高性能應(yīng)力吸收貼在道路中預(yù)防反射裂縫應(yīng)用技術(shù)探討

1、.高性能應(yīng)力吸收貼在道路中預(yù)防反射裂縫應(yīng)用技術(shù)探討耿楠楠（蘇伊爾中國(guó)代表處 南京 210012 ）摘 要：在瀝青混凝土道路的大中修養(yǎng)護(hù)工程及白加黑改造工程中，如何解決因基層動(dòng)態(tài)變形產(chǎn)生的裂縫反射問(wèn)題，一直是交通行業(yè)內(nèi)積極研究的課題。本文對(duì)高性能應(yīng)力吸收貼的防裂機(jī)理進(jìn)行了深入研究，并結(jié)合工程案例介紹了應(yīng)力吸收貼在道路改造工程中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：路面加鋪層；反射裂縫；防裂機(jī)理；應(yīng)力吸收貼； 1 前言在白加黑改造和新、舊半剛性基層路基加鋪瀝青路面工程中，鑒于瀝青混凝土面層與基層的冷熱膨脹系數(shù)和受力結(jié)構(gòu)不同，如何防治結(jié)構(gòu)性的反射裂縫就成為首要解決的問(wèn)題。舊水泥混凝土板存在伸縮膨脹縫，老的水穩(wěn)層存在膨脹裂

2、縫、荷載裂縫和疲勞裂縫，當(dāng)溫度和荷載作用在瀝青加鋪層的應(yīng)力超過(guò)瀝青層的抗拉或抗剪強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射裂縫，面層出現(xiàn)裂縫后，雨水就會(huì)滲入路基對(duì)路基造成破壞，路基的破壞又會(huì)反應(yīng)到面層，從而造成惡性循環(huán)。道路的白加黑改造工程中，主要研究的是伸縮縫部位的溫縮裂縫和剪切裂縫，目前對(duì)于防治反射裂縫的方法一般是在水泥混凝土和瀝青混凝土層間加鋪一層應(yīng)力吸收層。在舊的瀝青道路大中修項(xiàng)目上，一般是對(duì)水穩(wěn)層裂縫部位直接用土工材料進(jìn)行貼縫處理。局部更換水穩(wěn)時(shí)，在新老水穩(wěn)層結(jié)合處鋪設(shè)應(yīng)力吸收土工材料。本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)高性能應(yīng)力吸收貼的工程特性進(jìn)行了研究，并結(jié)合工程案例介紹了應(yīng)力吸收貼在道路改造工程中的應(yīng)用。2 國(guó)內(nèi)外

3、預(yù)防反射裂縫的方案、技術(shù)探討當(dāng)前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的有五類預(yù)防反射裂縫的方法：1 剛性土工合成材料：玻纖格柵、塑料格柵。該方案的優(yōu)秀代表有法國(guó)SAINT-GOBAIN、意大利的Thales。主要土工材料是自粘玻纖格柵和塑料格柵。這類方案中國(guó)在八九十年代的很多工程中有過(guò)大量成功的應(yīng)用。玻纖格柵和塑料格柵在道路整體加筋、抗裂、抗車轍、提高道路方面確實(shí)起到積極的作用。近年來(lái)由于生產(chǎn)過(guò)剩，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品因價(jià)格問(wèn)題沒(méi)有了市場(chǎng)，劣質(zhì)充斥，導(dǎo)致大量的工程出現(xiàn)問(wèn)題。目前防裂領(lǐng)域已經(jīng)極少建議使用。2 柔性土工合成材料：聚酯布、聚酯玻纖布、燒毛土工布、丙綸纖維布。土工布類方案最早來(lái)自德國(guó)，亞洲地區(qū)早

4、在上世紀(jì)八十年代日本已經(jīng)大量的應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，典型的代表有德國(guó)的Hoechst、美國(guó)owens corning、荷蘭TenCate百利福、國(guó)內(nèi)的海川股份。這些系統(tǒng)材料分別在道路領(lǐng)域占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。3 膜層：SAMI橡膠瀝青碎石同步，該方案最早在上世紀(jì)九十年代初由殼牌在全球推廣，2000年后國(guó)內(nèi)有幾家大的專業(yè)科研機(jī)構(gòu)和公司在推廣，典型的科企有重慶交科院、江蘇交科院。4 半剛性或柔性應(yīng)力吸收層：水穩(wěn)層、瀝青碎石層、碎石化技術(shù)等。5 高性能應(yīng)力吸收貼：應(yīng)力吸收貼是繼土工布、土工格柵、條帶聚合物、聚酯玻纖布之后發(fā)展起來(lái)的一種新型復(fù)合土工合成材料，因其施工簡(jiǎn)單、快捷，經(jīng)濟(jì)上廉價(jià)，效果上更具針對(duì)性并與瀝

5、青混合料有良好的相容性，已經(jīng)快速的得到了市場(chǎng)的認(rèn)可。3 高性能應(yīng)力吸收貼的防裂機(jī)理研究3.1 抗裂機(jī)理分析由于舊路面層或半剛性基層的裂縫的存在，裂縫尖端處的應(yīng)力集中現(xiàn)象使瀝青加鋪層的抗拉強(qiáng)度或抗剪強(qiáng)度不足，加鋪路面產(chǎn)生反射裂縫，因此分散裂縫尖端處的應(yīng)力集中是應(yīng)力吸收貼的主要阻裂機(jī)理。鋪設(shè)在基層裂縫部位或預(yù)切縫上時(shí)，由于應(yīng)力吸收貼基材的抗拉強(qiáng)度大于粘接強(qiáng)度，使原來(lái)集中的應(yīng)力，通過(guò)防裂貼的覆蓋層得到了分散，防止和縮小了面層瀝青混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性。當(dāng)相鄰的結(jié)構(gòu)板塊，在一定范圍內(nèi)上下反復(fù)剪切時(shí)，采用內(nèi)增強(qiáng)纖維的應(yīng)力吸收貼具備優(yōu)良的抗折性及延伸性，因此，不易使應(yīng)力吸收貼折斷，保持應(yīng)力吸收貼原有的應(yīng)力

6、擴(kuò)散功能。同時(shí)由于應(yīng)力吸收貼具有很好的自粘封閉性，隔斷了地表水侵蝕裂縫內(nèi)，確保基層的穩(wěn)固，減少了產(chǎn)生裂縫的因素。 3.2 高性能應(yīng)力吸收貼參數(shù)表1 應(yīng)力吸收貼技術(shù)指標(biāo)項(xiàng) 目檢測(cè)項(xiàng)單面附沙、內(nèi)增強(qiáng)型高性能自粘抗裂貼去沙厚度1.8mm ±6%軟化點(diǎn)85115不透水性0.3MPa，30min不透水抗拉強(qiáng)度(50mm)縱向600N橫向600N伸長(zhǎng)率（縱向）20%耐熱度(內(nèi)增強(qiáng)層)180無(wú)明顯變形整體低溫柔性-20，無(wú)裂紋粘附性防裂貼與鋁板4.0N/mm或粘合面外斷裂抗穿孔性不滲水高溫抗剪0.12 MPa(50)芯材成分高模量聚酯布芯材厚度1.2mm ±10%整體單位質(zhì)量2.7 KG

7、/ ±10%幅寬50cm4 復(fù)合梁疲勞實(shí)驗(yàn)研究為了評(píng)價(jià)應(yīng)力吸收貼的阻裂性能，本文開(kāi)展應(yīng)力控制的復(fù)合梁疲勞試驗(yàn)研究。將應(yīng)力吸收貼材料與橡膠瀝青同步碎石和進(jìn)口聚酯玻纖布進(jìn)行了對(duì)比，每種材料分別加工了3個(gè)復(fù)合小梁試件，見(jiàn)表2。試驗(yàn)結(jié)果表明，高性能應(yīng)力貼的阻裂性能最好，試件出現(xiàn)微裂縫時(shí)的疲勞次數(shù)為9066次，而進(jìn)口聚酯玻纖布材料的阻裂性能最差，試件出現(xiàn)微裂縫時(shí)的疲勞次數(shù)為2534次。表2 復(fù)合梁疲勞實(shí)驗(yàn)不同材料試驗(yàn)編號(hào)試件出現(xiàn)微裂縫時(shí)疲勞次數(shù)微裂縫平均次數(shù)試件破壞斷裂疲勞次數(shù)破壞平均次數(shù)高性能應(yīng)力吸收貼1-196169065.7>24>241-29130>241-38421

8、>23橡膠瀝青同步碎石2-124272699.769726210.32-2293970262-327334633進(jìn)口聚酯玻纖布3-127002533.333494962.33-2237080813-3253034575典型工程案例介紹與經(jīng)濟(jì)分析5.1 典型工程案例應(yīng)力吸收貼已經(jīng)在灌云段S236項(xiàng)目段得到廣泛使用，工程全長(zhǎng)8.9公里，涵蓋白加黑、瀝青道路大中修中老水穩(wěn)裂縫處理、新老水穩(wěn)結(jié)合部位處理。 S236段原路面為9cm瀝青混凝土，2009年投入使用，因路面出現(xiàn)較多橫縫和多條縱縫。2015年7月下旬進(jìn)行全線路面大中修工程。具體實(shí)施如下：(1)銑刨掉9cm原瀝青面層；(2)對(duì)局部水穩(wěn)層進(jìn)

9、行更換并鋪設(shè)鋼塑格柵加筋；(3)水穩(wěn)層養(yǎng)生完畢后清潔路面；(4)在裂縫和新、舊水穩(wěn)結(jié)合部位撒布寬60cm乳化瀝青粘層油；(5)粘層油破乳后鋪設(shè)50cm寬高性能應(yīng)力吸收貼；(6)約1KM路段銑刨后原路基為水泥混凝土板塊，清潔基層板塊后沿縱橫縫鋪設(shè)高性能應(yīng)力吸收貼；(7)滿幅撒布透層油和瓜子片碎石（下封層）；(7)5cmAC16下面層；(9)4cmAC13上面層。圖1 原路面病害 圖2 銑刨后的路面情況圖3高性能應(yīng)力吸收貼施工 圖4 施工完畢5.2 經(jīng)濟(jì)分析表3 三類常規(guī)的應(yīng)力吸收層分析（按照10000施工面概算）高性能聚酯布+熱瀝青項(xiàng)目數(shù)量技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（元）預(yù)算金額（元）高性能聚酯布（）1000

10、010100000.00熱瀝青粘層油+撒布（m2）1000010100000.00合計(jì)200000.00高性能應(yīng)力吸收貼（應(yīng)力吸收貼的用量約為總施工面的1/4）項(xiàng)目數(shù)量技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（元）預(yù)算金額（元）高性能應(yīng)力吸收貼（）250060合計(jì)：150000.00橡膠瀝青碎石同步項(xiàng)目數(shù)量技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（元）預(yù)算金額（元）橡膠瀝青碎石同步封層（）1000024240000.006結(jié)論本文在借鑒國(guó)內(nèi)外數(shù)家交通行業(yè)內(nèi)知名企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)介紹和相關(guān)研究論文，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)高性能應(yīng)力吸收貼的工程特性進(jìn)行了研究。對(duì)使用高性能應(yīng)力吸收貼后的瀝青混合料的抗剪切變形能力、抗疲勞性能進(jìn)行了室內(nèi)研究分析。最后結(jié)合S236省道、南京馬竹線、淮安淮海路等相關(guān)瀝青路面改建工程中進(jìn)行試驗(yàn)路鋪筑，研究的主要結(jié)論如下：（1）通過(guò)復(fù)合梁疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在基層的既有裂縫上采用高性能應(yīng)力吸收貼后其抗反射裂縫能力大幅提高，抗反射裂縫能力20倍以上于目前的傳統(tǒng)防裂工藝，能夠明顯的大幅延長(zhǎng)路面使用壽命。（2）施工簡(jiǎn)單、快捷，質(zhì)量監(jiān)管把關(guān)容易。（3）綜合總價(jià)大幅降低達(dá)30%。參考文獻(xiàn)：（1）聚酯玻纖布在高速公路罩面工程中的應(yīng)用研究(總報(bào)告). doc Barksdale（1991）、Huang（1993）、Koerner（1994）and Smith etal（199