应力吸收层在高速公路养护工程中的应用研究

陈贵荣

摘要：反射裂缝为我国半刚性基层沥青路面的典型病害，而应力吸收层由于其优秀的变形能力及粘结能力在高速公路养护工程中得到广泛应用。文章结合实体工程，研究了应力吸收层的原材料要求和施工工艺，并对其抑制反射裂缝的效果进行跟踪评价，为高等级公路养护工程中使用应力吸收层提供参考。

关键词：应力吸收层;路面养护;反射裂缝

0 引言

半刚性基层沥青路面由于其较高的强度、良好的整体性和较低的造价而成为我国沥青路面的典型结构形式。但无机结合类材料由于其本身的温缩和干缩性能而不可避免地出现开裂现象，因此反射裂缝成为半刚性基层沥青路面的典型病害。在高速公路养护工程中，若不对原路面的反射裂缝进行针对性的处理，则罩面加铺层非常容易开裂，降低了罩面的使用寿命。

应力吸收层由于其良好的变形能力和粘结能力，对延缓反射裂缝的发展有明显的作用，本文针对应力吸收层在高速公路养护工程中的应用展开研究。

1 工程背景

本工程位于某东部沿海省份的高速公路上，为双向四车道。《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中根据气候特征的不同对沥青路面进行了分区，该高速公路从温度方面划分为夏炎热冬温区，从雨量方面划分为潮湿区。

养护路段原路面结构为4cmAC-13C改性沥青混合料+6cmAC-20C改性沥青混合料+7cmAC-25C普通沥青混合料+20cm水泥稳定碎石+35cm低剂量水泥稳定碎石，路面总厚度为72cm。

养护路段全长6.0km，原路面的主要病害为横向裂缝，且大多贯穿上中下面层。各公里段横向裂缝数量如表1所示，现场图如图1所示。

2 应力吸收层应用方案、原材料要求及施工工艺

2.1 应用方案

对原路面进行罩面加铺，为作对比，将6km长的养护路段划分为三个养护单元，每个养护单元的长度均为2km。不同养护单元的罩面加铺方案如表2所示。

第1个养护单元为常规的4cmSMA-13罩面;第二个养护单元在常规4cmSMA-13罩面的基础上，增设应力吸收层;第3个养护单元为5cmSMA-13罩面，其总厚度与第2个养护单元一致。通过第1和第3个养护单元的对比，可以得到罩面层厚度增加对反射裂缝的抑制作用;通过第2个和第3个养护单元的对比，可以得到在加铺层总厚度一致的情况下，1cm应力吸收层与1cmSMA-13沥青混合料在抑制反射裂缝方面的不同效果。

本文中第2个养护单元所应用的应力吸收层为橡胶沥青碎石封层，其厚度为1cm。

养护单元1和养护单元3在罩面加铺前应按照规范要求撒布改性乳化沥青黏层，养护单元2原路面无须再撒布黏层。

2.2 应力吸收层原材料要求

本文中第2个养护单元所应用的應力吸收层为橡胶沥青碎石封层，其原材料要求如下：

2.2.1 集料

应力吸收层应选用单粒径碎石，碎石的粒径应为罩面层厚度的1/4～1/3，本工程罩面层为4cmSMA，因此选用9.5～13.2mm档的单粒径碎石。级配要求如表3所示。

应力吸收层对所用的碎石质量要求较高，其应具有较高的压碎值，使用前宜水洗清洁，在有条件的情况下可使用基质沥青对石料进行预裹附，以保证使用过程中橡胶沥青与碎石的粘结。预裹附所用的基质沥青宜为集料质量的0.4%～0.6%。

2.2.2 橡胶沥青

应力吸收层的胶结料应选用橡胶沥青。橡胶沥青应使用70#道路石油沥青和橡胶粉进行现场制备或者成品采购。制备橡胶沥青的技术要求如表4所示。

2.3 施工工艺

养护单元2中应力吸收层的施工应严格执行《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》中的要求，首先在清扫吹干原路面的基础上撒布橡胶沥青，之后再撒布单粒径碎石并碾压。各主要施工步骤的要求如下：

2.3.1 撒布橡胶沥青

在保证原路面干燥清洁的前提下，建议采用沥青撒布车进行橡胶沥青的撒布，橡胶沥青应撒布均匀，对于漏撒的位置应及时进行人工补撒，每平方米橡胶沥青的撒布量宜为2.0～2.6kg，具体可根据现场情况以及试验段的施工情况确定。

2.3.2 撒铺碎石

碎石的撒铺和橡胶沥青的撒布宜同步进行，有条件的情况下可采用同步碎石封层车进行施工，以减少车轮行驶对橡胶沥青层的破坏。每平方米碎石的撒铺量宜为10～14kg，具体可根据现场情况以及试验段的施工情况确定。

2.3.3 碾压

橡胶沥青应力吸收层的碾压宜采用胶轮压路机，通过其揉搓作用，在不破坏碎石强度的情况下，使得碎石与橡胶沥青充分粘结。考虑到温度对沥青黏度的影响，应在撒布橡胶沥青后的15min之内完成碾压工作。

3 应用效果评价

本工程实施时间为2015年，对实施前、实施后2年、实施后4年三个时间节点分别统计三个养护单元横向裂缝的条数，据此评价三种不同养护措施抑制反射裂缝的效果，结果如表5和图2～3所示。

从表5中可见：

（1）罩面加铺前3个养护单元横向裂缝的数量处于同一水平，均在85～90条/km之间。

（2）罩面加铺后路表横向裂缝的数量明显减少，但不同养护措施对反射裂缝的抑制效果有一定差异。

（3）养护措施实施2年后，加铺4cmSMA-13的养护单元，平均每公里的裂缝条数为5条;而加铺4cmSMA-13+1cm应力吸收层的养护单元，其裂缝条数仅为养护单元1的40%;加铺5cmSMA-13的养护单元3，其裂缝条数为养护单元1的60%。

（4）养护措施实施4年后，加铺4cmSMA-13的养护单元，平均每公里的裂缝条数为16条;而加铺4cmSMA-13+1cm应力吸收层的养护单元，其裂缝条数仅为养护单元1的50%;加铺5cmSMA-13的养护单元3，其裂缝条数为养护单元1的62.5%。

（5）4cmSMA-13加铺方案抑制反射裂缝的效果最差;5cmSMA-13加铺方案由于加铺层厚度的增加，抑制反射裂缝的效果稍好;而4cmSMA-13+1cm应力吸收层加铺方案由于应力吸收层良好的变形能力，抑制反射裂缝的效果最好。

4 结语

养护路段总长为6km，为同一条高速公路上的连续路段，将其划分为3个长为2km的养护单元，在不同的养护单元分别实施不同的罩面加铺方案。统计养护措施2～4年后横向裂缝的条数。结果表明，养护措施实施4年后，加铺4cmSMA-13+1cm应力吸收层的路段横向裂缝的数量最少，平均每公里裂缝条数为加铺4cmSMA-13路段的50%，5cmSMA-13路段的80%。由此可见，与传统4cm厚的细粒式沥青混合料罩面相比，1cm应力吸收层的增设，具有明显的抑制反射裂缝的作用。

参考文献：

[1]蔡燕霞.橡胶沥青应力吸收层结构行为与路用性能研究[D].西安：长安大学，2016.

[2]周 燕.应力吸收层结合料性能及其关键评价指标研究[D].西安：长安大学，2010.

[3]交通运输部公路科学研究院.橡胶沥青及混合料设计施工技术指南[M].北京：人民交通出版社，2009.