舊路改造中橡膠應(yīng)力吸收層的應(yīng)用

劉辛欣

(陜西高速公路建設(shè)集團(tuán)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(zhì)瀝青進(jìn)行改性制得，具有良好的粘結(jié)性能，粘度和軟化點(diǎn)較基質(zhì)瀝青有大幅度提高，針入度下降。本次試驗(yàn)中采用埃索70#瀝青為基質(zhì)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(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

在改性過程中，膠粉顆粒在基質(zhì)瀝青中發(fā)生溶脹，經(jīng)過一定時(shí)間發(fā)育，膠粉顆粒與基質(zhì)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(jié)時(shí)，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(yīng)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(nèi)部的作用。

表1 基質(zhì)瀝青與橡膠瀝青技術(shù)性質(zhì)

1.2 碎石

橡膠應(yīng)力吸收層多采用單層碎石結(jié)構(gòu)，即“一石到頂”的結(jié)構(gòu)，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(yīng)具有一定的強(qiáng)度，孔隙率較小，應(yīng)避免針片狀碎石，一方面針片狀碎石強(qiáng)度較低，在施工過程中會進(jìn)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(yīng)控制在12%以內(nèi)。

本試驗(yàn)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(shù)性能指標(biāo)，經(jīng)對比，各項(xiàng)指標(biāo)都滿足規(guī)范要求。

表2 碎石技術(shù)性能

2 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層配合比設(shè)計(jì)

現(xiàn)有橡膠應(yīng)力吸收層的設(shè)計(jì)方法主要分為理論法和經(jīng)驗(yàn)法。理論法采用公式計(jì)算得到瀝青灑布量和碎石撒布量，并通過修正計(jì)算結(jié)果考慮交通量、路面條件等實(shí)際因素。經(jīng)驗(yàn)法根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)及路面狀況確定瀝青灑布量和碎石撒布量，再根據(jù)試鋪情況進(jìn)行調(diào)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(yīng)力吸收層最主要的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是層間抗剪強(qiáng)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(yīng)力吸收層層間抗強(qiáng)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(yīng)力吸收層層間抗剪強(qiáng)度

圖2 為在瀝青灑布量為2.0 kg/cm3時(shí)不同碎石撒布量下橡膠應(yīng)力吸收層層間抗剪強(qiáng)度關(guān)系圖。通過圖1 可知，碎石撒布量對橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的抗剪強(qiáng)度有一定影響，存在使得抗剪強(qiáng)度最大的最佳碎石撒布量。當(dāng)碎石撒布量小于14 kg/cm3時(shí)，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(qiáng)度提高。當(dāng)碎石撒布量大于14 kg/cm3時(shí)，碎石含量過多，當(dāng)瀝青含量一定時(shí)，碎石之間裹覆的瀝青不足，降低了瀝青與碎石的粘結(jié)性能，層間抗剪強(qiáng)度降低。

圖1 不同碎石撒布量應(yīng)力吸收層抗剪強(qiáng)度變化曲線

圖2 不同瀝青灑布量應(yīng)力吸收層抗剪強(qiáng)度變化曲線

圖2 為當(dāng)碎石撒布量為14 kg/m3時(shí)不同瀝青灑布量應(yīng)力吸收層抗剪強(qiáng)度變化曲線。瀝青灑布量對橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的抗剪強(qiáng)度有一定影響，存在使得抗剪強(qiáng)度最大的最佳瀝青灑布量。當(dāng)瀝青灑布量小于2 kg/m3時(shí)，碎石之間裹覆的瀝青較少，粘結(jié)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(jié)性能增強(qiáng)，層間抗剪切強(qiáng)度提高。當(dāng)瀝青灑布量大于2 kg/m3時(shí)，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(fā)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(qiáng)度降低。

綜上所述，確定橡膠瀝青應(yīng)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(zhì)量控制

橡膠應(yīng)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(shè)橡膠應(yīng)力吸收層之前應(yīng)對舊路進(jìn)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(jìn)行修補(bǔ)，保證原路面處于干燥、潔凈狀態(tài)，使得應(yīng)力吸收層與原路面充分粘結(jié)。

(2)灑布橡膠瀝青。

灑布橡膠瀝青時(shí)，應(yīng)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(yù)熱，撒布時(shí)碎石溫度不宜低于80℃。碎石應(yīng)保證潔凈，避免含泥量過高，降低碎石與瀝青的粘結(jié)性能。

(4)碾壓。

采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓前，應(yīng)在膠輪上噴灑少量的水，或表面活性劑溶液，避免出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象。膠輪壓路機(jī)一般碾壓2 ～3 遍，為了避免應(yīng)力吸收層污染，應(yīng)盡快攤鋪加鋪層，保證應(yīng)力吸收層與加鋪層之間的粘結(jié)性能。

4 結(jié) 論

橡膠應(yīng)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(tài)，避免反射裂縫，同時(shí)起到防水作用，在舊路改造中具有廣闊的應(yīng)用前景。

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

(2)碎石材料在選擇時(shí)應(yīng)控制針片狀含量，控制在12%以內(nèi)。

(3)層間抗剪強(qiáng)度是評價(jià)橡膠應(yīng)力吸收層的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，橡膠瀝青應(yīng)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(yīng)力吸收層在施工過程中應(yīng)保證各界面干燥、潔凈，增加各層之間的粘結(jié)性能，同時(shí)在施工過程中控制溫度不能過低。

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