沥青砂应力吸收层在公路工程中的应用

■杨 念

（衡水市交通运输局公路管理处，衡水 053000）

0 引言

目前，我国高速公路广泛采用的是半刚性路面，这类路面虽然具有较高的强度和承载能力，但易产生裂缝和反射裂缝。本文从吸收层的矿料级配和施工步骤出发，探讨采用应力吸收层技术来防治反射裂缝问题。沥青砂应力吸收层除了对路面应力具有消散作用外，还可以缓解路面产生裂缝，其柔韧性很好，且在较高温度下可使较小的裂缝自动愈合[1]。

1 工程概况

某双向四车道高速公路试验路段长5km，公路路面由下至上结构形式依次为：水泥稳定碎石底基层（厚度17cm）、水泥稳定碎石基层（厚度35cm）、稀浆封层、粘层、沥青砂应力吸收层（厚度3cm）、ATB-30 下面层（厚度5cm）、AC-25 中面层（厚度7cm）、AC-15 上面层（厚度5cm）。

2 沥青砂吸收层原理

沥青砂吸收层的沥青含量较高，主要采用粒径在6mm 以下的细集料，相对其他应力吸收层具有高油石比、强粘附性等优点。细集料与高密度沥青形成一种弹性高、渗透率低的沥青混合料。采用沥青砂作为原料的应力吸收层不仅具有高劲度抵抗变形的能力，而且限制了沥青面反射裂缝的快速发展，使裂缝反射至面层的速度大幅度的减小（原理如图1 所示）。工程实践证明沥青砂吸收层增强了半刚性基层的粘结，进而避免了路表水的下渗。铺设沥青砂吸收层可以将半刚性基层裂缝处产生的集中应力较大面积的分散、减弱，使面层反射裂缝产生的位置偏离半刚性基层裂缝的位置，最终达到了延缓面层反射裂缝产生的目的。此外，高密度沥青砂应力吸收层使用寿命很长，完全可满足实际使用要求[2]。

图1 沥青砂吸收层原理图

3 沥青砂吸收层配合比选择

3.1 沥青砂密度试验

在本文实例中，采用的是马歇尔试件体积设计法对试验段高速公路的应力沥青砂吸收层进行相关设计的，选择的沥青砂型号为AC-5，其主要成分为SBSI-D 改性沥青以及石灰岩矿料。在验收集料时，不仅要考虑碎石形状因素，更要严格控制针片状颗粒的含量。碎石颗粒分布应稳定，更要满足碎石粒级要求，以保证集料的正常生产。本文中实例的沥青砂吸收层集料密度的试验结果如表1 所示：

表1 沥青砂密度试验

3.2 沥青砂集料配比

根据沥青砂混合集料密度试验与筛分，结合《公路沥青路面施工技术规范》的级配规定，充分结合工程的实际情况，最终确定本文实例中沥青砂混合集料配比如表2 所示[3]。

表2 沥青砂混合集料配比

3.3 沥青砂集料体积指标

沥青砂混合集料应力吸收层的初始沥青用量一般是根据具体的工程实践经验来确定的。初始油石比参数可参照沥青砂混合集料的毛密度确定。

在本文实例中，初始油石比定为7%，并设定5 个对比组，其油石比分别为6.1%、6.4%、7.1%、7.6%、8.1%，目标空隙率5%。测得的沥青砂混合集料体积指标如下表3 所示。由马歇尔试验和5 组沥青砂混合集料油石比体积指标最终确定最合适的油石比为7.55%。

表3 沥青砂混合集料体积指标

3.4 沥青砂集料生产配合比

沥青砂吸收层集料生产配合比主要是依据目标配合比来进行设置的，其最终目的是确定转速比以及冷料上料速度等相关参数。集料的原料以机制砂和石屑为主。沥青砂吸收层集料筛分及生产配合比调试结果如下表4所示[4]：

4 沥青砂混合集料的运输与碾压施工

4.1 沥青砂混合集料的运输

在沥青砂混合集料运输过程中应注意以下问题：

（1）在装运混合集料之前，首先要将车厢底板积水及时排干；

（2）为了避免混合集料粘到车厢底部，可在沥青砂混合集料运输环节中将洗衣粉水溶液薄薄的涂在运输工具的车厢底部；

（3）为了防止沥青砂混合集料离析，在装混合集料的时候可先后依照前、后、中的顺序来回移动。此外还应当提前巡视修补行驶路线中的道路坑槽，避免车辆在运输过程中集料的大幅度颠簸；

表4 沥青砂吸收层筛分结果和生产配合比

（4）沥青砂混合集料装车后必须及时测试集料温度，保证集料温度不能过低或者过高；

（5）卸料时，为了避免运输车撞击摊铺机，运输车应在摊铺机前15～30cm 处停住。同时运输车挂空档，为了保证摊铺层的平整度，应完全靠摊铺机推动运输车辆前进[5]。

4.2 沥青砂混合集料的摊铺和碾压

在进行摊铺及碾压路缘、边沟或者其他边角时，应先在这些区域的表面均匀涂上一薄层沥青作为接触面的基础，之后再进行摊铺和碾压作业。在实际工程中，规定的沥青路面压实度是碾压作业的控制核心，沥青砂混合集料应力吸收层在竣工验收时，平整度、厚度、压实度都是重点检验对象。

5 结论

大量的工程实例证明选择沥青砂作为半刚性基层与沥青面间的应力吸收层，可明显消减半刚性基层接缝处的应力集中现象，大大延缓基层裂缝反射到面层的时间。这对延长公路的使用寿命，提升工程品质具有重要意义。但由于沥青砂应力吸收层技术对集料配比、施工工艺等方面要求较高，所以相关技术人员应严格按照作业规范进行施工，以保证工程质量的合格。

[1]郑健龙，周志刚，张起森.沥青路面抗裂设计理论与方法[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]袁玉卿，高丹盈，王选仓，等.SBS改性沥青应力吸收层防裂机理及其效果分析[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2010(5)：15-16.

[3]郑俊杰，阳宴.STRATA应力吸收层在我国的首次应用[J].公路交通科技，2003(3)：26-29.

[4]石昆磊.高粘性沥青应力吸收层防治沥青路面反射裂缝的研究[D].哈尔滨工业大学硕士学位论文，2006.

[5]林海英，刘勇.橡胶沥青SAMI应力吸收层的性能试验研究[J].中外公路，2009(5)：62-68.