淺析復合改性橡膠瀝青應力吸收層的應用

曹曉慶

(許昌騰飛公路工程有限公司，河南 許昌 461000)

0 引言

混凝土路面是我國公路建設中最常見的一種路面形式，其特點為強度大、壽命長、耐磨性能好等，因此，在我國公路建設中得到了廣泛應用。然而，由于行車荷載和自然因素的長期影響，很多早期修建的混凝土路面出現了不同程度的病害問題，嚴重影響了車輛通行安全。加鋪瀝青混凝土面層是混凝土路面改造維修的主要方式之一，通過“白改黑”施工，可以充分利用舊路面結構，改善路面行車質量。但在大量實踐中發現，舊混凝土路面加鋪層極易出現大量反射裂縫，一旦出現反射裂縫，必定會影響路面的整體性，不利于行車安全。為了有效防止和抑制反射裂縫，可將應力吸收層鋪設到舊混凝土路面和加鋪層之間，可以達到良好的防裂效果。因此，本文提出了復合改性橡膠瀝青應力吸收層，不僅可以充分利用廢舊輪胎膠粉材料，還能降低混凝土路面改造加鋪施工成本，且具有良好的防裂能力。

1 復合改性橡膠瀝青應力吸收層混合料路用性能分析

1.1 高溫穩定性分析

按照現行試驗規程，應力吸收層混合料高溫穩定性檢測中，可采取車轍試驗。本次主要以3種不同結合料應力吸收層混合料進行對比分析，即橡膠瀝青混合料、復合改性橡膠瀝青混合料及SBS改性瀝青混合料。通過試驗可得，橡膠瀝青混合料的動穩定度為3 040次/mm，SBS改性瀝青混合料的動穩定度為4 510次/mm，復合改性橡膠瀝青混合料的動穩定度為5 050次/mm。

由此可見，在上述3種瀝青結合料中，復合改性橡膠瀝青的動穩定度最大，在應力吸收層混合料抗剪切性能中，瀝青結合料的性能影響很大，也就是說，瀝青結合料的抗剪性能越好，剪切模量越高，應力吸收層混合料的抗車轍變形性能越好。

1.2 低溫抗裂性分析

應力吸收層混合料低溫性能對工程整體質量影響較大，因此，同樣選擇橡膠瀝青、復合改性橡膠瀝青及SBS改性瀝青3種混合料進行對比分析，由此可得低溫彎曲試驗結果如下。

1)橡膠瀝青混合料。抗彎拉強度為10.21 MPa，最大彎拉應變為7 500 με，彎曲勁度彈性模量為1 460 MPa。

2)SBS改性瀝青混合料。抗彎拉強度為11.35 MPa，最大彎拉應變為6 070 με，彎曲勁度彈性模量為1 789 MPa。

3)復合改性橡膠瀝青混合料。抗彎拉強度為10.51 MPa，最大彎拉應變為32 487 με，彎曲勁度彈性模量為354 MPa。

由此可見，3種瀝青結合料中，SBS改性瀝青混合料的最大彎拉應變最小，彎曲勁度模量最大，這表明SBS改性瀝青混合料具有較差的低溫抗裂性能。相比之下，復合改性橡膠瀝青混合料在低溫抗裂性能方面具有一定優勢。

1.3 水穩定性

1.3.1 浸水馬歇爾試驗分析

通過浸水馬歇爾試驗進行3種不同結合料瀝青應力吸收層混合料的水穩定性測定與分析，根據試驗結果可知，橡膠瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料的馬歇爾殘留穩定度、復合改性橡膠瀝青混合料的馬歇爾殘留穩定度分別為88.5%、93.6%、95.7%。

應力吸收層作為一種富瀝青砂懸浮密實結構，其空隙率小于2%，因此，上述3種瀝青混合料浸水馬歇爾試驗的馬歇爾殘留穩定度都相對較高，均可滿足規定要求(大于等于80%)。相比之下，復合改性橡膠瀝青混合料的殘留穩定度最高，究其原因在于應力吸收層混合料瀝青含量較多，瀝青膜偏厚，瀝青和集料之間的粘結作用良好，具有較高的抗水損害能力。

1.3.2 凍融劈裂試驗分析

性能分析中，除了浸水馬歇爾試驗外，往往還會進行凍融劈裂試驗，經試驗分析可知，橡膠瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料、復合改性橡膠瀝青混合料的凍融劈裂強度比分別為90.9%、96.1%、95.9%。根據現行規范要求，規定凍融破裂強度比大于75%，由此可見，上述3種混合料均可滿足規定要求，在凍脹作用下，混合料試件的劈裂強度有所下降，但整體來講，應力吸收層混合料依舊具有不錯的抗凍融性能。

2 工程概況

本公路工程為混凝土路面，通車運營多年，加上沿線車流量的日益增多，路面破損狀況越來越嚴重，據路面調查情況可知，裂縫、坑洞、錯臺等為路面主要病害。為了確保行車舒適性和安全，決定進行路面加鋪瀝青層改造施工。為了有效防止加鋪層出現反射裂縫，決定設置應力吸收層，通過分析，最終決定采用復合改性橡膠瀝青應力吸收層。

3 復合改性橡膠瀝青應力吸收層技術要點

3.1 舊混凝土路面處理

根據路面路況調查可知，舊混凝土路面存在不同程度的病害問題，比如裂縫、坑洞、錯臺等。裂縫是形成反射裂縫的主要隱患，施工前，需要采取高黏度瀝青材料進行灌縫施工，瀝青用量不宜太多，避免出現泛油等問題。針對坑洞等其他病害，可通過瀝青混合料填補，保證此處壓實度達到設計要求。錯臺位置極易發生剪應力集中現象，為了解決此類問題，須及時進行銑刨處理。

3.2 復合改性橡膠瀝青制備

在制備復合改性橡膠瀝青中，需要控制好加熱溫度，比如將基質瀝青加熱溫度控制在180℃左右，按照配合比設計將SBS、增塑劑等原材料按量添加，并進行均勻攪拌。按量摻加橡膠粉、綜合穩定劑等材料，拌和時間不得低于20 min。此外，還要將經過膠體磨剪切后的復合瀝青進行回灌攪拌，并添加交聯劑，通過高速剪切機剪切后向反應罐內運送，當溫度達到190℃后，便可進行溶脹反應，時間控制在30 min，以此制備完成復合改性橡膠瀝青混合料。

3.3 灑布應力吸收層

灑布應力吸收層可采用同步碎石封層車，需要同時灑布2種材料，即噴灑復合改性橡膠瀝青噴灑、撒布碎石。施工前期，保證加熱后的瀝青可以充分裹附集料，合理控制油石比、瀝青灑布溫度、灑布用量等參數。完成灑布作業后，要及時將路表面的雜物清理干凈，針對局部灑布不均勻等情況，須及時通過人工方式進行處理。

3.4 碾壓施工

完成上述施工作業后，即可進行碾壓施工。碾壓階段可采取膠輪壓路機進行2～3遍碾壓，且控制好碾壓時間和溫度，保證壓實度滿足設計要求。在整個碾壓過程中，要時刻關注碾壓質量，一旦出現起皮、松散等情況，須及時進行處理，保證施工質量。

3.5 性能檢測及分析

完成復合改性橡膠瀝青應力吸收層施工后，按照相關測試規程要求，通過剎車試驗、剪切試驗進行應力吸收層性能測定。

3.5.1 剎車試驗及性能測定分析

施工完7 d后，為了檢測急剎車條件下，吸收層礦料是否具有良好的粘結效果，決定進行剎車試驗，試驗中，以50 km/h速度，采用BZZ-60標準汽車進行急剎車試驗分析，所得結果為急剎車時，未見撒布的碎石脫落，復合改性橡膠瀝青應力吸收層施工效果良好，瀝青未破裂。由此說明，復合改性橡膠瀝青應力吸收層和舊混凝土板之間具有較強抗剪切能力，可滿足施工規定要求。

3.5.2 剪切試驗及性能測定分析

攤鋪完瀝青面層后，通過鉆芯取樣法進行抗剪性能試驗(60℃)分析。根據試驗結果可知，室內成型條件下，抗剪強度為0.28 MPa，現場取芯條件下，抗剪強度為0.31 MPa。由此可見，相比室內成型條件下，現場取芯的復合改性橡膠瀝青應力吸收層的抗剪強度相對偏高。通過觀察芯樣可見，混凝土層和應力吸收層的接觸面之間未見錯動情況，通過分析了解到瀝青混凝土內部才是主要破壞部位，這也說明了應力吸收層和混凝土層之間的剪切破壞并非是導致試件被破壞的唯一因素，若面層瀝青混凝土強度不足，同樣會出現病害問題。

通過上述分析可見，通過設置復合改性橡膠瀝青應力吸收層，可以有效提高抗裂能力，具有良好的施工應用效果。

4 結語

“白改黑”是舊混凝土路面改造維修的主要方式，通過這種方法，不僅可以減少路面建設對環境的破壞，還能降低對交通的影響，并能有效防止路表水沿著混凝土板塊接縫滲入路基，引發大量病害問題。但在“白改黑”施工中，極易出現反射裂縫，反射裂縫的出現將會嚴重影響路基的強度和剛度，甚至影響加鋪層行車的舒適性和安全性。為了有效解決加鋪施工反射裂縫問題，可以通過鋪設應力吸收層的方法得到有效解決。相比其他防止反射裂縫的措施，加鋪應力吸收層的抗裂效果更佳。