原路面狀況、加鋪層類型、交通量、氣候條件以及碎石尺寸等。對于應力吸收層最主要的評價標準是層間抗剪強度，通過層間剪切儀測試。

表3 列出了不同橡膠瀝青灑布量、碎石撒布量橡膠應力吸收層層間抗強度，所選用的碎石粒徑為9.5 ～13.2 mm 的輝綠巖。

表3 不同橡膠瀝青灑布量、碎石撒布量橡膠應力吸收層層間抗剪強度

圖2 為在瀝青灑布量為2.0 kg/cm3時不同碎石撒布量下橡膠應力吸收層層間抗剪強度關系圖。通過圖1 可知，碎石撒布量對橡膠瀝青應力吸收層的抗剪強度有一定影響，存在使得抗剪強度最大的最佳碎石撒布量。當碎石撒布量小于14 kg/cm3時，隨著碎石撒布量的增加，碎石之間嵌擠力和摩擦力增加，層間抗剪切強度提高。當碎石撒布量大于14 kg/cm3時，碎石含量過多，當瀝青含量一定時，碎石之間裹覆的瀝青不足，降低了瀝青與碎石的粘結性能，層間抗剪強度降低。

圖1 不同碎石撒布量應力吸收層抗剪強度變化曲線

圖2 不同瀝青灑布量應力吸收層抗剪強度變化曲線

圖2 為當碎石撒布量為14 kg/m3時不同瀝青灑布量應力吸收層抗剪強度變化曲線。瀝青灑布量對橡膠瀝青應力吸收層的抗剪強度有一定影響，存在使得抗剪強度最大的最佳瀝青灑布量。當瀝青灑布量小于2 kg/m3時，碎石之間裹覆的瀝青較少，粘結性能不充分，隨著瀝青灑布量的增加，碎石之間裹覆的瀝青膜增厚，碎石與瀝青的粘結性能增強，層間抗剪切強度提高。當瀝青灑布量大于2 kg/m3時，碎石之間的瀝青膜過厚，會起到潤滑作用，使得碎石之間容易發生位移，降低了碎石間的嵌擠作用，隨著瀝青灑布量增加，層間抗剪強度降低。

綜上所述，確定橡膠瀝青應力吸收層瀝青最佳灑布量為2.0 kg/m3，碎石最佳撒布量為14 kg/m3。

3 施工質量控制

橡膠應力吸收層主要的施工步驟包括舊路處理、灑布瀝青、撒布碎石及碾壓，在施工過程中需注意以下一些問題。

(1)舊路處理。

鋪設橡膠應力吸收層之前應對舊路進行處理，除了必要的清掃外，需要對存在的較大的裂縫、坑槽進行修補，保證原路面處于干燥、潔凈狀態，使得應力吸收層與原路面充分粘結。

(2)灑布橡膠瀝青。

灑布橡膠瀝青時，應注意瀝青溫度不能過低，溫度控制在180℃左右。避免由于溫度過低，不易碾壓成型，增加施工難度。

(3)撒布碎石。

撒布碎石前需對碎石預熱，撒布時碎石溫度不宜低于80℃。碎石應保證潔凈，避免含泥量過高，降低碎石與瀝青的粘結性能。

(4)碾壓。

采用膠輪壓路機進行碾壓前，應在膠輪上噴灑少量的水，或表面活性劑溶液，避免出現粘輪現象。膠輪壓路機一般碾壓2 ～3 遍，為了避免應力吸收層污染，應盡快攤鋪加鋪層，保證應力吸收層與加鋪層之間的粘結性能。

4 結 論

橡膠應力吸收層具有良好的變形能力，能夠有效地改善舊路與加鋪層之間的層間狀態，避免反射裂縫，同時起到防水作用，在舊路改造中具有廣闊的應用前景。

(1)橡膠瀝青在選擇時控制粘度，粘度過高在碾壓過程中會出現粘輪現象，影響施工。

(2)碎石材料在選擇時應控制針片狀含量，控制在12%以內。

(3)層間抗剪強度是評價橡膠應力吸收層的關鍵標準，橡膠瀝青應力吸收層存在最佳瀝青灑布量和最佳碎石撒布量。

(4)橡膠瀝青應力吸收層在施工過程中應保證各界面干燥、潔凈，增加各層之間的粘結性能，同時在施工過程中控制溫度不能過低。

［1］沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能［M］. 北京:人民交通出版社，2001.

［2］李兵，鄭南翔.同步碎石應力吸收層混合料設計方法研究［J］.公路工程，2009，34(5):63 －66.

［3］沈旭，伍和平.應力吸收層在舊水泥混凝土路面改造中的應用［J］.湖南交通科技，2010，36，(3):9 －12.

［4］高金岐，羅曉輝，徐世法，等. 瀝青粘結層抗剪強度試驗分析［J］.北京建筑工程學院學報，2003，19(1):66 －71.

［5］宿秀麗.同步碎石封層在瀝青混凝土路面養護中的應用研究［D］.西安:長安大學公路學院，2008.