SBS改性沥青应力吸收层在泉州台商区东西主干道拓改工程中的应用

2016-04-15■高敏

福建交通科技 2016年1期

关键词：碎石沥青水泥

■高　敏

(泉州台商投资区城市建设发展有限公司，泉州　362122)

SBS改性沥青应力吸收层在泉州台商区东西主干道拓改工程中的应用

■高敏

(泉州台商投资区城市建设发展有限公司，泉州362122)

摘要本文在阅读大量国内外文献的基础上，以泉州市台商投资区东西主干道拓改工程一期工程为依托，结合复合式路面在工程中的实际应用情况，着重阐述了SBS改性沥青应力吸收层在复合路面应用中的作用机理、优点及相关的施工工艺。

关键词复合式路面SBS改性沥青应力吸收层反射裂缝作用机理施工工艺

1　工程概况

泉州台商投资区东西主干道拓改工程一期工程建设范围为西起后渚大桥东桥头，东至杏秀路，路线长约5.94km，按72～75m宽进行拓宽改造，主车道为双向8车道，辅道双向4车道。现状道路机动车道路面为水泥混凝土路面，通车时间为2007年底，路面完整性较好，车道规模为双向六车道。为充分利用现状路，避免不必要的浪费及节省工程投资，主车道路面改造方案采用在旧水泥路面上加铺沥青混凝土罩面层的复合路面结构并在沥青混凝土罩面层与旧水泥路面之间设置一层SBS改性沥青应力吸收层。

2　复合式路面易出现的问题

复合式路面兼具承载能力大的水泥混凝土路面结构以及行车舒适的柔性路面结构的优势，故而，在“白改黑”中，复合路面经常成为水泥砼路面改造的首选。但是，复合路面依然有以下多个不可忽略的问题：

(1)反射裂缝

温度的变化以及交通负荷会对水泥混凝土路面接裂缝附近的沥青加铺层产生应力集中，当沥青混凝土的强度小于结构应力时，裂纹就会产生，而当裂纹随着温度变化和交通荷载的反复作用扩展至加铺层顶面或者底面，反射裂缝便会随之形成。

反射裂缝的出现初期并不影响路面的使用性能，但严重破坏路面美观，并且随着雨雪的渗入，裂缝附近土基含水量加大甚至达到饱和，由此导致路面结构的承载能力严重下降，尤其是在大量行车荷载的反复作用下，接缝两侧的路面面层会出现较大的垂直相对位移甚至碎裂，使路面出现松散、坑洞、唧浆等现象，继而缩短路面结构的使用寿命。

(2)旧水泥砼路面与沥青罩面层之间的粘结不良

复合式路面中沥青罩面面层与旧水泥混凝土基层之间粘结力不足，水泥混凝土板刚度大，沥青层模量较小且厚度薄，在车辆荷载水平力的作用下往往会发生界面层剥离，由此造成面层出现拥包与推移等问题。

(3)沥青混凝土结构层整体稳定性

为保证路面能够为车辆提供稳定持久的服务，沥青路面必须具备五种性能，其中包括低温抗裂性能、高温稳定性能、水稳定性能、抗老化性能、耐疲劳性能这五种性能。这五种性能都与沥青路面的稳定持久性息息相关。若稳定性不足则会产生诸多质量问题。

如何有效解决上述几个问题就成为了复合式路面质量控制的重点，尤其是反射裂缝，极大的影响了复合式路面的质量和使用年限。应力吸收层设置在罩面层与原有水泥砼路面之间，既能够有效粘结两者，防止罩面层推移、剥落，又能够有效的防水、排水，阻止路面产生水损坏，最关键的是应力吸收层能够吸收水泥路面纵横向接缝处的部分应力，延缓甚至阻止反射裂缝的产生与扩展。本文结合SBS改性沥青应力吸收层的工作机理，对相关施工工艺及其材料要求进行了详细分析介绍，为复合式路面形成反射裂缝问题的解决提供了一定价值的参考意义

3　SBS改性沥青应力吸收层作用机理及特点

所谓SBS改性沥青应力吸收层，就是在旧水泥砼路面面板和沥青罩面层之间均匀铺上一层SBS改性沥青(4.2～4.5kg/m2)，然后铺洒相同粒径大小的预拌沥青碎石(应根据沥青下面层公称最大粒径确定，通常选用下一级粒径)，其碎石洒布量为满铺时的80％左右，使之与热拌沥青混合料形成相互嵌挤，在富油层的作用下融为一体，提高层间粘结能力于抗剪强度，有效防止产生水损坏与反射裂缝的情况。如图2所示：

3.1 SBS改性沥青应力吸收层作用机理

(1)相同粒径的碎石形成一个平整的支撑面，有效的支撑起沥青砼罩面层，让沥青面层处在一种持久有利的受力状态；

(2)具有一定厚度的SBS改性沥青在水泥混凝土板表面形成一个连接着的沥青膜，从而有效地阻止了水分的下渗；

(3)铺洒的SBS改性沥青具有可观的厚度，回弹性能较好，让沥青砼罩面层与旧水泥混凝土面板之间存在有水平相对位移的空间；

(4)粒径一定的碎石颗粒本身就存在有一定的转动能力，能够有效减弱传到沥青罩面层底面上的应力。

3.2 SBS改性沥青应力吸收层的特点

(1)有效地吸收应力和减少路面反射裂缝

SBS改性沥青应力吸收层是一种柔性体系结构，其拥有良好的削减和吸收应力、应变的能力，有效地减缓甚至阻止了沥青罩面层反射裂缝的产生。

(2)防水、排水作用

SBS改性沥青应力吸收层可以形成厚度为1～2cm左右的沥青膜，同时其胶结材料对原有水泥砼面板各种缝隙的封闭作用，有效的阻止水分渗入路面基层与道路路基，从而起到了保护路面结构和路基的作用。

(3)粘结各结构层的作用

SBS改性沥青应力吸收层与原水泥砼面层和罩面层之间的粘结力都很强，具有良好的粘结作用，可有效将路面铺装层与基层衔接成一个共同体，使整个结构层共同受力，延长了道路的使用寿命。

(4)施工速度快

SBS改性沥青应力吸收层只需一台沥青铺洒车与一台碎石撒布车或一台同步碎石撒布车便可，施工完毕后就可立即进行表面铺装层的施工，无需如稀浆封层的养护和固化过程，故在很大程度上缩短了工期。

(5)质量控制更为容易

施工过程中，只要在严格控制胶结料和碎石撒布量的同时做到撒布均匀就可保证橡胶沥青应力吸收层的施工质量，这些控制都属于机械控制，操作更为准确，因此可以有效地保证施工的质量。

4　SBS改性沥青应力吸收层所用材料的技术指标

(1)沥青

SBS改性沥青应力吸收层：在SBS改性沥青层上均匀撒铺单一粒径的石料，再用重型压路机将SBS改性沥青碾压嵌挤到约四分之三的石料高度，石料嵌入锁定形成碎石封层模式的路面。本文所参考的泉州台商投资区东西主干道拓改工程采用的SBS改性沥青技术指标见表1。

表1　SBS改性沥青技术指标

(2)集料

粗集料应是坚硬、清洁、干燥、不含风化颗粒、表面粗糙、接近立方体颗粒；本文所参考的泉州台商投资区东西主干道拓改工程所用粗集料为石料，其质量技术要求如表2所示。

表2　SBS改性沥青应力吸收层石料技术要求

5　本工程复合路面的施工工艺

本项目经方案比选，同时结合《泉州台商投资区东西主干道拓改工程路面提升方案设计》专家评审意见，在保证路面使用功能的前提下，从充分利用现状路面、节约工程投资的角度考虑，最终推荐本工程主车道路面沥青化采用复合路面结构。沥青罩面层采用三层，厚18cm，并采用玻璃纤维土工格栅贴缝+SBS改性沥青应力吸收层防止反射裂缝。

复合路面施工工艺为：旧路面病害处理→旧水泥砼路面机械铣刨→AMP→LM二阶反应型防水粘结剂施工→玻纤土工格栅贴缝→铺设改性沥青应力吸收层→铺筑沥青调平层以及沥青罩面层。

(1)旧路面病害处理

施工前对原有水泥砼路面使用状态进行检验，查清其各种病害，并进行病害处治：更换破碎板，修补和填封裂缝，压浆填封板底脱空，磨平错台，清除旧混凝土面层的松散碎屑、油迹或轮胎擦痕，剔除接缝中失效的填缝料和杂物并重新封缝。对水泥混凝土面板边剥落进行修补时，应将剥落的表面清理干净，洒布粘层油，然后用沥青砂修补平整。

对于严重断裂、裂缝处有严重剥落，破碎板被分割3块以上，有错台或裂块已开始活动的断板，采用整块板更换的措施。由于基层强度不足或渗水软化，以及路基不均匀沉降，造成砼板断裂成破碎板或严重错台时，应将整块板凿除，在处治好基层以及路基后，重新浇筑新的混凝土板。

(2)旧路面机械铣刨

原有水泥砼路面用机械铣刨2cm，清扫干净后用水清洗二遍，待自然干燥后再进行下一工序施工。

(3)AMP-LM二阶反应型防水材料的施工

首先对路表面上存有的不良附着物进行清除，清扫路面砂粒、杂物，有油污的位置应进行特别的处理，可采用溶剂溶解，同时界面需完全干燥，可用专用吹风机吹扫干燥。处理后的混凝土基面必须洁净、干燥和坚实，无浆沫、油或其它表面污染。

界面清洁干净，并完全干燥后，即可进行AMPLM的施工，可采用人工涂布的方式进行，其用量约为0.38～0.45kg/m2。人工涂布：施工前，将其倒入适当大小的容器中，轻微搅拌3～5min，由操作人员用滚筒将其均匀地涂布于水泥混凝土或其它处置基面上。注意应尽量滚涂均匀。

(4)玻纤土工格栅贴缝施工

在缩缝、工作缝、胀缝、轻微裂缝、经矩切板块处理后的板缝两侧各75cm范围内涂刷AMP-LM二阶反应型防水材料后，沿缝铺设宽度为1.5m的自粘式玻纤格栅。土工格栅搭接距离为:纵向接头搭接距离不小于20cm，横向搭接距离不小于15cm。纵向搭接距离应根据沥青摊铺方向将前一幅置于后一幅之上。玻纤土工格栅铺设固定完毕后，需用胶辊压路机适度碾压稳定，使格栅与原路表面粘结牢固。严格控制混合料的车辆出入，在格栅层上禁止车辆及转向、急刹车和倾泻混合料脚料，以防止对玻纤格栅的施工损伤。

(5)铺筑SBS改性沥青应力吸收层

沥青与粗集料的洒布量应根据交通量、洒布层位、集料的规格等因素综合确定，以石料嵌入沥青大约60～ 70％为宜。碎石撒布量以满铺80％碎石重量为宜。应按表3规定施工：

表3　沥青与粗集料洒布量的确定

现场施工时，采用轮式装载机往碎石封层车的骨料斗里装上相同粒径的石灰石碎石，从沥青高温罐车中泵吸温度为180℃左右的高温改性沥青到沥青洒布车的储罐内。装好料后将沥青洒布车及碎石洒布车开到施工段的起点，调整好各个工作系统的工作参数，改性沥青洒布量设定在4.2～4.5kg/㎡之间，沿预先设置好的控制线起步，按行车速度约5～8km/h均匀洒布，碎石撒布量应由控制车速决定，根据现场试验检测。

为避免高温改性沥青粘附在胶轮压路机的轮胎上并粘走碎石，应力吸收层刚洒布完不要立即经过碾压，等其温度降至100℃左右时，再采用胶轮压路机稳压一个来回，同时为了使碎石成功压入改性沥青之中并粘结牢固,需将压路机的行驶速度控制在5～8km/h之间。

(6)沥青调平层和罩面层施工

按《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的有关沥青混合料的施工要求执行。