ＳＡＭＩ在公路水泥路面改造中的应用 王文义 （陕西省成阳公路管理局，陕西成阳７１２０００） 摘要：如何防治反射裂缝，使现有道路能够继续承担未来的交通荷栽是旧混凝土路面加铺沥青混凝土需要解 决的主要问题。橡胶沥青应力吸收层具有吸收应力、减少反射裂缝、防水、粘接力强等优点。文章通过实际 工程中的应用，对沥青加铺层反射裂缝产生机理、加铺层设计方法以及基于应力吸收层的沥青加铺层结构及 材料等作探讨；重点论述橡胶沥青应力吸收层的作用机理和相关的施工工艺。 关键词：反射裂缝；橡胶沥青；应力吸收层；疲劳试验 中图分类号：Ｕ４１８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１２）０卜００６５—０３ 复合式路面兼具柔性路面行车舒适和水泥混凝土 路面结构承载能力大的双重优点，在水泥混凝土路面 的橡胶沥青与等粒径的碎石强力粘结，形成约１ｃｎｌ厚 的裂缝反射结构层，水稳层或旧水泥路面的各种裂缝 将很难穿透该层，可以有效遏制裂缝的反射。 抗水损坏：橡胶沥青用量较大，在路面上会形 成约３ｍｍ厚度的沥青膜，完全可以防止雨水的向下渗 透，对路基起到保护作用。其次，在上面摊铺沥青混 合料时，橡胶沥青应力吸收层顶部的橡胶沥青会二次 熔化，经路面压实后会充分填充其面层混合料底部的 缝隙，从而排除了层间存水的可能，起到防止水损坏 的作用。 旧路改造时，复合式路面常成为首选的路面结构形 式。然而，复合式路面在使用过程中仍然存在以下问 题：一是反射裂缝的问题；二是水泥混凝土路面的粘 结问题；三是面层混凝土的整体稳定性，其中反射裂 缝问题尤为突出，因此，如何预防复合式路面反射裂 缝就成为了关注的热点问题之一。 一、橡胶沥青应力吸收层的作用机理 （一）橡胶沥青应力吸收层定义 粘结作用：橡胶沥青拥有超强的粘性，它可以非 常牢固的吸附粘结在水稳层或旧水泥路面上，从而起 将等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 约３／４，石料嵌锁形成后将构成结构性支撑，这时所形 成碎石封层模式的路面即为橡胶沥青应力吸收层。 （二）橡胶沥青应力吸收层功能特点 抗反射裂缝：在橡胶沥青应力吸收层中，高用量 到与路面的粘结作用。 橡胶应力吸收层的作用机理是在保持沥青铺装受 力状态良好的前提下，通过较厚的界面橡胶膜水平剪 切变形和碎石的转动，削减和吸收由水泥混凝土板 上升。对于覆膜滤料这些都能做到比较好的平衡，节 省了清灰用能耗，延长净化设备使用寿命，并能在高 湿的粉尘环境下正常工作。 ２．综合来看，覆膜滤料在袋式除尘器中的应用 具有很好的经济效益。ｏ 参考文献 三、结语 通过对影响覆膜滤料应用的因素的探讨，我们可 ［１】向晓东．现代除尘理论与技术【Ｍ］．北京：冶金工业出 版社．２００２． 以得出以下覆膜滤料具有传统滤料无法比拟的优点的 结论。 ［２］茅清希，黄斌香．复合滤料袋式除尘器及其应用Ⅱ】．通 风除尘，１９９６，（４）． １．得益于表面过滤机理，覆膜滤料的清灰易于 传统滤料。 （责任编辑：赵秀娟） ２０１ ２ ０１ ｏ中闽高新箍 ｋ ６５ 在接缝或裂缝处的相对位移引起的沥青层的应力或应 变，达到预防或延缓反射裂缝的作用。 ２ ３ ５ｃｍ ＡＣ一１３ Ｉ沥青混凝土＋玻纤格栅＋５ｃｍ水泥混凝土垫块 ５ｃｍ ＡＣ一１３ Ｉ沥青混凝土＋土工布＋５ｃｍ水泥混凝土垫块 二、应力吸收层路面结构试验 （一）偏荷载足尺疲劳试验 随着加载次数的增加，承载板附近接缝处开始 出现初始裂缝，普通沥青混凝土加铺层ＡＣ一１６ Ｉ（结 构类型１）在４种结构中最早出现裂缝，最终整个加 ４ 。 ５ｃｍ纤维沥青混凝土ＡＣ－１３ Ｉ＋５ｃｍ水泥混凝土垫块 ３ｃｍ ＡＣ－１３ Ｉ沥青混凝土＋２ｃｍＳＴＲ．ＡＴＡ应力吸收层＋５ｃｍ水 泥混凝土垫块 表２弯拉型ＭＴＳ疲劳试验结果 霉 加铺层试验类型 裂缝扩展到不同刻度时疲劳次数／次 初裂ｌｃｍ ２ｃｍ ３ｃｍ 终裂 铺层裂缝贯通裂缝宽度最大为３．４ｒｎｍ；沥青混凝土加 铺层ＡＣ一１６ Ｉ＋玻纤格栅（结构类型２）终裂时，与结 构类型１结构相比，裂缝分布较疏，裂缝最大宽度为 １．６ｍｍ；而结构类型３（７ｅｍ沥青混凝土Ａｃ一１６ Ｉ＋土工 布）裂缝分布规律与结构类型２类似，裂缝分布较结 构类型ｌ稀疏，且宽度较小，最大裂缝宽度为１．８ｍｍ， 从初裂次数及终裂次数来看，土工布对防止剪切型反 射裂缝的效果并不明显；应力吸收层结构（结构类 型４）裂缝分布较疏且细，裂缝宽度也较小，最大为 １．２ｍｍ，一般多为ｌｍｍ以下，说明ＳＴＲＡＴＡ应力吸收层起 到了吸收和减缓应力的作用。 从大型疲劳试验结果来看，荷载型反射裂缝从承 载板附近开始产生，然后向两侧扩展，沥青加铺层裂 缝均集中在混凝土板接缝附近，说明沥青加铺层在接 缝处产生应力集中而产生裂缝，并进一步发展导致 加铺层断裂。各加铺层抗剪切型反射裂缝能力为： ＳＴＲＡＴＡ应力吸收层加铺层结构＞玻纤格栅加铺层结构 ＞土工布加铺层结构＞普通沥青混凝土加铺层结构。 应力吸收层加铺层结构在４种加铺层中抗剪切型反射 裂缝的效果最佳。 （二）温度型反射裂缝大型疲劳特性 大型足尺试验研究结果表明：ＳＴＲＡＴＡ应力吸收层 具有良好的消解水泥混凝土板块接缝处的应力集中现 象，可有效地防止水泥混凝土面板由于温缩而引起的 加铺层反射裂缝。其良好的弹性和抗疲劳性能可使水 平位移在较宽的范围内分散，延缓裂缝失稳扩展，从 而延缓裂缝反射的速度。“ＳＴＲＡＴＡ应力吸收层＋沥青 混凝土”结构形式在抵抗水泥混凝土面板的反射裂缝 方面，优于其它两种结构形式。 （三）弯拉型和剪切型反射裂缝ＭＴＳ疲劳模拟验 证试验研究 表１加铺层反射裂缝ＭＴＳ疲劳试验结构类型 序号 加铺层路面结构试验类型（由上到下） １ ５ｃｍＡＣ－１３ Ｉ沥青混凝土＋Ｓｃｍ水泥混凝土垫块 尽管铺设应力吸收层的普通沥青混凝土最终的开 裂次数与普通沥青混凝土＋铺玻纤格栅基本相同，但 由于应力吸收层具有优异的抗中荷载破坏的能力，因 此在实际工程中，加铺应力吸收层的沥青混凝土抗反 射裂缝的能力要优于其它方案。 （四）剪切型（偏荷载加载）疲劳试验 在偏荷载作用下，分别观测各种加铺结构反射裂 缝的初裂、扩展到ｌｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍ及终裂次数。通过 室内试验，得出了各试验方案沥青加铺层随偏荷载疲 劳荷载作用反射裂缝上升至沥青加铺层顶面的作用次 数，试验结果见表３： 表３剪切型疲劳试验结果 霉 加铺层试验类型 裂缝扩展到不同刻度时疲劳次数／次 初裂】ｃｍ ２ｃｍ ３ｃｍ终裂 １ ５ｃｍＡＣ一１３ Ｉ沥青混凝土 １２００ ３６５０ ７４００ １１８２０ １３９５０ ２ 玻纤格栅＋５ｃｍＡ Ｃ一１３ Ｉ沥青混１９８０ ４６００ ７９８０ １３５００ １９０１０ 。 凝土 ．Ｈ３ 土工布＋ ｃｍ Ａ 一１３ Ｉ沥青混凝１６５０ ４４５０ ８１００ １３２９０ １５３６０ ４ ５ｃｍ ＡＣ－１３ Ｉ纤维沥青混凝土２２４０ ５８９０ ９２１０ １４２００ １７５００ ２ｃｍ应力吸收层＋ ＡＣ－１３ Ｉ 一 一 ２０１０ １４７６０ ２０６４０ 。 Ａｃ ３土 沥青混应力 收３８００ １１５ｏｏ ２３５０。 一 一 从上表中抗偏荷载作用下的疲劳破坏方面可以看 出，１、２、３、４四种方案的裂缝发展趋势和抗疲劳作 用次数差异较小，而当沥青混凝土下面加铺应力吸收 层结构时，却由于应力吸收层可以吸收及扩散应力， 增大应力分布范围作用，使得在偏荷载作用下，沥青 混凝土的抗反射裂缝的能力大大提高。 在抗荷载型反射裂缝方面，不管是弯拉型（中荷 载加载）疲劳试验还是剪切型（偏荷载加载）疲劳试 验，应力吸收层加铺结构效果最好，玻纤格栅结构次 之，在水泥混凝土上直接加铺普通沥青混凝土结构效 果最差。 ｍ 。沥青纵向衔接应与已洒布部分重叠ｌＯｃｍ左右。 ４．撒布碎石。喷洒橡胶沥青后应立即满铺碎 石，碎石撒铺量推荐采用１５￣２２ｋｇ／ｍ ，可用碎石撒 布车撒布。根据试铺情况确定，以满铺、不散失为 度，对于局部碎石撒铺量不足的地方，应人工补足。 三、橡胶沥青应力吸收层的工程运用 （一）橡胶沥青应力吸收层试验段的技术要求 为推广新技术而积累经验，Ｇ３１２线咸阳出口路大 修分不同路段做了三处ＳＡＭＩ橡胶沥青应力吸收层试验 最低撒布温度不低于１２０￣Ｃ。 ５．碾压。采用轮胎压路机进行压实。碎石撒铺 后应立即进行碾压作业。根据需要选择压路机的数 段，具体段落为：ＫＩ５１６￣ＫＩ５１７右幅（正常路段）、 ＫＩ５ｌ８～Ｋｌ５１９右幅（上坡路段）和Ｋｌ５２００～Ｋｌ５２ｌ右 幅（下坡路段），以分别跟踪分析橡胶沥青应力吸收 层在正常路段、上坡路段和下坡路段的路用性能。 ＳＡＭＩ技术参数见表４： 表４ ＳＡＭＩ施工现场参数表 （二）橡胶沥青应力吸收层施工 １．橡胶沥青的生产。橡胶沥青生产的关键因 素是温度的控制。用于喷洒和用于拌和的橡胶沥青 的生产方法基本相同。生产前，基质沥青需加热到 ２０４℃～２２６℃的高温（橡胶沥青是不能加热的）。 橡胶沥青胶结料必须在搅动状态下反应至少４５分钟才 能达到较为理想的反应效果，反应温度应保持在规定 的温度。橡胶沥青生产完成后，应将橡胶沥青保温储 存。施工前基面的处理必须满足规定要求，同时应彻 底清除基面上的泥土和杂物，并确保基面的粗糙、干 净及干燥。需用的设备应进入待命状态，包括橡胶沥 青洒布车、碎石撒布机和胶轮压路机。 ２．预拌碎石。为保证撒布的石料与橡胶沥青的 充分粘结，石料需预先采用油石比为０．４０％￣０．６０％的 普通热沥青进行预裹，拌和温度在１５０￣Ｃ～１７０℃。 ３．弹性活化橡胶沥青的洒布。在处理好的基面 上喷洒弹性活化橡胶沥青。橡胶沥青用量２～３ｋｇ／ ＩＩｌ２，洒布必须均匀，沥青洒布量要严格控制，不宜多 也不宜少，喷洒最大偏差量不应超过规定的±ｏ．２ｋｇ／ 量，施工中为了确保碾压的温度，要求胶轮紧随碎石 撒布车后面碾压，距离不能超过５米，碾压遍数２～３ 遍为宜。 ６．清扫。碾压完毕后，清除多余的没有粘结的 松散碎石，以避免影响与上层的粘结性能。 ７．开放交通要求。橡胶沥青应力吸收层的施工 应与上面层沥青混凝土紧凑进行，中间不开放交通， 若期间必须开放交通，须待碾压施工完成３小时后方 可开放交通，但车速不宜超过２５ｋｍ／ｈ。 四、结语 国内已有多条水泥混凝土路面进行了路面改造， 工程实践证明，橡胶沥青应力吸收层的加铺层结构具 有较强的抗反射裂缝的能力，抗裂效果较好。集中、 全面的解决了复合式路面在使用过程中仍然存在的 反射裂缝问题、水泥混凝土路面的粘结问题、面层 沥青混凝土的整体稳定性问题、施工工艺问题。能 够提高路面铺装层使用性能和使用寿命，可作为今 后复合式路面及其他各型路面铺装的重点发展实施 方向。ｏ 参考文献 【１】黄睿，李丹．复合式路面反射裂缝防止技术的探讨Ｕ】．公 路工程与运输，２００５，（５）． ［２１防治复合式路面的反射裂缝技术要求Ｕ】．同济大学学报 （自然科学版），２００５，（１２）． 【３１杨斌，廖卫东，等．应力吸收层缓解沥青混凝土加铺层应 力集中的数值模拟分析Ⅱ】．公路，２００７，（１１ ［４］郑元骅．沥青加铺层反射裂缝产生的原因及防止措施Ｕ】－ 山西建筑，２００７，（７ｌ ［５】廖卫东．基于应力吸收层的旧水泥混凝土路面沥青加铺 层结构与材料研究Ⅱ】．湖北交通科技，２００６，（２ （责任编辑：赵秀娟） ２０｛２ ０１ ｏ中阁高新：岐＝撇吐６７
