舊混凝土路面加鋪橡膠瀝青應力吸收層防止反射裂縫形成的方法

胡玉倩 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

1 工程概況

利辛縣子胥大道（富強路-政通路）路面改造工程位于利辛縣北部，道路西起政通路，東至富強路，全長3915.234m，為城市主干道，原路面為C30混凝土路面，此次選擇子胥大道（政通路-世紀大道）機動車道作為研究路段，長度362.475m，機動車道寬度22m，加鋪后車行道路面結(jié)構為：4cmAC-13C細粒式改性瀝青混凝土+8cmAC-25C粗粒式瀝青混凝土+0-4cm調(diào)平層+1.5cm橡膠瀝青應力吸收層。

2 瀝青混凝土路面反射裂縫形成與防治基本認識和理論依據(jù)

①瀝青混凝土路面因為具有施工速度快、行車舒適性好的優(yōu)點，成為我國近年來最常用的一種路面形式，但是瀝青混凝土在使用過程中常常會由于各種原因產(chǎn)生裂縫，裂縫在車輛荷載的持續(xù)作用下繼續(xù)擴展，進而形成網(wǎng)裂、坑槽等路面病害，導致路面性能迅速下降，后期養(yǎng)護費用大幅增加，甚至給交通安全帶來威脅。

②瀝青混凝土路面下面層材料與水泥混凝土基層材料之間的差異會使得相鄰面存在較大空隙，形成了結(jié)構上的天然缺陷，基層的裂縫在應力作用沿下面層集料的大顆粒之間的空隙直接向上傳遞延伸。如果在相鄰結(jié)構層采用低模量、高韌性的結(jié)構過渡層來吸收來自基層裂縫的應力，就可以消減一部分剪切應力和拉伸應力，消散應力集中現(xiàn)象，從而起到防止反射裂縫的目的。所以在舊混凝土路面上加鋪橡膠瀝青應力吸收層對防止基層裂縫反射到路面上具有重要的積極意義。

3 橡膠瀝青應力吸收層施工方法

3.1 原材料檢驗

3.1.1 基質(zhì)瀝青

橡膠瀝青所用的基質(zhì)瀝青為70#道路石油瀝青，生產(chǎn)廠家為南京金陵瀝青實業(yè)有限公司，在試驗室對其基本性能指標進行檢測，檢測結(jié)果見表1。

3.1.2 橡膠粉

橡膠粉生產(chǎn)廠家為無錫市萬豐橡膠有限公司，在試驗室采用水篩法對其進行篩分，檢測結(jié)果見表2。

3.1.3 橡膠瀝青

本次選擇了18%、20%、22%三個不同的橡膠粉摻量分別進行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，橡膠粉摻量為20%時滿足橡膠瀝青技術要求。檢測結(jié)果見表3。

3.1.4 集料

橡膠瀝青上撒布的碎石產(chǎn)地巢湖，在實驗室對其基本性能指標進行檢測，檢測結(jié)果見表4。

70#道路石油瀝青檢測結(jié)果 表1

橡膠粉篩分檢測結(jié)果 表2

橡膠瀝青檢測結(jié)果 表3

橡膠瀝青用粗集料檢測結(jié)果 表4

3.2 主要施工機械及檢測儀器

3.2.1 主要施工機械

橡膠瀝青生產(chǎn)設備1套、同步碎石封層車1臺、灑水車1臺、森林滅火鼓風機2臺、30噸輪胎壓路機1臺。

3.2.2 主要檢測儀器

瀝青針入度儀、瀝青延度儀、瀝青軟化點儀、布氏旋轉(zhuǎn)粘度計、標準篩（方篩孔）、電子天平。

3.3 橡膠瀝青應力吸收層施工工藝

3.3.1 施工工藝流程

3.3.2 施工準備

①技術準備

施工前，做好現(xiàn)場導線點復測、圖紙復核、編制施工技術方案和做好技術交底等準備工作。

②施工機械調(diào)試準備

對現(xiàn)場機械設備認真檢查試用，確保儀器在施工中正常使用。

③材料準備

根據(jù)圖紙設計的材料要求及數(shù)量選擇采購優(yōu)質(zhì)原材料，按現(xiàn)行相關國家技術規(guī)范規(guī)定的批量和項目對進場原材料進行嚴格檢測，合格后方可用于本工程。

④下承層及其他準備

施工前對水泥混凝土老路面板進行銑刨及面板橫縫、縱縫處理，然后對處理好的老路水泥混凝土面板彎沉等指標進行全面檢測、完成老路處理和路緣石安裝的相關報驗工作，在橡膠瀝青撒布前將老路面層上浮土和其他污染物進行清除吹凈并避免二次污染，盡量使基層頂面集料顆粒能部分外露。確保下承層干燥，整潔，整體承載力達到設計要求。

3.3.3 制備橡膠瀝青

橡膠瀝青現(xiàn)場加工流程如下：先將基質(zhì)瀝青升溫至160℃以上，然后將基質(zhì)瀝青泵送至高速剪切攪拌器中，同時，通過螺旋布料器將橡膠粉按比例同步輸送至高速剪切攪拌器中，讓基質(zhì)瀝青與橡膠粉190℃高溫下在攪拌器中充分剪切、混合。混合完成后，泵送至發(fā)育罐，在190℃～195℃的溫度條件下，保證基質(zhì)瀝青和橡膠粉在發(fā)育罐中進行45分鐘的物理-化學反應，完成橡膠瀝青生產(chǎn)過程。

3.3.4 橡膠瀝青灑布

在灑布橡膠瀝青前，應注意檢查：

①空氣溫度和地面溫度都不得低于15℃；

②下承層必須干燥，路緣石防護良好；

③風速不影響橡膠瀝青灑布效果；

④需用的設備進入待命狀態(tài)，包括同步碎石封層車、裝載機、膠輪壓路機。

橡膠瀝青的灑布量主要根據(jù)橡膠瀝青的粘度，石料的粒徑、用量等因素確定，應做到全覆蓋、不留空白，同時要求無積油、不流淌。一般情況下橡膠瀝青灑布量采用1.8～2.2kg/m2，本次按照2.0kg/m2控制。

縱向銜接應與已灑布部分重疊10cm左右。

撒鋪碎石前禁止任何車輛、行人通過橡膠瀝青層。

3.3.5 撒鋪碎石

同步碎石封層車混凝土路面上噴灑橡膠瀝青后立即進行碎石撒鋪，碎石應均勻覆蓋在橡膠瀝青上，覆蓋面積占橡膠瀝青的80%左右，且不能粘輪。碎石撒鋪量采用12±2kg/m2，以滿鋪、不散失為度，本檢測段按12kg/m2控制，對于局部碎石撒鋪量不足的地方，應人工補足。

圖1 橡膠瀝青層碎石撒鋪

3.3.6 碾壓

碎石撒鋪后立即采用30t的膠輪壓路機進行碾壓作業(yè)，碾壓遍數(shù)為3遍，下承層溫度40℃以上時從灑布橡膠瀝青到碾壓完成在20分鐘內(nèi)完成，下承層溫度18℃至40℃之間時從灑布橡膠瀝青到碾壓完成在10min內(nèi)完成。

3.3.7 檢查與驗收

撒布過程中每500米檢測瀝青和碎石撒布量，確保灑布量符合設計要求。施工結(jié)束后，清掃橡膠瀝青應力吸收層表面沒有粘結(jié)的松散碎石，以免影響應力吸收層與上面層的粘結(jié)。按照圖紙設計及規(guī)范要求對進行檢查驗收。

圖2 橡膠瀝青應力吸收層

4 質(zhì)量檢測

4.1 檢測結(jié)果

4.1.1 橡膠瀝青應力吸收層回彈模量檢測

現(xiàn)場采用貝克曼梁、百分表、標準車對子胥大道（政通路-世紀大道）段橡膠瀝青應力吸收層進行路面回彈模量檢測，檢驗結(jié)果見表5。

4.1.2 橡膠瀝青應力吸收層垂直拉拔檢測

現(xiàn)場采用路基路面層間粘結(jié)專用拉拔儀對子胥大道（政通路-世紀大道）段橡膠瀝青應力吸收層進行路面層間粘結(jié)力檢測，檢驗結(jié)果見表6。

4.2 檢測數(shù)據(jù)分析

圖3 回彈模量檢測（貝克曼梁法）

圖4 垂直拉拔檢測

①通過對橡膠瀝青原材各項力學性能檢測，其溫度影敏感性小于普通瀝青，粘結(jié)性優(yōu)良，能夠起到防止反射裂縫的作用。

橡膠瀝青應力吸收層層間粘結(jié)力質(zhì)量檢測結(jié)果 表6

②橡膠瀝青應力吸收層回彈模量高于普通瀝青混凝土，說明應力吸收材料具有較高的變形能力，可有效消除裂縫產(chǎn)生的應力。

③橡膠瀝青應力吸收層與基層粘結(jié)力強，基層和面層之間加鋪橡膠瀝青應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)構整體受力，提高路面的使用壽命。

5 結(jié)論

通過對子胥大道研究路段應力橡膠瀝青吸收層的材料、結(jié)構、路用性能等方面的檢測與分析，證實設置的橡膠瀝青應力吸收層回彈模量較好，當路面在受到外部荷載作用下，變形較小，吸收層間拉應力，防止應力集中，同時起到封層作用，防止水分滲入基層，能有效減緩瀝青面層出現(xiàn)反射裂縫，橡膠瀝青應力吸收層與水泥混凝土基層有很好的粘結(jié)性，使與之相鄰的基層與下面層形成整體，一定程度提高了路面的耐久性。所以在瀝青混凝土柔性路面和水泥混凝土剛性基層之間增加鋪設橡膠瀝青應力吸收層可以有效防止基層裂縫向瀝青路面面層反射，為道路工程中防止瀝青混凝土路面產(chǎn)生反射裂縫提供有實際意義的參考。