橡胶沥青应力吸收层的作用机理及技术控制.kdh

橡胶沥青应力吸收层的作用机理及技术控制薛明 刘晓旭 钟洲（同济大学道路与铁道工程教育部重点试验室，上海 200092）摘要：反射裂缝是半刚性基层及水泥路面加铺沥青面层的主要病害。

橡胶沥青应力吸收层能够有效预防、延缓甚至阻止反射裂缝的形成和传播，并提供防水、填缝和粘结的作用。

本文讲述了橡胶沥青应力吸收层的作用机理和技术控制要点，并结合试验路的铺筑，介绍了橡胶沥青应力吸收层的铺设流程和施工技术要点，以供参考。

关键词：橡胶沥青；应力吸收层；作用机理；施工工艺The Effect Mechanism and Technical Control of Stress AbsorptionLayer of Rubber AsphaltXUE Ming, LIU Xiaoxu, ZHONG Zhou(Key laboratory of road and railway engineering education Dept. of Tongji university, Shanghai 200092)Abstract: The reflection crack is the main disease in the semi-rigid basic and the cement basic pavement to spreads the bituminous pavement. The stress absorption level of the rubber asphalt can effectively prevent, the postponement, even to prevent the reflection crack to formation and the dissemination. This article narrated the stress absorption level's effect mechanism and the main point of the technical control of the rubber asphalt, just for a reference.Keywords: rubber asphalt, stress absorbing layer, effect mechanism, construction technics1 橡胶沥青应力吸收层随着交通事业的发展和人们对公路行驶舒适水平要求的不断提高，我国的公路建设大量采用了半刚性基层加柔性面层的结构形式，原80年代兴建的大量水泥路面也多采取了原路加铺沥青面层的白加黑结构，但由于半刚性基层具有干缩性和温缩性，旧水泥路面固有各种接缝和裂缝，在这样的结构形式下，反射裂缝成为沥青面层最主要的病害类型。

在道路工程中，常规的沥青混凝土面层混合料组成设计中已考虑了温度收缩的影响，因此该层材料通常不会因本身的温度收缩而开裂。

沥青混凝土路面开裂的主要诱因为半刚性基层温度收缩开裂所形成的反射裂缝。

水泥混凝土路面上加铺的沥青混凝土路面开裂的主要诱因为原水泥混凝土路面板缝的反射裂缝。

因此，在目前常见的沥青混凝土路面裂缝中，绝大部分是沥青路面下层开裂反射造成的。

基于此，我们设想在沥青混凝土面层下部设置一个应力吸收层。

该层的设置要素为：（（1）具有较大的抗变形能力。

这就需要该层材料本身的温度收缩小，抗拉强度高，具有一定的厚度，作者简介: 薛明，（1950—），河北衡水，高级工程师，从事公路与机场工程方面的研究、教学与设计工作；同济大学交通运 输工程学院，xueming303@以吸收下层开裂处的集中应力。

（（2）该层的设置不能影响整个结构层的高温稳定性。

这就需要该层在高温时同样具有足够的承载能力与抗变形能力。

按上述思路，我们设想使用一定数量的橡胶沥青喷洒在基层顶面，在其上洒布一定数量的高品质等粒径碎石，经碾压，形成一个由单层材料构成，粒料间距为0.5~2mm，粒料底部满布橡胶沥青，但粒料与基层有点状接触，粒料的4/5高度饱满地充填有橡胶沥青的结构层次，作为应力吸收层（见图（1）。

图1 橡胶沥青应力吸收层设置示意图应力吸收层的作用机理为：由满布的粒料将面层可承受的荷载传递至基层；粒料间0.5~2mm厚、4/5粒料高的橡胶沥青承担基层变形；1/5高度的间隙承担夏季橡胶沥青的膨胀。

橡胶沥青在沥青面层和基层之间形成了一层1cm左右厚度的高粘弹性的软介层，通过等粒径碎石的传递及橡胶沥青的粘结作用，将面层和基层联结成为整体。

应力吸收层能把裂缝处基层位移引起的应变消散在夹层范围内，有效缓解基层裂缝处沥青面层底面的应力集中现象，起到遏制基层裂缝向面层扩展的作用；同时填充面层和基层的缝隙，防止水分下渗，起到封层的作用；橡胶沥青的高粘性，能够使面层牢固的吸附粘结在基层上，使路面形成统一的结构整体，共同发挥作用。

因此，研究橡胶沥青应力吸收层的施工技术对提高我国公路建设和养护技术，延长路面使用寿命具有重大的研究和应用价值。

2 设置橡胶沥青应力吸收层的技术控制要点2.1原材料2.1.1橡胶粉橡胶粉密度应为1.15 ± 0.05 g/cm3，应无铁丝或其它杂质，纤维比例应不超过0.5%，要求橡胶粉颗粒不能相互粘结成块。

橡胶粉筛分应采用水筛法进行试验，颗粒规格应符合表1要求。

表1 橡胶粉筛分规格筛孔尺寸 2.00mm 1.18mm 600µm 300µm 75µm通过率% 100 65～100 20～100 0～45 0～52.1.2成品橡胶沥青橡胶沥青应符合表2的技术要求。

表2 橡胶沥青技术要求检测项目 技术指标 试验方法旋转粘度，177℃ ，Pa.s 1.5～4.0 T0625-2000针入度 (25℃,100g,5s)，（0.1mm） ≥25 T0604-2000软化点，（℃） ≥54 T0606-2000弹性恢复，25℃，（％） ≥60 T0662-20002.1.3碎石应力吸收层应采用反击式破碎机轧制的碎石，碎石石质坚硬、清洁，颗粒形状近立方体（针片状含量对于应力吸收层的铺设效果有显著的不良影响）。

铺设前，碎石需用普通沥青以一定的用油量进行预裹附（裹附温度在120℃以上），裹覆应达到表面裹覆有沥青膜同时又不相互粘结的效果，预裹附的集料堆放时间不宜超过两周。

橡胶沥青应力吸收层碎石级配范围如表3，一般情况应选用A级配，应力吸收层上铺筑粗粒式沥青混凝土时可选用B配级。

表3 应力吸收层集料规格方筛孔尺寸（mm） A级配 B级配13.2 100 1009.5 100 0～154.75 0～152.36 0～5 0～50.075 0～0.5 0～0.52.2下卧层表面处理下卧层表面的灰尘和水分会对应力吸收层的铺设效果产生不良影响，因此在铺设前需扫帚、鼓风机等对下卧层顶面进行清扫工作，保证下卧层顶面的清洁，干燥，平整。

这不仅为应力吸收层的铺设提供了一个良好的工作平面，同时也保证了橡胶沥青与下卧层之间的粘结性能。

对于旧水泥路面，施工前需对原有路面的病害进行调查，调查内容为面板开裂及变形，重点注意裂缝、坑洞和错台。

裂缝及接缝处是后期形成反射裂缝的隐患，必须予以灌缝处理，灌缝时需选用高粘度沥青材料，用量不可过多，以防止铺设应力吸收层后发生高温流淌现象（见图（2）；坑槽需用沥青混合料予以填补，如不处理，该处面层混合料可能会出现压实度不足的情况，同时橡胶沥青和碎石在坑洞处无法实现均匀洒布（见图3），难以达到分散应力的作用；错台处会形成剪应力的集中，破坏应力吸收层的作用，对于较为严重的错台应在施工前先行铣铇。

对板中、板边、板角以及相邻板块之间弯沉差过大的水泥混凝土面板，首先应进行合理处治，以防止加铺层在使用中发生过大变形。

2.3橡胶沥青的喷洒橡胶沥青的喷洒使用专门的橡胶沥青智能洒布车。

这种智能洒布车需设有强力搅拌装置，使罐内沥青快速对流，以解决橡胶沥青颗粒沉淀离析问题；车内还应设置导热油加热装置，以保证橡胶沥青的施工温度；喷洒系统可以自动控制洒布量，确保洒布均匀；施工稳定，性能可靠。

橡胶沥青的洒布量要求均匀。

适量，一般认为碎石层洒布压实之后，橡胶沥青被挤压到石料高度的4/5左右比较合适。

如沥青洒布量过大，易导致面层油量过大出现泛油情况，同时也可会提高面层的层底弯拉应变；如沥青洒布量过小，碎石周边无充分约束，从而在面层和下卧层之间形成一个不稳定夹层，不仅不能起到的应力吸收的作用，还有可能加快面层的破坏。

2.4等粒径碎石的洒布橡胶沥青洒布完成后，由于温度下降粘度会急剧上升，因此碎石的洒布必须紧跟橡胶沥青的洒布连续施工。

碎石洒布需用专门的碎石封层洒布车，要求洒布均匀适量。

碎石洒布过多会造成碎石重叠松散；碎石洒布过少会使大面积橡胶沥青暴露，导致上下结构层不连续接触，并会在高温时形成泛油。

图2 灌缝料在铺设应力吸收层后发生高温流淌图3 橡胶沥青和碎石在坑洞处洒布不匀图4 沥青洒布量示意图3 试验路试验路选在成都南部，该处属亚热带湿润季风气候，热量丰富，降水充足，当地大量使用白加黑的结构形式改造旧水泥道路，加铺沥青面层的常见病害为反射裂缝，以及高温多雨引起的车辙和水毁。

试验段为城市快速道路，设计方案是在原水泥路面上铺设橡胶沥青应力吸收层及间断级配橡胶沥青混凝土面层。

橡胶沥青混凝土的高温性能优异，能够减少高温车辙的发生几率；橡胶沥青应力吸收层能够吸收旧水泥路面的反射应力，预防、延缓甚至阻止反射裂缝的发生，并且防止雨水下渗，造成路基发生水损坏。

图5 碎石洒布量示意图3.1橡胶沥青生产工艺橡胶沥青使用正中路科生产的第二代橡胶沥青专业生产设备，先将基质沥青快速加温至165～170℃，输送至生产设备，根据设计要求把橡胶粉按比例输送至生产设备，与基质沥青在高速剪切搅拌器内拌合，然后输送至设备反应罐内，在190℃高温下反应45min~60min后，输送至橡胶沥青智能洒布车内，运至施工现场。

3.2旧水泥道路表面处理原水泥路面平整度状况较好，有少量坑洞及裂缝病害发生；由于人行道施工未结束，路缘处清洁度差。

应力吸收层作用的发挥需要清洁、干燥、平整的基层顶面，因此在铺设前必须对原水泥路表面进行处理。

3.2.1清扫原路表的灰尘和水分会影响应力吸收层与基层的粘结，造成路面结构层的脱离。

清扫后应形成干燥清洁的路表。

（1）清扫工具：鼓风机、扫帚、铁锹、钢丝刷、拖布。

（2）施工工序：1）人员分为两组，前排用扫帚粗扫，后排用鼓风机鼓吹灰尘。

2) 第一次清扫完毕后，针对路表顽固聚尘部位，进行二次清扫。

人员分为两组，第一组用钢丝刷将路表顽固土块刷除，第二组用鼓风机鼓吹灰尘，注意对路表凹凸部分进行重点鼓吹。

3）在路表有积水的部位，用拖布将积水吸干后，用鼓风机将湿润的地表反复鼓吹，直至路表干燥。