橡胶沥青应力吸收层技术建议书.doc

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1、延缓路面反射裂缝解决方案 技术建议书橡胶沥青应力吸收层 江苏同安道路工程有限公司版本V14.41背景 1.1半刚性基层沥青路面反射裂缝病害由于受设计理念的束缚以及设计周期的影响，全国各地的高等级公路几乎是千篇一律的采用半刚性基层沥青路面这种单一化的结构形式。虽然半刚性基层具有较高的强度与承载力，但也存在易开裂、损坏后无法愈合且难以修补等缺陷，在使用过程中也暴露出了一些共性问题，即以反射裂缝（Reflection Crack）为主的早期损坏。 图1-1 高速公路反射裂缝 图1-2 横纵向裂缝 图1-3 干线公路反射裂缝 图1-4 市政道路反射裂缝1.2设置应力吸收层很有必要半刚性基层材料属于水硬

2、性材料，对温度和湿度的变化都比较敏感，容易导致基层产生干缩和温缩裂缝，而其下卧层与该层之间的磨阻作用抑制了其收缩，从而在该层内部产生拉应力，当此应力超过其抗拉强度时则发生断裂，并向上发展形成反射裂缝。反射裂缝是半刚性基层沥青路面裂缝的主要形式，它破坏了路面结构整体性和连续性，并在一定程度上导致结构强度的削弱（如裂缝处弯沉增大，回弹模量降低等）。沥青路面再出现早期病害之后，若不及时处理，将迅速引发其他病害，加速沥青路面的损坏。而且随着雨水侵入基层，造成基层破坏，导致提高路面维修难度和成本，严重影响道路的使用质量和寿命。现行公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）明确指出：对于半刚性基层沥

3、青路面，宜采取在半刚性基层上设置改性沥青应力吸收膜、应力吸收层或铺设经实践证明有效的土工合成材料等措施减少收缩开裂和反射裂缝。在水泥稳定碎石与下面层之间设置一个应力吸收层，可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少，达到延缓反射裂缝产生的目的。图1-5 橡胶沥青应力吸收层作用机理2路面反射裂缝防治措施技术现状目前国内外对减少半刚性路面裂缝的主要思路是：（1） 在沥青面层和半刚性基层之间设置一层弹性模量低，韧性好的材料作为应力吸收层以吸收半刚性基层裂缝；（2） 使用防裂效果更好的面层或基层材料；（3） 通过增加沥青面层厚度以防止基层反射裂缝；（4） 从结构本身入手防止和减少半刚性沥青路面基层

4、的反射裂缝。目前第一种方法是国内外工程实践中用得较多的一项工程措施。2.1传统反射裂缝防治措施及不足2.1.1 增加沥青面层的厚度通过增加沥青面层厚度以防止基层反射裂缝，国际上通用的结论是需要将沥青面层增加至 15-25cm，一方面可以减少旧面层的温度变化，并降低加铺层的拉应力，另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切应力。缺点：通过较厚的沥青面层来防止和减少反射裂缝，易受路面标高的限制，高温时易因蠕变产生车辙，削弱强基薄面的优势，而且在经济上不合算。2.1.2 半刚性材料的合理组成设计通过进行半刚性基层材料的合理设计，如：调整结合料用量与比例，增加粗骨料含量并

5、严格设计级配，以尽可能的减小其温缩和干缩系数，增加半刚性基层材料的抗裂性能。缺点：不能从根本上消除半刚性材料的开裂而导致的路面反射裂缝。2.1.3 在面层与基层之间增加级配碎石层在面层与基层之间增设一层由特粗式开级配沥青碎石混合料所组成的级配碎石层，由于该结构层具有20%-35%的空隙率，能够把交通荷载与环境温度作用下所引起的原路面或者水稳基层产生的运动消散掉，从而能够防止和减少半刚性基层反射裂缝。缺点：造价高，经济性较差。2.1.4 加铺土工织物或格栅在半刚性基层顶或沥青面层之间设置土工合成材料，由于该材料模量较高，一方面可对加铺层起少量加筋作用，提高沥青混合料的抗拉强度与抗变形能力；另一方

6、面对沥青面层底的箍固作用大大增强了沥青面层的抗裂强度。缺点：各种材料具有不同的刚度，作用效果大不相同。对于垂直差动位移和水平位移较大（温缩严重）的情况效果不大，此外，防裂效果较短暂。2.1.5 基层预切缝基层预切缝方法的防裂原理主要是在铺沥青面层前将半刚性基层按一定间距设置预切缝，改善基层约束条件，从而在一定程度上释放应力来达到防裂目的，从而延缓或消除了面层反射裂缝的产生。缺点：基层预切缝将半刚性基层切割后分成了许多板块，破坏了半刚性基层的整体性，有损于其整体性能。2.2对传统沥青路面反射裂缝防治技术的改进传统沥青路面反射裂缝防治技术通常存在防裂效果差、造价高和有损整体性能的缺点，针对以上不足

7、，我们推出性能更优越的橡胶沥青应力吸收层技术防治半刚性基层反射裂缝病害。橡胶沥青应力吸收层相对其他应力吸收层具有明显的优势，具体优缺点对比分析如下表2-1所示： 常见反射裂缝处治措施对比分析 表2-1 项目沥青碎石柔性基层聚酯土工布橡胶沥青应力吸收层玻纤格栅厚度12cm- 1cm- 施工方案满铺满铺满铺裂缝处设置优点全方位预防基层反射裂缝无需调整纵断面，全方位预防基层反射裂缝无需调整纵断面，全方位预防基层反射裂缝、工艺成熟，机械化施工，质量有保证。无需调整，造价略低，施工简便缺点造价高，施工要求高、需要调整路面标高。在基层和面层之间人为设置了一个夹层，施工不到位容易造成路面整体损坏。对施工要求

8、高。不能有效覆盖所有工作面，效果差。3 橡胶沥青应力吸收层3.1 什么是橡胶沥青应力吸收层橡胶沥青应力吸收层(Stress Absorbing Membrane Inter-layer，简称SAMI)是采用碎石封层形式，将单一粒径的石料均匀的满铺在橡胶沥青层上用胶轮压路机进行嵌挤碾压，橡胶沥青被挤压到石料高度的3/44/5处，石料嵌锁形成后将构成结构性支撑，所形成的碎石封层即为橡胶沥青应力吸收层。 图3-1 SAMI结构示意图 图3-2 SAMI超强粘结效果3.2 性能优势作为一种新型反射裂缝防治技术，橡胶沥青应力吸收层相对于传统应力吸收层，具有以下优势：3.2.1 吸收应力、延缓反射裂缝SA

9、MI采用橡胶沥青做胶结料，表面撒布单级配的碎石，整个结构是一种柔性体系，能有效封闭原路面表面的微裂缝和空隙，同时，对半刚性基层以及水泥混凝土路面的集中应力有显著的缓冲和吸收作用，能有效缓解应力向铺装层的反射，减少和缓冲铺装层底拉应力，这也是采用SAMI结构能减少表面铺装层厚度的主要原因。图3-3 橡胶沥青路面和普通沥青路面使用8年后对比3.2.2 抗水损坏橡胶沥青应力吸收层采用高沥青用量，能形成23mm左右厚度的沥青膜，能有效防止水分浸入基层和路基，另外，橡胶沥青二次融化，填充沥青面层底部缝隙，避免层间存水，起到保护路基和基层的作用。 图3-4 加罩5年后取芯现场 图3-5 SAMI防水原理图

10、3.2.3 层间粘结性强橡胶沥青应力吸收层具有优良的粘结作用，与下面层和上铺装层的粘结力一般均在1.0MPa以上（稀浆封层的粘结力为0.20.4Mpa，普通粘层油的粘结力为0.1Mpa左右），橡胶沥青上浮融入沥青面层，提高层间抗拉、抗剪强度，基层和面层之间加铺一层1cm橡胶沥青应力吸收层能有效将路面铺装层与基层粘结成一个整体，有利于结构整理受力，提高路面的使用寿命。 图3-6 垂直拉拔试验：面层破损、应力吸收层完好3.2.4 抗老化和耐久性强SAMI采用橡胶沥青作为胶结料，橡胶沥青具有优良的抗老化和耐久性能，故SAMI也具有优良的抗老化和耐久性能。3.2.5 机械化施工、施工便捷SAMI采用一

11、台橡胶沥青洒步车与一台碎石撒布车或者一台同步碎石撒布车即可，施工速度快，机械控制胶结料和碎石的撒布量，质量有保证。3.2.6 环保经济实践己证明，将废轮胎制成胶粉加入沥青中，拌制成橡胶沥青对于提高沥青的高温稳定性，低温抗裂性，抗老化性以及粘附性等都有很好的效果，可以取代昂贵的进口 SBS 改性沥青，延长使用寿命、降低建设投资成本。同时，橡胶沥青大量消耗废旧的轮胎，胶鞋，以及胶管、胶带等橡胶制品，已成为废胶粉利用的一个关键突破口，消除了环境污染，解决社会的环保问题。3.3 施工机械与设备橡胶沥青应力吸收层施工主要施工机械包括：（1）橡胶沥青生产设备1套；（2）橡胶沥青洒布车1台；（3）碎石撒布机

12、2台；（4）洒水车；（5）森林灭火鼓风机2台；（6）压路机：25吨轮胎压路机2台。为加强现场质量控制，橡胶应力吸收层推荐优先采用同步碎石封层车进行一体化施工。 图3-7 橡胶沥青同步碎石封层车 图3-8 橡胶沥青生产设备橡胶沥青同步碎石封层车可将沥青结合料的喷洒和骨料的撒布同时进行，使沥青结合料与骨料之间有最充分的接触，以达到它们之间最大限度的粘结度，并保证粘结剂和石屑之间稳定的比例关系。3.4 橡胶沥青应力吸收层施工工艺先均匀喷洒190200的橡胶沥青，并立即进行碎石撒铺，橡胶沥青洒布车、碎石撒布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，

13、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。 图3-9 抽取橡胶沥青并加热至190左右 图3-10 基层清扫 图3-11 洒布橡胶沥青 图3-12 撒布碎石 图3-13 碾压 图3-14 清扫浮石3.5 适用范围橡胶沥青应力吸收层能够有效地防止或延缓反射裂缝病害发展，被广泛地应用到道路、桥面和隧道铺装层中。 图3-15 高速公路及干线公路水稳基层之上 图3-16 桥面防水粘结层 图3-17 水泥路面“白改黑” 图3-18 旧沥青路面改造 图3-19 市政道路水稳基层之上 图3-20 隧道水泥板与沥青面层之间下图为国内一些高等级路面在水稳之上设置橡胶沥青应力

14、吸收层，来延缓半刚性基层反射裂缝病害的案例：宁常高速宁杭高速二期 常州S340省道泰高公路图3-21 橡胶沥青应力吸收层延缓基层反射裂缝案例4 结论与建议通过不同应力吸收层技术的性能、经济分析表明：橡胶沥青应力吸收层技术具有优良的抗水损坏、防治反射裂缝功能，优异的层间粘结性能，施工工艺简便及良好的社会经济效益等特点，是一种先进的半刚性基层沥青路面反射裂缝防治技术，在提高路面路用性能，延长使用寿命的基础上，有其独特的优势，是今后一段时期内具有推广意义的沥青路面反射裂缝防治技术。附件：橡胶沥青应力吸收层施工图说明橡胶沥青应力吸收层施工图说明根据交通部相关施工技术规范，结合橡胶沥青应力吸收层的研究成

15、果和工程应用经验，提出橡胶沥青应力吸收层的施工技术指南。橡胶沥青应力吸收层结构示意图如下：应力吸收层沥青混合料面层水稳基层或旧路面裂缝基 层1 材料技术要求橡胶沥青应力吸收层使用的原材料包括集料、水泥、道路石油70号沥青、橡胶沥青，其检测技术要求如下。1.1基质沥青橡胶沥青所用的基质沥青采用70道路石油沥青，其技术要求见表1-1。 70道路石油沥青技术要求 表1-1检 验 项 目技术要求针入度（25，100g,5S）(0.1mm)6080延度(5cm/mim,15)（cm） 不小于100延度(5cm/mim,10)（cm） 不小于20软化点（环球法）（） 不小于46溶解度（三氯乙烯）（%） 不

16、小于99.5针入度指数PI-1.3+1.0薄膜加热试验163，5h质量损失（%） 不大于0.6针入度比（%） 不小于65延度（15）（cm） 不小于20延度（10）（cm） 不小于6闪点（COC）（） 不小于260含蜡量（蒸馏法）（%） 不大于2.2密度（15）（g/cm3） 不小于1.01动力粘度（绝对粘度，60）（Pa.s） 不小于180PG等级PG64-221.2 橡胶粉橡胶粉颗粒规格应符合表1-2要求。橡胶粉筛分应采用水筛法进行试验。橡胶粉密度应为1.15 0.05 g/cm3，应无其它杂质，纤维比例应不超过0.5%，要求含有橡胶粉重量4%的碳酸钙，以防止胶粉颗粒相互粘结。 橡胶粉筛分

17、规格 表1-2筛孔尺寸通过率%2.00 mm1001.18 mm65100600 mm20100300 mm04575 mm051.3 集料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。并采用0.20.5%（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。集料技术要求见表1-3。 SAMI应力吸收层用粗集料质量技术要求 表1-3检验项目单位技术要求石料压碎值 26洛杉矶磨耗损失 28视密度 t/m32.6吸水率 2.0对橡胶沥青的粘附性 5级坚固性 12针片状颗粒含量 10水洗法0.075 mm颗粒含

18、量 1软石含量 3上面层石料磨光值 BPN421.4 集料级配橡胶沥青应力吸收层集料级配范围如表1-4，一般情况可选用B级配。 应力吸收层集料规格 表1-4方筛孔尺寸（mm）A级配B级配13.21001009.51000154.75015/2.3605050.07500.500.52施工流程2.1制备橡胶沥青SAMI所用橡胶沥青为高粘橡胶沥青(Wet Process-High Viscosity），需要采用较高的橡胶粉用量，一般在15以上，且采用粒径较大的胶粉（如20目胶粉）。但是由于胶粉粒径较大，存储过程中容易离析，通常需要现场加工使用。基质沥青输送至高速剪切搅拌器，与橡胶粉在190温度下高

19、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。过程如下图所示：图2-1 橡胶沥青生产工艺将橡胶粉加入沥青的温度范围在177204之间，拌和1小时后进行试验，满足以下指标要求。根据试验结果选取合适的橡胶粉掺量，橡胶沥青应满足以下技术要求，其抽检项目、抽检频率符合表2-1的要求。 橡胶沥青技术要求 表2-1 项 目技术要求试验方法粘度，177 ， Pas1.54.0T06252000针入度，25，100g，5 s，0.1mm，最小25T06042000软化点，最小57T06062000弹性恢复，25，1h，最小75T066220002.2确定洒布量洒

20、布量的大小主要根据橡胶沥青的粘度，石料的粒径、用量等因素确定，应做到无积油、不流淌。一般情况下推荐橡胶沥青洒布量采用2.02.6kg/m2，可视试验路效果定。按照初步设计的洒布量，在起步和终止位置应铺工程纸，以准确进行横向衔接，洒布车经过后及时取走工程纸，计算实际洒布量，以调整洒布设备。2.3清扫路面路面病害处理完成后，在SAMI施工前应进行下承层的清扫、吹尘和清洗。先采用滑移车清扫，人工用竹扫帚将原路面进行全面清扫，再用23台森林灭火鼓风机沿纵向排成斜线将浮灰吹净，清除旧路（基层）表面浮灰和泥浆。清扫完毕后，将此路段开放交通，利用车轮有吸附作用清洁路面。后进行同步碎石施工。2.4封闭交通设置

21、交通标志及安全作业区。为保证施工人员的安全以及避免车辆和行人对施工造成影响，施工前需与交警、路政部门或者其他相关单位联系，共同制定施工期间交通管制措施，并遵循公路养护安全作业规程（JTG H30）的相关规定码放锥桶、警示牌、限速标志等。施工区域需进行封闭，禁止人员和车辆进入。2.5喷洒过程根据待施工路面宽度，设定喷洒宽度，并选择施工行进方向，调整喷洒设备位置。根据设计要求，确定材料喷洒量、作业速度、洒布管的离地高度、喷洒压力、喷洒角度和喷洒速度。2.5.1 橡胶沥青洒布（1）推荐橡胶沥青洒布量采用2.02.6kg/m2，可视试验路效果定；（2）起步和终止位置应铺工程纸，以准确进行横向衔接，洒布

22、车经过后应及时取走工程纸；（3）纵向衔接应与已洒布部分重叠10cm左右；（4）撒铺碎石前禁止任何车辆、行人通过橡胶沥青层。2.5.2 撒铺碎石喷洒橡胶沥青后应立即撒铺碎石，碎石撒铺量采用162kg/m2，根据试铺情况确定，以满铺、不散失为度，对于局部碎石撒铺量不足的地方，应人工补足。2.5.3 碾压采用25T以上的胶轮压路机进行压实。碎石撒铺后应立即进行碾压作业，紧跟碎石撒铺车。碾压遍数为3遍，从洒布橡胶沥青到碾压完成应在表2-2规定时间内完成。 施工时间要求 表2-2下承层温度完成碾压时间40C 以上20 分钟18C 至40C之间10 分钟2.6养护、开放交通橡胶沥青应力吸收层施工应与上面层

23、沥青混合料紧凑进行，中间不开放交通，若期间必须开放交通，须待SAMI施工完成3小时后方可开放交通，但车速不宜超过25km/h。在上面层沥青混合料施工前须加洒粘层油，粘层油洒布量控制在0.25kg/m2。2.7施工注意问题（1）施工时，注意保护环境，避免对环境造成污染。对道路沿线护栏、路缘石等附属设施应进行遮盖保护。（2）空气温度和地面温度都不得低于15，风速不影响橡胶沥青洒布效果，严禁在雨天和即将下雨的天气施工。（3）下承层必须干燥，路缘石防护良好。（4）在铺筑上层沥青混合料前，应对橡胶沥青应力吸收层进行清扫，以清除没有粘结的松散碎石，避免影响SAMI层与上面层的粘结。3施工质量控制标准3.1

24、 主要检测仪器（1）沥青针入度仪（2）沥青延度仪（3）沥青软化点仪（4）布氏旋转粘度计（5）标准筛（方筛孔）3.2 检测项目施工阶段的检测项目包括：橡胶沥青性质、橡胶沥青洒布量、集料撒布量、刹车试验、外观检查等。3.3 橡胶沥青洒布量和碎石撒铺量控制（1）沥青撒布量控制将要撒布沥青时，在标准尺寸矩形容器内置沥青油毡，称其重量并置于撒布车前510m，待撒布车经过容器后立即取出再称其重，以此计算实际撒布量，再结合沥青撒布车电脑调节装置直到设计撒布量为止。（2）碎石撒布量控制将要撒布碎石时，取一标准尺寸矩形容器称其重量并置于撒布车前已洒布沥青路面的路段最尾处，待撒布车经过容器后立即取出再称其重，以此

25、计算实际撒布量，然后通过调节装置直至调到设计撒布量为止。3.4 检验方法及标准检验方法及检验标准见表3-1。 沥青路面SAMI应力吸收层施工阶段的质量检查标准 表3-1项目检查频率质量要求或允许误差试验方法橡胶沥青177粘度（Pas）每生产一批检查一次1.54.0旋转粘度计橡胶沥青量每半天1次设计量0.2 kg/m2称定面积收取橡胶沥青量集料量每半天1次在规定范围内用集料总量与撒布面积算得刹车试验1处/2000 m2（仅试铺段做刹车试验）沥青层不破裂7天后用BZZ60标准汽车以50km/h车速急刹外观检查随时全面外观均匀一致，用硬物刮开观察，与基层表面牢固粘结，不起皮，无油包和基层外露等现象。