高弹沥青应力吸收层在白加黑工程中的分析与应用.docx

高弹沥青应力吸收层在白加黑工程中的分析与应用 邹康摘 要：本文以安徽地区白加黑项目实际案例为基础，通过分析论证，探讨高模量沥青混凝土应力吸收层在水泥混凝土路面加铺设计和施工中的应用。关键词：高弹高粘沥青;应力吸收层;白加黑;加铺;设计;施工1 引言高弹高粘沥青是指粘度（60）大于20 000Pas，弹性恢复（25）大于85%的沥青。白加黑路面结构最主要的病害类型是反射裂缝问题，为防治和延缓反射裂缝的发生，国内外比较成功的经验是在沥青加铺层与水泥混凝土板之间铺设高弹高粘沥青混合料应力吸收层（以下简称SAMI或高弹应力吸收层）以延缓反射裂缝的产生。本文通过黄山市屯溪区的黄山西路（跃进路至屯光转盘）白加黑工程为例，对SAMI的设计和施工工艺进行探讨。2 工程概况黄山路位于黄山市城区中心位置，道路为东西走向，西起跃进路交口，东至屯光转盘，改造范围全长约1640m，红线宽度40m，道路断面为：5米人行道+5米非机动车道+3米绿化带+14米机动车道+3米绿化带+5米非机动车道+5米人行道=40米。道路沿线均为机关、企事业单位及多个住宅小区，有市中医院、屯溪五中、军分区、百货大楼、财富广场、城市花园等。道路功能定位为兼顾生活服务的城市交通型主干路。现状路面整体表观尚佳，板块少量麻面、露骨，部分板块有断角和纵横斜向裂缝，接缝破碎现象明显。检测结果：本次对黄山路（跃进路-屯光转盘段）左右两半幅共2256块混凝土行车道板进行测试，采用板角弯沉测试，共检测3982个点，其中主点1991个，副点1991个。检测共取水泥混凝土芯样6个，不存在混凝土离析现象。其中2个芯样切割后做抗压强度试验，抗压强度是30.6MPa以上。另外4个芯样切割后作劈裂抗拉强度试验，强度都在2.87MPa以上，面层弯拉强度标准值为3.71Mpa，旧混凝土面层弯拉弹性模量标准值为28.68GPa;快车道水泥混凝土板平均厚度为235.33mm，板块厚度较均匀。本次检测弯沉无超过0.2mm的板块;弯沉差超过0.06mm的板块有359块，占总弯沉测试板块的15.9%。道路评定级别：依据规范JTJ073.1-2001中5.3节，路面状况指数PCI：91.5，断板率DBL：7%。综合以上：黄山路原水泥混凝土路面整体加铺条件尚佳，但板块之间传荷能力弱的问题较明显，改造设计中，应尤其重视交通荷载作用下沥青加铺层反射裂缝处的疲劳断裂分析。3 设计方案的比选根据检测结果分析，黄山路原水泥混凝土板块表观较好，板厚均匀，虽然部分板块存在病害，但综合弯沉检测和取芯试验结果，现状混凝土板块强度较高，脱空板块较少，病害问题主要是板块之间传荷能力弱的问题。改造设计主要在三个方案之间进行比选：方案一，原路面破除新建;方案二，原路面修复后加铺土工格栅等材料，然后加铺沥青面层;方案三，原路面修复后加铺2.5c高弹应力吸收层，然后加铺沥青面层。方案一，考虑将老路全部破碎后外运，路基路面自下而上采用半刚性基层和沥青混凝土面层的结构，方案优点：建设标准高，整体施工条件好，路基路面质量容易控制;方案缺点：工程造价高，施工工期长，另外废弃的混凝土板块如得不到有效利用，会造成环境污染，且占用大量耕地，同时翻挖破路社会影响不好。方案二和方案三同属于路面修复补强后加铺，共性的技术优点为：施工工期短，造价相对方案一较低，同时避免了施工废弃物对环境的污染和占用耕地问题;方案二的缺点：老路板块之间传荷能力弱的问题没有得到有效控制，市场上土工格栅等材料质量良莠不齐，荷载作用下沥青加铺层反射裂缝处的疲劳断裂问题没有得到有效改善;方案三采用高模量应力吸收层，能够有效缓解基层出现剪切或拉伸变形，具有优异的抗折性及延伸变形能力，使集中应力得以分散，从而有效延缓反射裂缝的发展和扩散。设计根据公路沥青混凝土设计规范中关于水泥混凝土加铺沥青路面相关计算方法，结合黄山路的检测数据进行计算，方案二的加铺层采用4cm厚AC-13沥青上面层+8cm厚AC-25下面层，加铺层总厚度12cm;方案三采用4cm厚AC-13沥青上面层+6cm厚AC-20下面层+2.5cm厚应力吸收层，结构总厚度12.5cm，两者总厚度相当，造价差异不大，但是方案三能较明显的提高路面的抗剪切变形能力，提高黄山路的路面质量和使用寿命。综合以上分析，黄山路改造工程设计采用高弹应力吸收层的加铺方案。4 施工措施4.1 施工准备（1）施工前应将水泥路面的灰尘、杂石、杂质等清理干净，保证施工面的整洁。（2）铺装高弹性改性沥青混合料前，检验现有铺装面。若有破损部位，将其修补，并完全清除表面上的灰尘及其他杂质等。而且应该事先对施工中起重要作用的拌和设备、运输及施工设备等进行检验，使其保持最佳状态。（3）即使铺有防水层也会因渗进铺装体等的雨水在铺装层及上面层之间形成积水，产生由剥离诱发的铺装破损。所以应在有可能积水的地方，如缘石、路肩、水沟及连接缝附近的上层设置排水孔或排水装置。（4）而且，为了吸收结构体与沥青铺装体的膨涨系数不同而产生的位差，在结构体与铺装体连接处设置伸缩缝。4.2 摊铺摊铺时，混合料的温度不得在160以下;事先应充分预热（165175）摊铺机的熨平器，使其在摊铺时粘上混合料;施工前或施工途中，禁止在摊铺机的漏斗中喷洒轻油。所以摊铺机的漏斗应对每车混合料进行一次性的摊铺。混合料由攤铺机铺筑时需要尽量提供高的初始压实度，所以摊铺时需要施加振动。使用摊铺机进行的铺筑作业应连续进行，摊铺机的速度应维持在每分钟26m（23m最佳），不得在中途中断摊铺。根据混合料的到达时间，调整摊铺速度。4.3 压实（1）对高弹性改性沥青混合料进行碾压时，应在摊铺碾压的同时，也应达到所要求的压实度。压实方法及碾压次数必须应通过试铺适当调整，基本碾压装备的组合、次数及重量按相关施工规范执行。用于初压的钢筒式振动压路机进行振动碾压时，仅在前进方向（最好以交通开放后的车辆行驶方向）施加振动，后退时关闭振动。用于终压的双轮串联式压路机以静压方式（无振动）进行碾压。（2）因为使用高弹性改性沥青的粘度大，所以摊铺机一铺筑完就得立即进行压实作业，才能在适当温度下进行碾压。钢筒式压路机的初压应从接缝部位开始进行碾压，纵向从低处往高处前进， 并且渐次移动轮宽进行碾压，移动驱动轮的1/2宽重叠碾压。为了压路机前进及后退而转换方向时，尽量避免急刹车，缓缓停止后转换方向。若在轮胎压路机的轮胎在变热之前进行碾压，轮胎上会粘到混合料，所以在碾压之前必须得提前预热。（3）钢筒式振动压路机或双轮串联式压路机在进行压实作业时，使用过多的水会过快降低混合料的温度，所以使用含有少量洗剂的水适当弄湿钢轮，防止混合料粘上。压实密度最小应在基准密度的98%以上，终压后应保证充足的养生时间，不得因为了缩短养生期在铺装面上洒水时，在养生中的路段应禁止一切车辆通行。5 结论黄山路白加黑工程竣工通车两年多以来，使用状况良好，路面未发现明显反射裂缝，说明高弹应力吸收层在解决水泥混凝土板块传荷能力不足，交通荷载作用下沥青加铺层反射裂缝处的疲劳断裂问题具有明显优势和可实施性，该技术应得到更广泛的应用。参考文献：1 公路沥青路面设计规范 M.人民交通出版社，2017.2 郑晓光.城镇道路路面设计手册M.中国建筑工业出版社，2014.3 王颖.高弹改性应力吸收层在白加黑路面改造中的应用J .华东公路，2017. -全文完-