橡膠瀝青應(yīng)力吸收層-技術(shù)建議書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上延緩路面反射裂縫解決方案 技術(shù)建議書橡膠瀝青應(yīng)力吸收層 江蘇同安道路工程有限公司版本V14.4專心-專注-專業(yè)1背景 1.1半剛性基層瀝青路面反射裂縫病害由于受設(shè)計(jì)理念的束縛以及設(shè)計(jì)周期的影響，全國各地的高等級公路幾乎是千篇一律的采用半剛性基層瀝青路面這種單一化的結(jié)構(gòu)形式。雖然半剛性基層具有較高的強(qiáng)度與承載力，但也存在易開裂、損壞后無法愈合且難以修補(bǔ)等缺陷，在使用過程中也暴露出了一些共性問題，即以反射裂縫（Reflection Crack）為主的早期損壞。 圖1-1 高速公路反射裂縫 圖1-2 橫縱向裂縫 圖1-3 干線公路反射裂縫 圖1-4 市政道路反射裂縫1.2設(shè)

2、置應(yīng)力吸收層很有必要半剛性基層材料屬于水硬性材料，對溫度和濕度的變化都比較敏感，容易導(dǎo)致基層產(chǎn)生干縮和溫縮裂縫，而其下臥層與該層之間的磨阻作用抑制了其收縮，從而在該層內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時則發(fā)生斷裂，并向上發(fā)展形成反射裂縫。反射裂縫是半剛性基層瀝青路面裂縫的主要形式，它破壞了路面結(jié)構(gòu)整體性和連續(xù)性，并在一定程度上導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的削弱（如裂縫處彎沉增大，回彈模量降低等）。瀝青路面再出現(xiàn)早期病害之后，若不及時處理，將迅速引發(fā)其他病害，加速瀝青路面的損壞。而且隨著雨水侵入基層，造成基層破壞，導(dǎo)致提高路面維修難度和成本，嚴(yán)重影響道路的使用質(zhì)量和壽命?，F(xiàn)行公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D

3、50-2006）明確指出：對于半剛性基層瀝青路面，宜采取在半剛性基層上設(shè)置改性瀝青應(yīng)力吸收膜、應(yīng)力吸收層或鋪設(shè)經(jīng)實(shí)踐證明有效的土工合成材料等措施減少收縮開裂和反射裂縫。在水泥穩(wěn)定碎石與下面層之間設(shè)置一個應(yīng)力吸收層，可使裂縫處相對位移產(chǎn)生的應(yīng)力傳到面層時大為減少，達(dá)到延緩反射裂縫產(chǎn)生的目的。圖1-5 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層作用機(jī)理2路面反射裂縫防治措施技術(shù)現(xiàn)狀目前國內(nèi)外對減少半剛性路面裂縫的主要思路是：（1） 在瀝青面層和半剛性基層之間設(shè)置一層彈性模量低，韌性好的材料作為應(yīng)力吸收層以吸收半剛性基層裂縫；（2） 使用防裂效果更好的面層或基層材料；（3） 通過增加瀝青面層厚度以防止基層反射裂縫；（4）

4、從結(jié)構(gòu)本身入手防止和減少半剛性瀝青路面基層的反射裂縫。目前第一種方法是國內(nèi)外工程實(shí)踐中用得較多的一項(xiàng)工程措施。2.1傳統(tǒng)反射裂縫防治措施及不足2.1.1 增加瀝青面層的厚度通過增加瀝青面層厚度以防止基層反射裂縫，國際上通用的結(jié)論是需要將瀝青面層增加至 15-25cm，一方面可以減少舊面層的溫度變化，并降低加鋪層的拉應(yīng)力，另一方面可以增加路面結(jié)構(gòu)的彎曲剛度，降低接縫處的彎沉差，減少加鋪層的剪切應(yīng)力。缺點(diǎn)：通過較厚的瀝青面層來防止和減少反射裂縫，易受路面標(biāo)高的限制，高溫時易因蠕變產(chǎn)生車轍，削弱強(qiáng)基薄面的優(yōu)勢，而且在經(jīng)濟(jì)上不合算。2.1.2 半剛性材料的合理組成設(shè)計(jì)通過進(jìn)行半剛性基層材料的合理設(shè)計(jì)，

5、如：調(diào)整結(jié)合料用量與比例，增加粗骨料含量并嚴(yán)格設(shè)計(jì)級配，以盡可能的減小其溫縮和干縮系數(shù)，增加半剛性基層材料的抗裂性能。缺點(diǎn)：不能從根本上消除半剛性材料的開裂而導(dǎo)致的路面反射裂縫。2.1.3 在面層與基層之間增加級配碎石層在面層與基層之間增設(shè)一層由特粗式開級配瀝青碎石混合料所組成的級配碎石層，由于該結(jié)構(gòu)層具有20%-35%的空隙率，能夠把交通荷載與環(huán)境溫度作用下所引起的原路面或者水穩(wěn)基層產(chǎn)生的運(yùn)動消散掉，從而能夠防止和減少半剛性基層反射裂縫。缺點(diǎn)：造價高，經(jīng)濟(jì)性較差。2.1.4 加鋪土工織物或格柵在半剛性基層頂或?yàn)r青面層之間設(shè)置土工合成材料，由于該材料模量較高，一方面可對加鋪層起少量加筋作用，提

6、高瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度與抗變形能力；另一方面對瀝青面層底的箍固作用大大增強(qiáng)了瀝青面層的抗裂強(qiáng)度。缺點(diǎn)：各種材料具有不同的剛度，作用效果大不相同。對于垂直差動位移和水平位移較大（溫縮嚴(yán)重）的情況效果不大，此外，防裂效果較短暫。2.1.5 基層預(yù)切縫基層預(yù)切縫方法的防裂原理主要是在鋪瀝青面層前將半剛性基層按一定間距設(shè)置預(yù)切縫，改善基層約束條件，從而在一定程度上釋放應(yīng)力來達(dá)到防裂目的，從而延緩或消除了面層反射裂縫的產(chǎn)生。缺點(diǎn)：基層預(yù)切縫將半剛性基層切割后分成了許多板塊，破壞了半剛性基層的整體性，有損于其整體性能。2.2對傳統(tǒng)瀝青路面反射裂縫防治技術(shù)的改進(jìn)傳統(tǒng)瀝青路面反射裂縫防治技術(shù)通常存在防裂效果差

7、、造價高和有損整體性能的缺點(diǎn)，針對以上不足，我們推出性能更優(yōu)越的橡膠瀝青應(yīng)力吸收層技術(shù)防治半剛性基層反射裂縫病害。橡膠瀝青應(yīng)力吸收層相對其他應(yīng)力吸收層具有明顯的優(yōu)勢，具體優(yōu)缺點(diǎn)對比分析如下表2-1所示： 常見反射裂縫處治措施對比分析 表2-1 項(xiàng)目瀝青碎石柔性基層聚酯土工布橡膠瀝青應(yīng)力吸收層玻纖格柵厚度12cm- 1cm- 施工方案滿鋪滿鋪滿鋪裂縫處設(shè)置優(yōu)點(diǎn)全方位預(yù)防基層反射裂縫無需調(diào)整縱斷面，全方位預(yù)防基層反射裂縫無需調(diào)整縱斷面，全方位預(yù)防基層反射裂縫、工藝成熟，機(jī)械化施工，質(zhì)量有保證。無需調(diào)整，造價略低，施工簡便缺點(diǎn)造價高，施工要求高、需要調(diào)整路面標(biāo)高。在基層和面層之間人為設(shè)置了一個夾層，

8、施工不到位容易造成路面整體損壞。對施工要求高。不能有效覆蓋所有工作面，效果差。3 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層3.1 什么是橡膠瀝青應(yīng)力吸收層橡膠瀝青應(yīng)力吸收層(Stress Absorbing Membrane Inter-layer，簡稱SAMI)是采用碎石封層形式，將單一粒徑的石料均勻的滿鋪在橡膠瀝青層上用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行嵌擠碾壓，橡膠瀝青被擠壓到石料高度的3/44/5處，石料嵌鎖形成后將構(gòu)成結(jié)構(gòu)性支撐，所形成的碎石封層即為橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。 圖3-1 SAMI結(jié)構(gòu)示意圖 圖3-2 SAMI超強(qiáng)粘結(jié)效果3.2 性能優(yōu)勢作為一種新型反射裂縫防治技術(shù)，橡膠瀝青應(yīng)力吸收層相對于傳統(tǒng)應(yīng)力吸收層，具有以下優(yōu)

9、勢：3.2.1 吸收應(yīng)力、延緩反射裂縫SAMI采用橡膠瀝青做膠結(jié)料，表面撒布單級配的碎石，整個結(jié)構(gòu)是一種柔性體系，能有效封閉原路面表面的微裂縫和空隙，同時，對半剛性基層以及水泥混凝土路面的集中應(yīng)力有顯著的緩沖和吸收作用，能有效緩解應(yīng)力向鋪裝層的反射，減少和緩沖鋪裝層底拉應(yīng)力，這也是采用SAMI結(jié)構(gòu)能減少表面鋪裝層厚度的主要原因。圖3-3 橡膠瀝青路面和普通瀝青路面使用8年后對比3.2.2 抗水損壞橡膠瀝青應(yīng)力吸收層采用高瀝青用量，能形成23mm左右厚度的瀝青膜，能有效防止水分浸入基層和路基，另外，橡膠瀝青二次融化，填充瀝青面層底部縫隙，避免層間存水，起到保護(hù)路基和基層的作用。 圖3-4 加罩5

10、年后取芯現(xiàn)場 圖3-5 SAMI防水原理圖3.2.3 層間粘結(jié)性強(qiáng)橡膠瀝青應(yīng)力吸收層具有優(yōu)良的粘結(jié)作用，與下面層和上鋪裝層的粘結(jié)力一般均在1.0MPa以上（稀漿封層的粘結(jié)力為0.20.4Mpa，普通粘層油的粘結(jié)力為0.1Mpa左右），橡膠瀝青上浮融入瀝青面層，提高層間抗拉、抗剪強(qiáng)度，基層和面層之間加鋪一層1cm橡膠瀝青應(yīng)力吸收層能有效將路面鋪裝層與基層粘結(jié)成一個整體，有利于結(jié)構(gòu)整理受力，提高路面的使用壽命。 圖3-6 垂直拉拔試驗(yàn)：面層破損、應(yīng)力吸收層完好3.2.4 抗老化和耐久性強(qiáng)SAMI采用橡膠瀝青作為膠結(jié)料，橡膠瀝青具有優(yōu)良的抗老化和耐久性能，故SAMI也具有優(yōu)良的抗老化和耐久性能。3.

11、2.5 機(jī)械化施工、施工便捷SAMI采用一臺橡膠瀝青灑步車與一臺碎石撒布車或者一臺同步碎石撒布車即可，施工速度快，機(jī)械控制膠結(jié)料和碎石的撒布量，質(zhì)量有保證。3.2.6 環(huán)保經(jīng)濟(jì)實(shí)踐己證明，將廢輪胎制成膠粉加入瀝青中，拌制成橡膠瀝青對于提高瀝青的高溫穩(wěn)定性，低溫抗裂性，抗老化性以及粘附性等都有很好的效果，可以取代昂貴的進(jìn)口 SBS 改性瀝青，延長使用壽命、降低建設(shè)投資成本。同時，橡膠瀝青大量消耗廢舊的輪胎，膠鞋，以及膠管、膠帶等橡膠制品，已成為廢膠粉利用的一個關(guān)鍵突破口，消除了環(huán)境污染，解決社會的環(huán)保問題。3.3 施工機(jī)械與設(shè)備橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工主要施工機(jī)械包括：（1）橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備1套；

12、（2）橡膠瀝青灑布車1臺；（3）碎石撒布機(jī)2臺；（4）灑水車；（5）森林滅火鼓風(fēng)機(jī)2臺；（6）壓路機(jī)：25噸輪胎壓路機(jī)2臺。為加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量控制，橡膠應(yīng)力吸收層推薦優(yōu)先采用同步碎石封層車進(jìn)行一體化施工。 圖3-7 橡膠瀝青同步碎石封層車 圖3-8 橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備橡膠瀝青同步碎石封層車可將瀝青結(jié)合料的噴灑和骨料的撒布同時進(jìn)行，使瀝青結(jié)合料與骨料之間有最充分的接觸，以達(dá)到它們之間最大限度的粘結(jié)度，并保證粘結(jié)劑和石屑之間穩(wěn)定的比例關(guān)系。3.4 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工工藝先均勻噴灑190200的橡膠瀝青，并立即進(jìn)行碎石撒鋪，橡膠瀝青灑布車、碎石撒布車和輪式壓路機(jī)的相隨距離不超過5m，并隨時檢測碎石、瀝

13、青灑鋪量。碎石撒布車需灑少量水，避免粘輪，并需在橡膠瀝青降溫前完成碾壓工序。橡膠瀝青應(yīng)力吸收層初次碾壓的溫度不得低于100。 圖3-9 抽取橡膠瀝青并加熱至190左右 圖3-10 基層清掃 圖3-11 灑布橡膠瀝青 圖3-12 撒布碎石 圖3-13 碾壓 圖3-14 清掃浮石3.5 適用范圍橡膠瀝青應(yīng)力吸收層能夠有效地防止或延緩反射裂縫病害發(fā)展，被廣泛地應(yīng)用到道路、橋面和隧道鋪裝層中。 圖3-15 高速公路及干線公路水穩(wěn)基層之上 圖3-16 橋面防水粘結(jié)層 圖3-17 水泥路面“白改黑” 圖3-18 舊瀝青路面改造 圖3-19 市政道路水穩(wěn)基層之上 圖3-20 隧道水泥板與瀝青面層之間下圖為國

14、內(nèi)一些高等級路面在水穩(wěn)之上設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，來延緩半剛性基層反射裂縫病害的案例：寧常高速寧杭高速二期 常州S340省道泰高公路圖3-21 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層延緩基層反射裂縫案例4 結(jié)論與建議通過不同應(yīng)力吸收層技術(shù)的性能、經(jīng)濟(jì)分析表明：橡膠瀝青應(yīng)力吸收層技術(shù)具有優(yōu)良的抗水損壞、防治反射裂縫功能，優(yōu)異的層間粘結(jié)性能，施工工藝簡便及良好的社會經(jīng)濟(jì)效益等特點(diǎn)，是一種先進(jìn)的半剛性基層瀝青路面反射裂縫防治技術(shù)，在提高路面路用性能，延長使用壽命的基礎(chǔ)上，有其獨(dú)特的優(yōu)勢，是今后一段時期內(nèi)具有推廣意義的瀝青路面反射裂縫防治技術(shù)。附件：橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工圖說明橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工圖說明根據(jù)交通部相關(guān)施

15、工技術(shù)規(guī)范，結(jié)合橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的研究成果和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，提出橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的施工技術(shù)指南。橡膠瀝青應(yīng)力吸收層結(jié)構(gòu)示意圖如下：應(yīng)力吸收層瀝青混合料面層水穩(wěn)基層或舊路面裂縫基 層1 材料技術(shù)要求橡膠瀝青應(yīng)力吸收層使用的原材料包括集料、水泥、道路石油70號瀝青、橡膠瀝青，其檢測技術(shù)要求如下。1.1基質(zhì)瀝青橡膠瀝青所用的基質(zhì)瀝青采用70道路石油瀝青，其技術(shù)要求見表1-1。 70道路石油瀝青技術(shù)要求 表1-1檢 驗(yàn) 項(xiàng) 目技術(shù)要求針入度（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軟化點(diǎn)（環(huán)球法）（

16、） 不小于46溶解度（三氯乙烯）（%） 不小于99.5針入度指數(shù)PI-1.3+1.0薄膜加熱試驗(yàn)163，5h質(zhì)量損失（%） 不大于0.6針入度比（%） 不小于65延度（15）（cm） 不小于20延度（10）（cm） 不小于6閃點(diǎn)（COC）（） 不小于260含蠟量（蒸餾法）（%） 不大于2.2密度（15）（g/cm3） 不小于1.01動力粘度（絕對粘度，60）（Pa.s） 不小于180PG等級PG64-221.2 橡膠粉橡膠粉顆粒規(guī)格應(yīng)符合表1-2要求。橡膠粉篩分應(yīng)采用水篩法進(jìn)行試驗(yàn)。橡膠粉密度應(yīng)為1.15 ± 0.05 g/cm3，應(yīng)無其它雜質(zhì)，纖維比例應(yīng)不超過0.5%，要求含有橡膠

17、粉重量4%的碳酸鈣，以防止膠粉顆粒相互粘結(jié)。 橡膠粉篩分規(guī)格 表1-2篩孔尺寸通過率%2.00 mm1001.18 mm65100600 mm20100300 mm04575 mm051.3 集料應(yīng)力吸收層應(yīng)采用石質(zhì)堅(jiān)硬、清潔、不含風(fēng)化顆粒、近立方體顆粒的碎石，應(yīng)選用反擊式破碎機(jī)軋制的碎石。并采用0.20.5%（按照集料重量計(jì)）的瀝青進(jìn)行預(yù)裹附（裹附溫度在120以上），預(yù)裹附的集料堆放時間不宜超過兩周。集料技術(shù)要求見表1-3。 SAMI應(yīng)力吸收層用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求 表1-3檢驗(yàn)項(xiàng)目單位技術(shù)要求石料壓碎值 26洛杉磯磨耗損失 28視密度 t/m32.6吸水率 2.0對橡膠瀝青的粘附性 5級堅(jiān)固

18、性 12針片狀顆粒含量 10水洗法<0.075 mm顆粒含量 1軟石含量 3上面層石料磨光值 BPN421.4 集料級配橡膠瀝青應(yīng)力吸收層集料級配范圍如表1-4，一般情況可選用B級配。 應(yīng)力吸收層集料規(guī)格 表1-4方篩孔尺寸（mm）A級配B級配13.21001009.51000154.75015/2.3605050.07500.500.52施工流程2.1制備橡膠瀝青SAMI所用橡膠瀝青為高粘橡膠瀝青(Wet Process-High Viscosity），需要采用較高的橡膠粉用量，一般在15以上，且采用粒徑較大的膠粉（如20目膠粉）。但是由于膠粉粒徑較大，存儲過程中容易離析，通常需要現(xiàn)場

19、加工使用?；|(zhì)瀝青輸送至高速剪切攪拌器，與橡膠粉在190溫度下高速剪切。剪切完成后，輸送至反應(yīng)罐進(jìn)行至少45分鐘的反應(yīng)，并升溫到200，完成橡膠瀝青生產(chǎn)過程。過程如下圖所示：圖2-1 橡膠瀝青生產(chǎn)工藝將橡膠粉加入瀝青的溫度范圍在177204之間，拌和1小時后進(jìn)行試驗(yàn)，滿足以下指標(biāo)要求。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選取合適的橡膠粉摻量，橡膠瀝青應(yīng)滿足以下技術(shù)要求，其抽檢項(xiàng)目、抽檢頻率符合表2-1的要求。 橡膠瀝青技術(shù)要求 表2-1 項(xiàng) 目技術(shù)要求試驗(yàn)方法粘度，177 ， Pa·s1.54.0T06252000針入度，25，100g，5 s，0.1mm，最小25T06042000軟化點(diǎn)，最小57T060

20、62000彈性恢復(fù)，25，1h，最小75T066220002.2確定灑布量灑布量的大小主要根據(jù)橡膠瀝青的粘度，石料的粒徑、用量等因素確定，應(yīng)做到無積油、不流淌。一般情況下推薦橡膠瀝青灑布量采用2.02.6kg/m2，可視試驗(yàn)路效果定。按照初步設(shè)計(jì)的灑布量，在起步和終止位置應(yīng)鋪工程紙，以準(zhǔn)確進(jìn)行橫向銜接，灑布車經(jīng)過后及時取走工程紙，計(jì)算實(shí)際灑布量，以調(diào)整灑布設(shè)備。2.3清掃路面路面病害處理完成后，在SAMI施工前應(yīng)進(jìn)行下承層的清掃、吹塵和清洗。先采用滑移車清掃，人工用竹掃帚將原路面進(jìn)行全面清掃，再用23臺森林滅火鼓風(fēng)機(jī)沿縱向排成斜線將浮灰吹凈，清除舊路（基層）表面浮灰和泥漿。清掃完畢后，將此路段

21、開放交通，利用車輪有吸附作用清潔路面。后進(jìn)行同步碎石施工。2.4封閉交通設(shè)置交通標(biāo)志及安全作業(yè)區(qū)。為保證施工人員的安全以及避免車輛和行人對施工造成影響，施工前需與交警、路政部門或者其他相關(guān)單位聯(lián)系，共同制定施工期間交通管制措施，并遵循公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程（JTG H30）的相關(guān)規(guī)定碼放錐桶、警示牌、限速標(biāo)志等。施工區(qū)域需進(jìn)行封閉，禁止人員和車輛進(jìn)入。2.5噴灑過程根據(jù)待施工路面寬度，設(shè)定噴灑寬度，并選擇施工行進(jìn)方向，調(diào)整噴灑設(shè)備位置。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定材料噴灑量、作業(yè)速度、灑布管的離地高度、噴灑壓力、噴灑角度和噴灑速度。2.5.1 橡膠瀝青灑布（1）推薦橡膠瀝青灑布量采用2.02.6kg/m2

22、，可視試驗(yàn)路效果定；（2）起步和終止位置應(yīng)鋪工程紙，以準(zhǔn)確進(jìn)行橫向銜接，灑布車經(jīng)過后應(yīng)及時取走工程紙；（3）縱向銜接應(yīng)與已灑布部分重疊10cm左右；（4）撒鋪碎石前禁止任何車輛、行人通過橡膠瀝青層。2.5.2 撒鋪碎石噴灑橡膠瀝青后應(yīng)立即撒鋪碎石，碎石撒鋪量采用16±2kg/m2，根據(jù)試鋪情況確定，以滿鋪、不散失為度，對于局部碎石撒鋪量不足的地方，應(yīng)人工補(bǔ)足。2.5.3 碾壓采用25T以上的膠輪壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。碎石撒鋪后應(yīng)立即進(jìn)行碾壓作業(yè)，緊跟碎石撒鋪車。碾壓遍數(shù)為3遍，從灑布橡膠瀝青到碾壓完成應(yīng)在表2-2規(guī)定時間內(nèi)完成。 施工時間要求 表2-2下承層溫度完成碾壓時間40°C 以上20 分鐘18°C 至40°C之間10 分鐘2.6養(yǎng)護(hù)、開放交通橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工應(yīng)與上面層瀝青混合料緊湊進(jìn)行，中間不開放交通，若期間必須開放交通，須待SAMI施工完成3小時后方可開放交通，但車速不宜超過25km/h。在上面層瀝青混合料施工前須加灑粘層油，粘層油灑布量控制在0.25kg/m2。2.7施工注意問題（1）施工時，注意保護(hù)環(huán)境，避免對環(huán)境造成污染。對道路沿線護(hù)欄、路緣石等附屬設(shè)施應(yīng)進(jìn)行遮蓋