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1、浅谈橡胶沥青应力吸收层在高速公路罩面中的应用【摘要】：橡胶沥青应力吸收层作为高速公路新旧路面罩面层间的界面层，起到吸收应力粘结防水防裂缝反射等作用，可有效地防治路面反射裂缝，增强面层之间的粘结力，提高路面抗剪切性能。本文结合橡胶沥青应力吸收层在京沪高速沂淮江段沥青路面集中专项治理工程中的应用，论述了这种技术的作用机理，介绍了橡胶沥青的生产应力吸收层施工工艺与质量控制注意事项，为橡胶沥青应力吸收层机械化施工积累经验，具有显著的环保经济社会效益。关键词：橡胶沥青应力吸收层；作用机理；施工工艺；质量控制；1. 引言 自2000年12月建成通车以来，京沪高速公路沂淮江段的交通量逐年增长，货车比例不断升
2、高，超载、超限现象严重，路面长期处于超负荷的运营状态，部分路段路面的结构性和功能性出现了一定程度的损坏，路面各项性能呈衰减趋势，部分性能衰退较快；路面破损数量逐年增加，路面材料性能呈衰减趋势，沥青混合料老化明显，结构层整体性能呈下降发展趋势。为了满足不断增长的交通量需求，从根本上改善路面状况，防止路面破损进一步向基层、底基层或路基扩散，保证基层及以下层位的强度，保证道路的正常运营，提高路面服务能力，必须通过治理养护才能显著改善路面结构状况，提高路面结构强度，延长路面使用寿命。根据前期对京沪高速公路沥青路面治理养护的总体规划，对原路面局部维修补强后，以加铺5cm单层罩面为主导方案进行沥青路面治理
3、养护；罩面方案中，行车道和超车道应采用橡胶沥青应力吸收层作为粘层。2. 橡胶沥青应力吸收层的作用机理 橡胶沥青应力吸收层是在原沥青混凝土路表洒布一层橡胶沥青（1.21.6kg/),然后撒布9.5mm（2号料）左右粒径预拌沥青碎石（68kg/），再通过轮胎压路机适度碾压，橡胶沥青被挤压并稳定碎石而形成一个界面功能层，能够起到粘结应力吸收和防水层的作用，是具有高变形能力的橡胶沥青层。由于组成橡胶沥青应力吸收层的橡胶沥青和石料所具有的特点，使橡胶沥青应力吸收层具备以下五个重要特点： 等粒径石料和橡胶沥青的嵌挤结构，确保了加铺沥青混凝土层具有良好的基础支承，使沥青面层保持较为有利的受力状态。 橡胶沥青
4、应力吸收层是含有高黏弹性橡胶沥青黏结剂的碎石封层，作为新老路面的界面层，能够起到防治裂缝反射结构层的作用，遏制基层和老路面裂缝的反射，保护面层。 橡胶沥青在老路面上形成一层一定厚度的连续的沥青膜，同时填充老路面和基层的缝隙，可以有效的阻止雨水下渗，保护基层。 橡胶沥青的高黏性能能够使新老路面牢固地形成统一的结构整体，共同发挥作用。 当汽车荷载通过应力吸收层中的碎石传递到老路面时，橡胶沥青则承担老路面变形作用；应力吸收层作为厚约1cm的变形介质层，通过等粒径石料的荷载传递和橡胶沥青的高黏结作用，能够消散裂缝处的应变，有效缓解面层底面的应力集中。通过上述五个特点可以看出橡胶沥青应力吸收层的作用机理
5、就是，在保持沥青铺装层受力状态良好的前提下，通过应力吸收层高黏性橡胶沥青膜水平剪切变形和碎石的承载传递，消减和吸收沥青层的应变或应力，达到预防或延缓反射裂缝粘结和防水层的作用。3. 橡胶沥青应力吸收层施工分析3.1原材料的技术要求应力吸收层作为结构层的一个中间层，厚度大约1cm,因此该结构对材料的性能和质量有着很高的要求。3.1.1基质沥青生产橡胶沥青所用的基质沥青采用70道路石油沥青，其技术要求见表3-1。在施工过程当中，对每一批次的基质沥青三大指标必须检测。表3-1 70道路石油沥青技术要求检 验 项 目技术要求针入度（25，100g,5S）(0.1mm) 6080延度(5cm/mim,1
6、5)（cm） 不小于100延度(5cm/mim,10)（cm） 不小于20软化点（环球法）（） 不小于46溶解度（三氯乙烯）（%） 不小于99.5针入度指数PI-1.3+1.0薄膜加热试验163，5h质量损失（%） 不大于0.6针入度比（%） 不小于65延度（15）（cm） 不小于100延度（10）（cm） 不小于6闪点（COC）（） 不小于260含蜡量（蒸馏法）（%） 不大于2密度（15）（g/cm3） 不小于1.01动力粘度（绝对粘度，60）（Pa.s） 不小于180PG等级PG64-223.1.2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.
7、5%，要求含有橡胶粉重量4%4.5%的碳酸钙，以防止胶粉颗粒相互粘结。橡胶粉颗粒规格应符合表3-2要求。橡胶粉供应商应提供橡胶粉质量保证书，说明橡胶粉规格、加工方式、加工的废旧轮胎类型、橡胶粉的储存方式等。表3-2 橡胶粉筛分规格筛孔尺寸通过率%2.00 mm1001.18 mm65100600 mm20100300 mm04575 mm053.1.3橡胶沥青橡胶沥青现场改性完成后应及时使用。如遇特殊情况要现场储存，则橡胶沥青加热循环不能超过2次，同时应在使用前对橡胶沥青质量进行检测，检测合格后才能使用。橡胶沥青指标体系中最重要的一项指标是旋转粘度，该指标能快速有效的控制橡胶粉的添加量。另外，
8、软化点和弹性恢复与橡胶粉掺加量密切相关，针入度则是一个随配方变化波动较大的指标，对某一特定的配方，针入度还是有较大的参考价值。橡胶沥青应满足表3-3技术要求。表3-3 橡胶沥青技术要求检测项目技术指标粘度（180）（Pa.s）1.54.0针入度 (25,100g,5s)（0.1mm） 不小于25软化点（） 不小于54弹性恢复（25）（） 不小于503.1.4集料应力吸收层应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体、反击式破碎机轧制的玄武岩，粒径为9.5mm(2号料)，集料宜进行拌和楼除尘后用70#沥青预裹附（沥青用量0.20.4%，按照集料重量计，裹附温度在120以上），以加强与橡胶沥青的黏
9、附性。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集料级配范围参考表3-4。表3-4应力吸收层集料规格方筛孔尺寸（mm）A. 通过率要求（）9.5901004.750200.07500.5橡胶沥青应力吸收层用集料技术要求见表3-5。表3-5 SAMI应力吸收层用集料质量技术要求检验项目技术要求石料压碎值（%） 不大于24洛杉矶磨耗损失（%） 不大于28视密度（t/m3） 不小于2.6吸水率（%） 不大于2.0对沥青的粘附性 不小于4级坚固性（%） 不大于12针片状颗粒含量（%） 不大于15水洗法0.075mm颗粒含量（%） 不大于0.5软石含量（%） 不大于3.03.1.5维它连接剂（
10、TOR）TOR是一种具有双键结构的聚合物，通过化学方式将橡胶和沥青进行改性。它将橡胶粉和沥青经由化学变化合成新分子，新分子加强了对石料的附着力，减少沥青剥落的产生，解决橡胶沥青粘稠的施工问题，更进一步降低拌合温度，大大改善生产工艺，提升了橡胶沥青的性能。大量的试验和工程实际表明，其在改善橡胶沥青的相容性和提高橡胶沥青施工和易性方面具有良好的效果；简化了橡胶沥青生产工艺流程，降低了工艺控制难度；同时，因为维它连接剂的作用，沥青加热温度较低，降低了生产过程中有害气体的排放，具有较好的节能减排效果。所以在橡胶沥青生产中应掺加TOR，其中TOR加入量为橡胶粉质量的4.5%。3.2 橡胶沥青生产控制3.
11、2.1 确定橡胶粉的掺量在施工开始阶段，选择至少三个不同的橡胶粉掺量（推荐为18%、20%、22%）进行试验，根据试验结果选取合适的橡胶粉掺量，橡胶沥青各项指标应满足表3-3技术要求。3.2.2 橡胶沥青的生产环节与质量控制 橡胶粉与沥青的拌和主要是融胀反应，既不仅仅是简单的物理填充，也不完全会发生化学反应，而是处于两者共存的状态，其产物是橡胶粉和沥青的共混体系，对沥青的物理性能和化学性能都有所改善。橡胶沥青的品质受原材料配方及施工工艺等影响，在生产工艺方面，搅拌速度反应时间及温度是关键因素。其中温度尤其重要，这包括基质沥青加热温度与反应温度。为了获得具有优良路用性能的橡胶沥青，必须考虑以下几
12、个环节： 应由熟练操作工操作橡胶沥青生产设备，采用间歇式方式生产。 解决基质沥青的快速加热。橡胶沥青的形成机理要求基质沥青具有较高且稳定的温度，但基质沥青长时间会老化，因此必须采用基质沥青快速加热装置，才能较好地解决这一矛盾。 具有自动控制功能的橡胶粉喂料机，解决好橡胶粉添加量的精确控制。 橡胶沥青制作釜要具有外加剂和沥青等各个环节的自动控制装置，避免人为因素影响，还要有利于橡胶粉的膨化和沥青的渗入。橡胶沥青反应釜除了具有温度控制的功能以外，还应具备连续搅拌的功能，否则，未形成沥青态的橡胶粉易从沥青中游离出来，产生离析。3.3橡胶沥青应力吸收层施工3.3.1在洒布橡胶沥青前，应注意检查 空气温
13、度和地面温度都不得低于15，橡胶沥青温度为1805，如达不到条件，应采取有效措施进行优化施工工艺，确保橡胶沥青与下承层、撒布集料之间粘结。 下承层必须清洁干燥，路缘石防撞护栏立柱防护良好。 风速不影响橡胶沥青洒布效果（沥青喷洒后呈良好的扇面形状）。 施工设备保持良好的机械状态，包括智能型沥青碎石同步封层车、胶轮压路机等。工序安排紧凑，衔接合理有序。3.3.2橡胶沥青洒布橡胶沥青的洒布宜采用适应国内橡胶沥青施工工艺的智能洒布车，应具有搅拌、加热保温及智能洒布功能。3.3.2.1橡胶沥青洒布要求橡胶沥青洒布量采用1.21.6kg/m2，当气温较高时，沥青用量可适当减少；可在正式施工前进行200m左
14、右的试验段，根据试验段施工效果确定合适用量。根据施工经验，在橡胶沥青粘度指标合格的情况下，橡胶沥青的洒布必须均匀，洒布量以路表不露白集料粘结牢靠为准。若洒布量过大，易导致面层泛油；若洒布量过小，碎石周边无充分约束，易在新老路面之间形成一个不稳定夹层，不仅起不到应力吸收的作用，而且可能加速面层的破坏。一般喷洒最大偏差量不应超过试验段确定用量的0.2kg/m2。3.3.2.2橡胶沥青洒布注意事项 在正式施工前，必须对智能洒布车橡胶沥青每平方喷洒量进行标定，保证喷洒设定值和实际喷洒值保持一致，计量准确。 起步和终止位置应铺工程纸，以准确进行横向施工缝衔接；沥青洒布车洒布沥青后，应及时取走工程纸，以免形成污染，造成施工质量缺陷。纵向
