橡胶沥青应力吸收层技术建议书

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1、 延缓路面反射裂缝解决方案 技术建议书橡胶沥青应力吸收层橡胶沥青应力吸收层 技术建议书第 1 页1 背景 1.1 半刚性基层沥青路面反射裂缝病害由于受设计理念的束缚以及设计周期的影响，全国各地的高等级公路几乎是千篇一律的采用半刚性基层沥青路面这种单一化的结构形式。虽然半刚性基层具有较高的强度与承载力，但也存在易开裂、损坏后无法愈合且难以修补等缺陷，在使用过程中也暴露出了一些共性问题，即以反射裂缝（Reflection Crack）为主的早期损坏。图1-1 高速公路反射裂缝 图1-2 横纵向裂缝图1-3 干线公路反射裂缝 图1-4 市政道路反射裂缝1.2 设置应力吸收层很有必要半刚性基层材料属于

2、水硬性材料，对温度和湿度的变化都比较敏感，容易导致基层产生干缩和温缩裂缝，而其下卧层与该层之间的磨阻作用抑制了其收缩，从而在该层内部产生拉应力，当此应力超过其抗拉强度时则发生断裂，并向上发展形成反射裂缝。橡胶沥青应力吸收层 技术建议书第 2 页反射裂缝是半刚性基层沥青路面裂缝的主要形式，它破坏了路面结构整体性和连续性，并在一定程度上导致结构强度的削弱（如裂缝处弯沉增大，回弹模量降低等） 。沥青路面再出现早期病害之后，若不及时处理，将迅速引发其他病害，加速沥青路面的损坏。而且随着雨水侵入基层，造成基层破坏，导致提高路面维修难度和成本，严重影响道路的使用质量和寿命。现行公路沥青路面设计规范（JTG

3、 D50-2006） 明确指出：对于半刚性基层沥青路面，宜采取在半刚性基层上设置改性沥青应力吸收膜、应力吸收层或铺设经实践证明有效的土工合成材料等措施减少收缩开裂和反射裂缝。在水泥稳定碎石与下面层之间设置一个应力吸收层，可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少，达到延缓反射裂缝产生的目的。图1-5 橡胶沥青应力吸收层作用机理2 路面反射裂缝防治措施技术现状目前国内外对减少半刚性路面裂缝的主要思路是：（1）在沥青面层和半刚性基层之间设置一层弹性模量低，韧性好的材料作为应力吸收层以吸收半刚性基层裂缝；（2）使用防裂效果更好的面层或基层材料；（3）通过增加沥青面层厚度以防止基层反射裂缝；（4）

4、从结构本身入手防止和减少半刚性沥青路面基层的反射裂缝。目前第一种方法是国内外工程实践中用得较多的一项工程措施。橡胶沥青应力吸收层 技术建议书第 3 页2.1 传统反射裂缝防治措施及不足2.1.1 增加沥青面层的厚度通过增加沥青面层厚度以防止基层反射裂缝，国际上通用的结论是需要将沥青面层增加至 15-25cm，一方面可以减少旧面层的温度变化，并降低加铺层的拉应力，另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切应力。缺点：通过较厚的沥青面层来防止和减少反射裂缝，易受路面标高的限制，高温时易因蠕变产生车辙，削弱强基薄面的优势，而且在经济上不合算。2.1.2 半刚性材料的合理

5、组成设计通过进行半刚性基层材料的合理设计，如：调整结合料用量与比例，增加粗骨料含量并严格设计级配，以尽可能的减小其温缩和干缩系数，增加半刚性基层材料的抗裂性能。缺点：不能从根本上消除半刚性材料的开裂而导致的路面反射裂缝。2.1.3 在面层与基层之间增加级配碎石层在面层与基层之间增设一层由特粗式开级配沥青碎石混合料所组成的级配碎石层，由于该结构层具有 20%-35%的空隙率，能够把交通荷载与环境温度作用下所引起的原路面或者水稳基层产生的运动消散掉，从而能够防止和减少半刚性基层反射裂缝。缺点：造价高，经济性较差。2.1.4 加铺土工织物或格栅在半刚性基层顶或沥青面层之间设置土工合成材料，由于该材料

6、模量较高，一方面可对加铺层起少量加筋作用，提高沥青混合料的抗拉强度与抗变形能力；另一方面对沥青面层底的箍固作用大大增强了沥青面层的抗裂强度。缺点：各种材料具有不同的刚度，作用效果大不相同。对于垂直差动位移和水平位移较大（温缩严重）的情况效果不大，此外，防裂效果较短暂。2.1.5 基层预切缝基层预切缝方法的防裂原理主要是在铺沥青面层前将半刚性基层按一定间距设置橡胶沥青应力吸收层 技术建议书第 4 页预切缝，改善基层约束条件，从而在一定程度上释放应力来达到防裂目的，从而延缓或消除了面层反射裂缝的产生。缺点：基层预切缝将半刚性基层切割后分成了许多板块，破坏了半刚性基层的整体性，有损于其整体性能。2.

7、2 对传统沥青路面反射裂缝防治技术的改进传统沥青路面反射裂缝防治技术通常存在防裂效果差、造价高和有损整体性能的缺点，针对以上不足，我们推出性能更优越的橡胶沥青应力吸收层技术防治半刚性基层反射裂缝病害。橡胶沥青应力吸收层相对其他应力吸收层具有明显的优势，具体优缺点对比分析如下表 2-1 所示：常见反射裂缝处治措施对比分析 表 2-1 项目沥青碎石柔性基层聚酯土工布橡胶沥青应力吸收层玻纤格栅厚度12cm- 1cm- 施工方 案满铺满铺满铺裂缝处设置优点全方位预防基层反 射裂缝无需调整纵断面， 全方位预防基层反 射裂缝无需调整纵断面， 全方位预防基层反射裂 缝、工艺成熟，机械化 施工，质量有保证。无

8、需调整，造 价略低，施工 简便缺点造价高，施工要求 高、需要调整路面 标高。在基层和面层之间 人为设置了一个夹 层，施工不到位容 易造成路面整体损 坏。对施工要求高。不能有效覆盖 所有工作面， 效果差。3 橡胶沥青应力吸收层3.1 什么是橡胶沥青应力吸收层橡胶沥青应力吸收层(Stress Absorbing Membrane Inter-layer，简称SAMI)是采用碎石封层形式，将单一粒径的石料均匀的满铺在橡胶沥青层上用胶轮压路机进行嵌挤碾压，橡胶沥青被挤压到石料高度的3/44/5处，石料嵌锁形成后将构成结构性支橡胶沥青应力吸收层 技术建议书第 5 页撑，所形成的碎石封层即为橡胶沥青应力吸

9、收层。图 3-1 SAMI 结构示意图 图 3-2 SAMI 超强粘结效果3.2 性能优势作为一种新型反射裂缝防治技术，橡胶沥青应力吸收层相对于传统应力吸收层，具有以下优势：3.2.1 吸收应力、延缓反射裂缝SAMI 采用橡胶沥青做胶结料，表面撒布单级配的碎石，整个结构是一种柔性体系，能有效封闭原路面表面的微裂缝和空隙，同时，对半刚性基层以及水泥混凝土路面的集中应力有显著的缓冲和吸收作用，能有效缓解应力向铺装层的反射，减少和缓冲铺装层底拉应力，这也是采用 SAMI 结构能减少表面铺装层厚度的主要原因。图3-3 橡胶沥青路面和普通沥青路面使用8年后对比3.2.2 抗水损坏橡胶沥青应力吸收层采用高

10、沥青用量，能形成 23mm 左右厚度的沥青膜，能有效防止水分浸入基层和路基，另外，橡胶沥青二次融化，填充沥青面层底部缝隙，避免层间存水，起到保护路基和基层的作用。橡胶沥青应力吸收层 技术建议书第 6 页图3-4 加罩5年后取芯现场 图3-5 SAMI防水原理图3.2.3 层间粘结性强橡胶沥青应力吸收层具有优良的粘结作用，与下面层和上铺装层的粘结力一般均在1.0MPa以上（稀浆封层的粘结力为0.20.4Mpa，普通粘层油的粘结力为0.1Mpa左右），橡胶沥青上浮融入沥青面层，提高层间抗拉、抗剪强度，基层和面层之间加铺一层1cm橡胶沥青应力吸收层能有效将路面铺装层与基层粘结成一个整体，有利于结构整

11、理受力，提高路面的使用寿命。图3-6 垂直拉拔试验：面层破损、应力吸收层完好3.2.4 抗老化和耐久性强SAMI 采用橡胶沥青作为胶结料，橡胶沥青具有优良的抗老化和耐久性能，故 SAMI也具有优良的抗老化和耐久性能。3.2.5 机械化施工、施工便捷SAMI 采用一台橡胶沥青洒步车与一台碎石撒布车或者一台同步碎石撒布车即可，施工速度快，机械控制胶结料和碎石的撒布量，质量有保证。橡胶沥青应力吸收层 技术建议书第 7 页3.2.6 环保经济实践己证明，将废轮胎制成胶粉加入沥青中，拌制成橡胶沥青对于提高沥青的高温稳定性，低温抗裂性，抗老化性以及粘附性等都有很好的效果，可以取代昂贵的进口 SBS 改性沥

12、青，延长使用寿命、降低建设投资成本。同时，橡胶沥青大量消耗废旧的轮胎，胶鞋，以及胶管、胶带等橡胶制品，已成为废胶粉利用的一个关键突破口，消除了环境污染，解决社会的环保问题。3.3 施工机械与设备橡胶沥青应力吸收层施工主要施工机械包括：（1）橡胶沥青生产设备 1 套；（2）橡胶沥青洒布车 1 台；（3）碎石撒布机 2 台；（4）洒水车；（5）森林灭火鼓风机 2 台；（6）压路机：25 吨轮胎压路机 2 台。为加强现场质量控制，橡胶应力吸收层推荐优先采用同步碎石封层车进行一体化施工。图 3-7 橡胶沥青同步碎石封层车 图 3-8 橡胶沥青生产设备橡胶沥青同步碎石封层车可将沥青结合料的喷洒和骨料的撒

13、布同时进行，使沥青结合料与骨料之间有最充分的接触，以达到它们之间最大限度的粘结度，并保证粘结剂和石屑之间稳定的比例关系。橡胶沥青应力吸收层 技术建议书第 8 页3.4 橡胶沥青应力吸收层施工工艺先均匀喷洒 190200的橡胶沥青，并立即进行碎石撒铺，橡胶沥青洒布车、碎石撒布车和轮式压路机的相随距离不超过 5m，并随时检测碎石、沥青洒铺量。碎石撒布车需洒少量水，避免粘轮，并需在橡胶沥青降温前完成碾压工序。橡胶沥青应力吸收层初次碾压的温度不得低于 100。图 3-9 抽取橡胶沥青并加热至 190左右 图 3-10 基层清扫图 3-11 洒布橡胶沥青 图 3-12 撒布碎石图 3-13 碾压 图 3-14 清扫浮石橡胶沥青应力吸收层 技术建议书第 9 页3.5 适用范围橡胶沥青应力吸收层能够有效地防止或延缓反射裂缝病害发展，被广泛地应用到道路、桥面和隧道铺装层中。图 3-15 高速公路及干线公路水稳基层之上 图 3-16 桥面防水粘结层图 3-17 水泥路面“白改黑” 图 3-18 旧沥青路面改造图 3-19 市政道路水稳基层之上 图 3-20 隧道水泥板与沥青面层之间下图为国内一些高等级路面在水稳之上设置橡胶沥青应力吸收层，来延缓半刚性基层反射裂缝病害的案例：橡胶沥青应力吸收层 技术建议书第 10 页图 3-21 橡胶沥青应力吸收层延缓基层反射裂缝案例4 结论与建议通过不同应力吸收