淺析復(fù)合改性橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的應(yīng)用

曹曉慶

(許昌騰飛公路工程有限公司，河南 許昌 461000)

0 引言

混凝土路面是我國公路建設(shè)中最常見的一種路面形式，其特點(diǎn)為強(qiáng)度大、壽命長、耐磨性能好等，因此，在我國公路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于行車荷載和自然因素的長期影響，很多早期修建的混凝土路面出現(xiàn)了不同程度的病害問題，嚴(yán)重影響了車輛通行安全。加鋪瀝青混凝土面層是混凝土路面改造維修的主要方式之一，通過“白改黑”施工，可以充分利用舊路面結(jié)構(gòu)，改善路面行車質(zhì)量。但在大量實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，舊混凝土路面加鋪層極易出現(xiàn)大量反射裂縫，一旦出現(xiàn)反射裂縫，必定會影響路面的整體性，不利于行車安全。為了有效防止和抑制反射裂縫，可將應(yīng)力吸收層鋪設(shè)到舊混凝土路面和加鋪層之間，可以達(dá)到良好的防裂效果。因此，本文提出了復(fù)合改性橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，不僅可以充分利用廢舊輪胎膠粉材料，還能降低混凝土路面改造加鋪施工成本，且具有良好的防裂能力。

1 復(fù)合改性橡膠瀝青應(yīng)力吸收層混合料路用性能分析

1.1 高溫穩(wěn)定性分析

按照現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程，應(yīng)力吸收層混合料高溫穩(wěn)定性檢測中，可采取車轍試驗(yàn)。本次主要以3種不同結(jié)合料應(yīng)力吸收層混合料進(jìn)行對比分析，即橡膠瀝青混合料、復(fù)合改性橡膠瀝青混合料及SBS改性瀝青混合料。通過試驗(yàn)可得，橡膠瀝青混合料的動穩(wěn)定度為3 040次/mm，SBS改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度為4 510次/mm，復(fù)合改性橡膠瀝青混合料的動穩(wěn)定度為5 050次/mm。

由此可見，在上述3種瀝青結(jié)合料中，復(fù)合改性橡膠瀝青的動穩(wěn)定度最大，在應(yīng)力吸收層混合料抗剪切性能中，瀝青結(jié)合料的性能影響很大，也就是說，瀝青結(jié)合料的抗剪性能越好，剪切模量越高，應(yīng)力吸收層混合料的抗車轍變形性能越好。

1.2 低溫抗裂性分析

應(yīng)力吸收層混合料低溫性能對工程整體質(zhì)量影響較大，因此，同樣選擇橡膠瀝青、復(fù)合改性橡膠瀝青及SBS改性瀝青3種混合料進(jìn)行對比分析，由此可得低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果如下。

1)橡膠瀝青混合料?？箯澙瓘?qiáng)度為10.21 MPa，最大彎拉應(yīng)變?yōu)? 500 με，彎曲勁度彈性模量為1 460 MPa。

2)SBS改性瀝青混合料?？箯澙瓘?qiáng)度為11.35 MPa，最大彎拉應(yīng)變?yōu)? 070 με，彎曲勁度彈性模量為1 789 MPa。

3)復(fù)合改性橡膠瀝青混合料。抗彎拉強(qiáng)度為10.51 MPa，最大彎拉應(yīng)變?yōu)?2 487 με，彎曲勁度彈性模量為354 MPa。

由此可見，3種瀝青結(jié)合料中，SBS改性瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變最小，彎曲勁度模量最大，這表明SBS改性瀝青混合料具有較差的低溫抗裂性能。相比之下，復(fù)合改性橡膠瀝青混合料在低溫抗裂性能方面具有一定優(yōu)勢。

1.3 水穩(wěn)定性

1.3.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)分析

通過浸水馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行3種不同結(jié)合料瀝青應(yīng)力吸收層混合料的水穩(wěn)定性測定與分析，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，橡膠瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料的馬歇爾殘留穩(wěn)定度、復(fù)合改性橡膠瀝青混合料的馬歇爾殘留穩(wěn)定度分別為88.5%、93.6%、95.7%。

應(yīng)力吸收層作為一種富瀝青砂懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，其空隙率小于2%，因此，上述3種瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)的馬歇爾殘留穩(wěn)定度都相對較高，均可滿足規(guī)定要求(大于等于80%)。相比之下，復(fù)合改性橡膠瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度最高，究其原因在于應(yīng)力吸收層混合料瀝青含量較多，瀝青膜偏厚，瀝青和集料之間的粘結(jié)作用良好，具有較高的抗水損害能力。

1.3.2 凍融劈裂試驗(yàn)分析

性能分析中，除了浸水馬歇爾試驗(yàn)外，往往還會進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)分析可知，橡膠瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料、復(fù)合改性橡膠瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比分別為90.9%、96.1%、95.9%。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，規(guī)定凍融破裂強(qiáng)度比大于75%，由此可見，上述3種混合料均可滿足規(guī)定要求，在凍脹作用下，混合料試件的劈裂強(qiáng)度有所下降，但整體來講，應(yīng)力吸收層混合料依舊具有不錯的抗凍融性能。

2 工程概況

本公路工程為混凝土路面，通車運(yùn)營多年，加上沿線車流量的日益增多，路面破損狀況越來越嚴(yán)重，據(jù)路面調(diào)查情況可知，裂縫、坑洞、錯臺等為路面主要病害。為了確保行車舒適性和安全，決定進(jìn)行路面加鋪瀝青層改造施工。為了有效防止加鋪層出現(xiàn)反射裂縫，決定設(shè)置應(yīng)力吸收層，通過分析，最終決定采用復(fù)合改性橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。

3 復(fù)合改性橡膠瀝青應(yīng)力吸收層技術(shù)要點(diǎn)

3.1 舊混凝土路面處理

根據(jù)路面路況調(diào)查可知，舊混凝土路面存在不同程度的病害問題，比如裂縫、坑洞、錯臺等。裂縫是形成反射裂縫的主要隱患，施工前，需要采取高黏度瀝青材料進(jìn)行灌縫施工，瀝青用量不宜太多，避免出現(xiàn)泛油等問題。針對坑洞等其他病害，可通過瀝青混合料填補(bǔ)，保證此處壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。錯臺位置極易發(fā)生剪應(yīng)力集中現(xiàn)象，為了解決此類問題，須及時(shí)進(jìn)行銑刨處理。

3.2 復(fù)合改性橡膠瀝青制備

在制備復(fù)合改性橡膠瀝青中，需要控制好加熱溫度，比如將基質(zhì)瀝青加熱溫度控制在180℃左右，按照配合比設(shè)計(jì)將SBS、增塑劑等原材料按量添加，并進(jìn)行均勻攪拌。按量摻加橡膠粉、綜合穩(wěn)定劑等材料，拌和時(shí)間不得低于20 min。此外，還要將經(jīng)過膠體磨剪切后的復(fù)合瀝青進(jìn)行回灌攪拌，并添加交聯(lián)劑，通過高速剪切機(jī)剪切后向反應(yīng)罐內(nèi)運(yùn)送，當(dāng)溫度達(dá)到190℃后，便可進(jìn)行溶脹反應(yīng)，時(shí)間控制在30 min，以此制備完成復(fù)合改性橡膠瀝青混合料。

3.3 灑布應(yīng)力吸收層

灑布應(yīng)力吸收層可采用同步碎石封層車，需要同時(shí)灑布2種材料，即噴灑復(fù)合改性橡膠瀝青噴灑、撒布碎石。施工前期，保證加熱后的瀝青可以充分裹附集料，合理控制油石比、瀝青灑布溫度、灑布用量等參數(shù)。完成灑布作業(yè)后，要及時(shí)將路表面的雜物清理干凈，針對局部灑布不均勻等情況，須及時(shí)通過人工方式進(jìn)行處理。

3.4 碾壓施工

完成上述施工作業(yè)后，即可進(jìn)行碾壓施工。碾壓階段可采取膠輪壓路機(jī)進(jìn)行2～3遍碾壓，且控制好碾壓時(shí)間和溫度，保證壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。在整個(gè)碾壓過程中，要時(shí)刻關(guān)注碾壓質(zhì)量，一旦出現(xiàn)起皮、松散等情況，須及時(shí)進(jìn)行處理，保證施工質(zhì)量。

3.5 性能檢測及分析

完成復(fù)合改性橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工后，按照相關(guān)測試規(guī)程要求，通過剎車試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)進(jìn)行應(yīng)力吸收層性能測定。

3.5.1 剎車試驗(yàn)及性能測定分析

施工完7 d后，為了檢測急剎車條件下，吸收層礦料是否具有良好的粘結(jié)效果，決定進(jìn)行剎車試驗(yàn)，試驗(yàn)中，以50 km/h速度，采用BZZ-60標(biāo)準(zhǔn)汽車進(jìn)行急剎車試驗(yàn)分析，所得結(jié)果為急剎車時(shí)，未見撒布的碎石脫落，復(fù)合改性橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工效果良好，瀝青未破裂。由此說明，復(fù)合改性橡膠瀝青應(yīng)力吸收層和舊混凝土板之間具有較強(qiáng)抗剪切能力，可滿足施工規(guī)定要求。

3.5.2 剪切試驗(yàn)及性能測定分析

攤鋪完瀝青面層后，通過鉆芯取樣法進(jìn)行抗剪性能試驗(yàn)(60℃)分析。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，室內(nèi)成型條件下，抗剪強(qiáng)度為0.28 MPa，現(xiàn)場取芯條件下，抗剪強(qiáng)度為0.31 MPa。由此可見，相比室內(nèi)成型條件下，現(xiàn)場取芯的復(fù)合改性橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的抗剪強(qiáng)度相對偏高。通過觀察芯樣可見，混凝土層和應(yīng)力吸收層的接觸面之間未見錯動情況，通過分析了解到瀝青混凝土內(nèi)部才是主要破壞部位，這也說明了應(yīng)力吸收層和混凝土層之間的剪切破壞并非是導(dǎo)致試件被破壞的唯一因素，若面層瀝青混凝土強(qiáng)度不足，同樣會出現(xiàn)病害問題。

通過上述分析可見，通過設(shè)置復(fù)合改性橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，可以有效提高抗裂能力，具有良好的施工應(yīng)用效果。

4 結(jié)語

“白改黑”是舊混凝土路面改造維修的主要方式，通過這種方法，不僅可以減少路面建設(shè)對環(huán)境的破壞，還能降低對交通的影響，并能有效防止路表水沿著混凝土板塊接縫滲入路基，引發(fā)大量病害問題。但在“白改黑”施工中，極易出現(xiàn)反射裂縫，反射裂縫的出現(xiàn)將會嚴(yán)重影響路基的強(qiáng)度和剛度，甚至影響加鋪層行車的舒適性和安全性。為了有效解決加鋪施工反射裂縫問題，可以通過鋪設(shè)應(yīng)力吸收層的方法得到有效解決。相比其他防止反射裂縫的措施，加鋪應(yīng)力吸收層的抗裂效果更佳。