高性能应力吸收贴在道路中预防反射裂缝应用技术探讨.docx

高性能应力吸收贴在道路中预防反射裂缝
应用技术探讨
耿楠楠
（苏伊尔中国代表处 南京 210012 ）
摘 要：在沥青混凝土道路的大中修养护工程及白加黑改造工程中，如何解决因基层动态变形产生的裂缝反射问题，一直是交通行业内积极研究的课题。本文对高性能应力吸收贴的防裂机理进行了深入研究，并结合工程案例介绍了应力吸收贴在道路改造工程中的应用。
关键词：路面加铺层；反射裂缝；防裂机理；应力吸收贴；
1 前言
在白加黑改造和新、旧半刚性基层路基加铺沥青路面工程中，鉴于沥青混凝土面层与基层的冷热膨胀系数和受力结构不同，如何防治结构性的反射裂缝就成为首要解决的问题。旧水泥混凝土板存在伸缩膨胀缝，老的水稳层存在膨胀裂缝、荷载裂缝和疲劳裂缝，当温度和荷载作用在沥青加铺层的应力超过沥青层的抗拉或抗剪强度时，就会产生反射裂缝，面层出现裂缝后，雨水就会渗入路基对路基造成破坏，路基的破坏又会反应到面层，从而造成恶性循环。道路的白加黑改造工程中，主要研究的是伸缩缝部位的温缩裂缝和剪切裂缝，目前对于防治反射裂缝的方法一般是在水泥混凝土和沥青混凝土层间加铺一层应力吸收层。在旧的沥青道路大中修项目上，一般是对水稳层裂缝部位直接用土工材料进行贴缝处理。局部更换水稳时，在新老水稳层结合处铺设应力吸收土工材料。本文通过室内试验对高性能应力吸收贴的工程特性进行了研究，并结合工程案例介绍了应力吸收贴在道路改造工程中的应用。
2 国内外预防反射裂缝的方案、技术探讨
当前国内外广泛使用的有五类预防反射裂缝的方法：
⑴ 刚性土工合成材料：玻纤格栅、塑料格栅。该方案的优秀代表有法国SAINT-GOBAIN、意大利的Thales。主要土工材料是自粘玻纤格栅和塑料格栅。这类方案中国在八九十年代的很多工程中有过大量成功的应用。玻纤格栅和塑料格栅在道路整体加筋、抗裂、抗车辙、提高道路方面确实起到积极的作用。近年来由于生产过剩，产品质量参差不齐，导致优质的产品因价格问题没有了市场，劣质充斥，导致大量的工程出现问题。目前防裂领域已经极少建议使用。
⑵ 柔性土工合成材料：聚酯布、聚酯玻纤布、烧毛土工布丙纶纤维布。土工布类方案最早来自德国，亚洲地区早在上世纪八十年代日本已经大量的应用这项技术，典型的代表有德国的Hoechst、美国owens corning、荷兰TenCate百利福、国内的海川股份。这些系统材料分别在道路领域占据一定的市场份额。
⑶ 膜层：SAMI橡胶沥青碎石同步，该方案最早在上世纪九十年代初由壳牌在全球推广，2000年后国内有几家大的专业科研机构和公司在推广，典型的科企有重庆交科院、江苏交科院。
⑷ 半刚性或柔性应力吸收层：水稳层、沥青碎石层、碎石化技术等。
⑸ 高性能应力吸收贴：应力吸收贴是继土工布、土工格栅、条带聚合物、聚酯玻纤布之后发展起来的一种新型复合土工合成材料，因其施工简单、快捷，经济上廉价，效果上更具针对性并与沥青混合料有良好的相容性，已经快速的得到了市场的认可。
3 高性能应力吸收贴的防裂机理研究
3.1 抗裂机理分析
由于旧路面层或半刚性基层的裂缝的存在，裂缝尖端处的应力集中现象使沥青加铺层的抗拉强度或抗剪强度不足，加铺路面产生反射裂缝，因此分散裂缝尖端处的应力集中是应力吸收贴的主要阻裂机理。铺设在基层裂缝部位或预切缝上时，由于应力吸收贴基材的抗拉强度大于粘接强度，使原来集中的应力，通过防裂贴的覆盖层得到了分散，防止和缩小了面层沥青混凝土产生裂缝的可能性。当相邻的结构板块，在一定范围内上下反复剪切时，采用内增强纤维的应力吸收贴具备优良的抗折性及延伸性，因此，不易使应力吸收贴折断，保持应力吸收贴原有的应力扩散功能。同时由于应力吸收贴具有很好的自粘封闭性，隔断了地表水侵蚀裂缝内，确保基层的稳固，减少了产生裂缝的因素。
3.2 高性能应力吸收贴参数
表1 应力吸收贴技术指标
项 目
检测项
单面附沙、内增强型高性能自粘抗裂贴
去沙厚度
1.8mm ±6%
软化点
85~115℃
不透水性
0.3MPa，30min不透水
抗拉强度
(50mm)
纵向
≥600N
横向
≥600N
伸长率（纵向）
≥20%
耐热度(内增强层)
180℃无明显变形
整体低温柔性
-20℃，无裂纹
粘附性
防裂贴与铝板
≥4.0N/mm或粘合面外断裂
抗穿孔性
不渗水
高温抗剪
≥0.12 MPa(50℃)
芯材成分
高模量聚酯布
芯材厚度
1.2mm ±10%
整体单位质量
2.7 KG/㎡ ±10%
幅宽
50cm
4 复合梁疲劳实验研究
为了评价应力吸收贴的阻裂性能，本文开展应力控制的复合梁疲劳试验研究。将应力吸收贴材料与橡胶沥青同步碎石和进口聚酯玻纤布进行了对比，每种材料分别加工了3个复合小梁试件，见表2。试验结果表明，高性能应力贴的阻裂性能最好，试件出现微裂缝时的疲劳次数为9066次，而进口聚酯玻纤布材料的阻裂性能最差，试件出现微裂缝时的疲劳次数为2534次。
表2 复合梁疲劳实验
不同材料
试验编号
试件出现微裂缝时疲劳次数
微裂缝平均次数
试件破坏断裂疲劳次数
破坏平均次数

高性能应力吸收贴
1-1
9616

9065.7
>24

>24
1-2
9130
>24
1-3
8421
>23

橡胶沥青同步碎石
2-1
2427

2699.7
6972

6210.3
2-2
2939
7026
2-3
2733
4633

进口聚酯玻纤布
3-1
2700

2533.3
3349

4962.3
3-2
2370
8081
3-3
2530
3457

5典型工程案例介绍与经济分析
5.1 典型工程案例
应力吸收贴已经在灌云段S236项目段得到广泛使用，工程全长8.9公里，涵盖白加黑、沥青道路大中修中老水稳裂缝处理、新老水稳结合部位处理。 S236段原路面为9cm沥青混凝土，2009年投入使用，因路面出现较多横缝和多条纵缝。2015年7月下旬进行全线路面大中修工程。具体实施如下：(1)铣刨掉9cm原沥青面层；(2)对局部水稳层进行更换并铺设钢塑格栅加筋；(3)水稳层养生完毕后清洁路面；(4)在裂缝和新、旧水稳结合部位撒布宽60cm乳化沥青粘层油；(5)粘层油破乳后铺设50cm宽高性能应力吸收贴；(6)约1KM路段铣刨后原路基为水泥混凝土板块，清洁基层板块后沿纵横缝铺设高性能应力吸收贴；(7)满幅撒布透层油和瓜子片碎石（下封层）；(7)5cmAC16下面层；(9)4cmAC13上面层。

图1 原路面病害 图2 铣刨后的路面情况

图3高性能应力吸收贴施工 图4 施工完毕

5.2 经济分析
表3 三类常规的应力吸收层分析（按照10000㎡施工面概算）
高性能聚酯布+热沥青
项目
数量
技术经济指标（元）
预算金额（元）
高性能聚酯布（㎡）

10000
10
100000.00
热沥青粘层油+撒布（m2）
10000
10
100000.00
合计

200000.00
高性能应力吸收贴（应力吸收贴的用量约为总施工面的1/4）
项目
数量
技术经济指标（元）
预算金额（元）
高性能应力吸收贴（㎡）
2500
60
合计：150000.00
橡胶沥青碎石同步
项目
数量
技术经济指标（元）
预算金额（元）
橡胶沥青碎石同步封层（㎡）
10000
24
240000.00
6结论
本文在借鉴国内外数家交通行业内知名企业的产品技术介绍和相关研究论文，通过室内试验对高性能应力吸收贴的工程特性进行了研究。对使用高性能应力吸收贴后的沥青混合料的抗剪切变形能力、抗疲劳性能进行了室内研究分析。最后结合S236省道、南京马竹线、淮安淮海路等相关沥青路面改建工程中进行试验路铺筑，研究的主要结论如下：
（1）通过复合梁疲劳试验数据可以看出，在基层的既有裂缝上采用高性能应力吸收贴后其抗反射裂缝能力大幅提高，抗反射裂缝能力20倍以上于目前的传统防裂工艺，能够明显的大幅延长路面使用寿命。
（2）施工简单、快捷，质量监管把关容易。
（3）综合总价大幅降低达30%。
参考文献：
（1） 聚酯玻纤布在高速公路罩面工程中的应用研究(总报告). doc [Barksdale（1991）、Huang（1993）、Koerner（1994）and Smith etal（1995）
（2） 橡胶沥青产品建议技术标准橡胶沥青应力吸收层施工技术 江苏交科院 中心实验室 2005年11月
（3） TB-T2965-2011铁路混凝土桥面防水层技术条件
（4） 公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004).

作者：耿楠楠 工作单位：苏伊尔(中国)代表处
职位：技术总监 手机：[phone] Emil：762574970@