旧路改造中橡胶应力吸收层的应用

刘辛欣

(陕西高速公路建设集团公司)

1 原材料

1.1 橡胶沥青

橡胶沥青采用废旧胶粉对基质沥青进行改性制得，具有良好的粘结性能，粘度和软化点较基质沥青有大幅度提高，针入度下降。本次试验中采用埃索70#沥青为基质沥青，掺加20%的40 目胶粉制备得到橡胶沥青。表1 列出了埃索70#和橡胶沥青的各项技术指标。

在改性过程中，胶粉颗粒在基质沥青中发生溶胀，经过一定时间发育，胶粉颗粒与基质沥青吸附填充，增加了沥青的粘弹性能。橡胶沥青在与集料粘结时，由于粘度高，集料表面粘附的沥青膜厚度增加，防水性增加。因而橡胶应力吸收层，在一定程度上能够起到防止上层水分渗入到旧路内部的作用。

表1 基质沥青与橡胶沥青技术性质

1.2 碎石

橡胶应力吸收层多采用单层碎石结构，即“一石到顶”的结构，碎石粒径为介于8 ～14 mm 之间的单一粒径，如图1所示。碎石应具有一定的强度，孔隙率较小，应避免针片状碎石，一方面针片状碎石强度较低，在施工过程中会进一步破碎;另一方面针片状碎石嵌挤力低，不易形成骨架。一般来讲针片状含量应控制在12%以内。

本试验中选择辉绿岩作为碎石材料，粒径为9. 5 ～13.2 mm，表2 列出了碎石的技术性能指标，经对比，各项指标都满足规范要求。

表2 碎石技术性能

2 橡胶沥青应力吸收层配合比设计

现有橡胶应力吸收层的设计方法主要分为理论法和经验法。理论法采用公式计算得到沥青洒布量和碎石撒布量，并通过修正计算结果考虑交通量、路面条件等实际因素。经验法根据以往的经验及路面状况确定沥青洒布量和碎石撒布量，再根据试铺情况进行调整。影响沥青洒布量和碎石撒布量的因素有原路面状况、加铺层类型、交通量、气候条件以及碎石尺寸等。对于应力吸收层最主要的评价标准是层间抗剪强度，通过层间剪切仪测试。

表3 列出了不同橡胶沥青洒布量、碎石撒布量橡胶应力吸收层层间抗强度，所选用的碎石粒径为9.5 ～13.2 mm 的辉绿岩。

表3 不同橡胶沥青洒布量、碎石撒布量橡胶应力吸收层层间抗剪强度

图2 为在沥青洒布量为2.0 kg/cm3时不同碎石撒布量下橡胶应力吸收层层间抗剪强度关系图。通过图1 可知，碎石撒布量对橡胶沥青应力吸收层的抗剪强度有一定影响，存在使得抗剪强度最大的最佳碎石撒布量。当碎石撒布量小于14 kg/cm3时，随着碎石撒布量的增加，碎石之间嵌挤力和摩擦力增加，层间抗剪切强度提高。当碎石撒布量大于14 kg/cm3时，碎石含量过多，当沥青含量一定时，碎石之间裹覆的沥青不足，降低了沥青与碎石的粘结性能，层间抗剪强度降低。

图1 不同碎石撒布量应力吸收层抗剪强度变化曲线

图2 不同沥青洒布量应力吸收层抗剪强度变化曲线

图2 为当碎石撒布量为14 kg/m3时不同沥青洒布量应力吸收层抗剪强度变化曲线。沥青洒布量对橡胶沥青应力吸收层的抗剪强度有一定影响，存在使得抗剪强度最大的最佳沥青洒布量。当沥青洒布量小于2 kg/m3时，碎石之间裹覆的沥青较少，粘结性能不充分，随着沥青洒布量的增加，碎石之间裹覆的沥青膜增厚，碎石与沥青的粘结性能增强，层间抗剪切强度提高。当沥青洒布量大于2 kg/m3时，碎石之间的沥青膜过厚，会起到润滑作用，使得碎石之间容易发生位移，降低了碎石间的嵌挤作用，随着沥青洒布量增加，层间抗剪强度降低。

综上所述，确定橡胶沥青应力吸收层沥青最佳洒布量为2.0 kg/m3，碎石最佳撒布量为14 kg/m3。

3 施工质量控制

橡胶应力吸收层主要的施工步骤包括旧路处理、洒布沥青、撒布碎石及碾压，在施工过程中需注意以下一些问题。

(1)旧路处理。

铺设橡胶应力吸收层之前应对旧路进行处理，除了必要的清扫外，需要对存在的较大的裂缝、坑槽进行修补，保证原路面处于干燥、洁净状态，使得应力吸收层与原路面充分粘结。

(2)洒布橡胶沥青。

洒布橡胶沥青时，应注意沥青温度不能过低，温度控制在180℃左右。避免由于温度过低，不易碾压成型，增加施工难度。

(3)撒布碎石。

撒布碎石前需对碎石预热，撒布时碎石温度不宜低于80℃。碎石应保证洁净，避免含泥量过高，降低碎石与沥青的粘结性能。

(4)碾压。

采用胶轮压路机进行碾压前，应在胶轮上喷洒少量的水，或表面活性剂溶液，避免出现粘轮现象。胶轮压路机一般碾压2 ～3 遍，为了避免应力吸收层污染，应尽快摊铺加铺层，保证应力吸收层与加铺层之间的粘结性能。

4 结 论

橡胶应力吸收层具有良好的变形能力，能够有效地改善旧路与加铺层之间的层间状态，避免反射裂缝，同时起到防水作用，在旧路改造中具有广阔的应用前景。

(1)橡胶沥青在选择时控制粘度，粘度过高在碾压过程中会出现粘轮现象，影响施工。

(2)碎石材料在选择时应控制针片状含量，控制在12%以内。

(3)层间抗剪强度是评价橡胶应力吸收层的关键标准，橡胶沥青应力吸收层存在最佳沥青洒布量和最佳碎石撒布量。

(4)橡胶沥青应力吸收层在施工过程中应保证各界面干燥、洁净，增加各层之间的粘结性能，同时在施工过程中控制温度不能过低。

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