橡胶沥青应力吸收层在公路养护维修工程中的应用

曹彦东

（甘肃省嘉峪关公路事业发展中心，甘肃嘉峪关 735100）

1 工程概况

S215 线的K0+000～K52+000 段长52 km，2010—2014 年对部分路段重铺面层，自2015 年之后，路段内路面陆续出现坑槽、脱皮、龟网裂等严重病害。为维护过往车辆安全，特对局部路段采取养护维修措施。由于此公路局部路段已经多年未大修，原路面基层以往施工中主要采用的是天然砂砾，而面层主要通过沥青处理，在多年运行过程中，受到超载及重载车辆的反复碾压，面层、基层均出现明显粒料剥落情况，路面有严重的砂化、龟网裂以及坑槽等问题，还有部分路段因为路基强度不达标，轮迹带部位的路面有严重的隆起和推移等情况，整体路面严重缺乏平整性。由于旧路路面已不符合设计要求，此次养护维修设计成新加铺路面结构。

此次养护维修公路工程项目路基横断面为三级公路技术标准，路基宽8.5 m，设计速度为30 km/h，路基设计标高是行车道中心线标高，设计路拱横坡为2%。挖方路段边沟外侧设1 m 宽的碎落台，和路肩齐平，同时设置2%的横坡。对于旧路路面存在严重破坏的路段，一般路段上面层铺设厚3.5 cm 的细粒式沥青混凝土AC-13，下面层为厚4 cm 的中粒式热拌沥青碎石AM-16，基层为厚20 cm 的水泥稳定砂砾（水泥含量为5.0%），底基层是厚10 cm 的水泥稳定砂砾（水泥含量为3.5%），垫层是厚15 cm 的天然砂砾。针对具备冷再生的路段，上面层铺设厚3.5 cm 的细粒式沥青混凝土AC-13，下面层为厚4 cm 的中粒式热拌沥青碎石AM-16，基层为厚20 cm 的水泥稳定砂砾（水泥含量为5.0%），底基层是厚18 cm 的全深式冷再生混合料。对于旧路路面存在部分龟裂、车辙等病害的路段，将原路段路面沥青层挖除，铺设路面结构层。新建桥梁在桥面铺装过程中，上面层铺设厚3.5 cm 的细粒式沥青混凝土AC-13，下面层为厚4 cm 的中粒式热拌沥青碎石AM-16，并设SBR 改性乳化沥青防水黏结层。

2 橡胶沥青应力吸收层性能分析

在公路养护维修施工中，为保证整体施工质量，提升公路通行能力，经常会选用应力吸收层施工技术。此技术主要是在半刚性基层和水泥混凝土面层之间设置应力吸收层。应力吸收层能够有效提升公路工程的防渗透性能，并可对反射裂缝产生的影响加以抵御。应力吸收层的主要施工材料为碎石和高性能沥青混合料，用于吸收路面应力，既可提升路面的抗变形能力以及防渗透性能，又可防止路面裂缝持续扩大。工程应用中，要求应力吸收层具有良好的承载能力和较强的黏结性，同时具有良好的韧性。施工中要均匀搅拌沥青胶结料以及碎石材料，以免路面积水对半刚性基层产生侵蚀影响，并利用应力吸收层良好的弹性与稳定性加强对路面结构的保护力度[1]。目前，应力吸收层所用沥青胶结料主要是高聚物改性沥青，借助改性剂促使沥青胶结料具有更高的使用性能和黏性，由此提升应力吸收层的整体稳定性与承载性能。基于橡胶沥青应力吸收层诸多优势，目前此技术应用广泛。

橡胶沥青应力吸收层的主要作用机理是先在橡胶沥青应力吸收层上方均匀洒布粒径一致的碎石，使橡胶沥青和碎石黏结在一起，在黏结程度达到设计要求后，用小吨位压路机碾压，保证所铺碎石的1/3 挤入橡胶沥青层内，形成橡胶沥青应力吸收层[2]。相比于土工织物、STRATA、碎石基层等，橡胶沥青应力吸收层具有更好的应用效果，因为橡胶沥青应力吸收层相对柔软，可吸收旧路面位移产生的高应力，防止裂缝扩大到罩面层，保证整体工程质量。

3 橡胶沥青应力吸收层的工程应用

3.1 橡胶沥青设计与生产

该公路养护维修施工中的应力吸收层所用橡胶沥青的各项指标见表1。同时，吸收层所用碎石的颗粒含量、棱角性、粒径等指标均要达到有关要求，而且碎石硬度要大，具有较高的清洁度。

表1 橡胶沥青指标要求

在橡胶沥青制备期间，要先对基质沥青进行加热处理，温度上升至200 ℃以上，然后计算并确定基质沥青以及胶粉的具体添加量，按照预定比例进行混合。在配置橡胶沥青的过程中，为保证配合比精确，需要至少设置3 组橡胶粉掺量展开试验，例如，可在沥青中分别加入22%、17%和15%的橡胶粉，沥青温度在170～210 ℃，掺入后充分搅拌，保证搅拌时间在60 min及以上，当各项技术指标均达到相关要求后，结合配比试验最终明确橡胶粉掺入量[3]。橡胶粉加入之后需要均匀搅拌大约50 min，添加胶粉之后，如果橡胶沥青配合料降温明显，需要再次加热，使温度上升至约180 ℃。在第二次炼制橡胶沥青混合料过程中，炼制时间应≥50 min，保证炼制温度大约在190 ℃，而且橡胶沥青一直保持最佳反应状态。

3.2 明确铺设条件

施工前，需要先进行科学检测，施工现场的空气温度在15 ℃以上方可施工，以免因温度过低导致橡胶沥青应力吸收层整体施工质量下降，并受到温度因素影响引发多项质量通病问题。其次，需要在施工前先对下承层做好干燥处理，根据现场实际情况采取有效的排水措施。施工前还要准备各类施工机械设备，做好设备检查工作，确保所有设备都能在施工中保持良好运行状态。

3.3 洒布橡胶沥青

在橡胶沥青应力吸收层施工之前，需要全面清扫基层，保证清洁度达标。清扫过程中，由工作人员先用扫帚清扫基面，然后采用鼓风机将表面的浮灰吹净，若施工对灰尘有较高的控制要求，而现场条件有限，可用水冲洗基层，保证公路基层集料颗粒局部露在外面。本工程主要选择使用专用智能洒布车，洒布车中设有沥青罐，罐内设有强力卧式搅拌装置，使沥青加速对流，以防橡胶沥青在施工过程中出现离析或沉淀问题。该装置罐体中还设有导热升温系统以及双燃烧系统，可加快沥青升温速度，尽快升至预定温度，有效缩减施工准备时间。经过大量实践应用可知，该系统在使用过程中具有稳定可靠的工作性能，驾驶舱中还设有计算机控制操作界面，能全程控制橡胶沥青洒布工作，确保洒布更加精准。

在洒布橡胶沥青过程中，要求碎石洒布并压实之后，将橡胶沥青挤压至石料粒径的3/4 左右，若洒布的沥青量过大，容易导致面层层底弯拉应变增大或泛油等问题；而如果洒布沥青量过少，则其对碎石的约束力不够，导致结构稳定性欠佳，因此，洒布沥青过程中需要结合现场实际情况，经过试验确定最终洒布量。在该工程中，经过分析与测验，最终确定沥青洒布量在2.1～2.6 kg/m2。沥青洒布过程中，需合理控制车速，并注意严禁跨幅施工，施工区段要保持良好的连续性。施工区段两端应设沥青毡，在结束洒布工作之后再撤离，注意所洒布沥青前后之间需有部分重叠，一般重叠约10 cm[4]。

3.4 撒铺碎石

此工程在撒铺碎石期间，所选施工设备是全液压式碎石撒布机，此撒铺机具有施工便捷、洒布标准、均匀等特点，设有多个料门，所有料门均能单独控制，由此保证摊铺准确且均匀。撒铺施工过程中，可结合公路路面改造技术对碎石摊铺宽度与厚度进行适当调整，由此有效规避以往人工撒铺施工所面临的工艺难以控制以及撒铺厚度不均等问题。在该工程的碎石撒铺期间，需要着重把握以下注意事项。

1）完成橡胶沥青喷洒作业后，马上撒铺碎石，要求碎石的含泥量小于2%，之后采用约0.5%的沥青将碎石全面裹覆。施工中需根据现场实际情况合理控制碎石撒铺量，此工程在施工中碎石撒铺量保持在15～21 kg/m2。

2）利用撒铺车完成碎石撒铺工作，待车辆离开现场后，以人工作业方式将在沥青膜外散落的碎石快速扫入沥青膜内。

3.5 碾压

该工程中主要利用压路机压实橡胶沥青应力吸收层，在压实过程中需要在完成碎石洒铺工作后马上展开碾压作业，同时由2 台胶轮压路机进行碾压，要求碾压次数在3 遍以上，同时从橡胶沥青洒铺一直到碾压相关施工时间要严格控制，若下承层温度超过40 ℃，要求在20 min 之内完成碾压，若温度在20～40 ℃，要求10 min 内完成碾压。

3.6 施工后处理

首先，在所有施工工序都结束后，做好现场清理工作，及时清理吸收层分布的零散碎石，以防影响工程质量。其次，要对不同区段的衔接部位进行复查，若发现有未洒布到或洒布不均匀的部位，以人工方式洒布碎石以及沥青，做好充分碾压。另外，若在碾压期间相关部位的施工材料被车轮碾起，需以人工方式进行处理。最后，若道路边缘有沥青脱落问题，需及时清理，重新洒布沥青以及碎石，做好碾压，确保沥青路面和原路面结合紧密。

3.7 应用效果

首先，此公路项目在养护维修过程中设置橡胶沥青应力吸收层，使该公路通行条件得到明显改善。该公路在完成养护维修之后，运输条件显著改善，交通事故发生概率大幅下降，提高了项目的社会效益。

其次，此公路在完成养护维修改造之后，使该区域内的综合运输网络以及道路路网布局更加完善，综合交通功能明显提升，同时交通条件得到显著改善，使道路交通布局更加合理。有效推动着该区域的社会以及经济发展，为民众带来诸多便利，具有突出的社会效益。

4 结语

在公路养护维修工程中设置橡胶沥青应力吸收层，可预防沥青路面出现反射裂缝，并可发挥良好的黏结、防水等作用，使路面具有更高的稳定性和可靠性，并延长使用寿命。同时，制作橡胶沥青相关材料主要为废旧轮胎等回收再利用材料，可有效节约资源，符合节能减排以及循环经济发展要求，技术应用具有良好的经济效益与社会效益。所以，公路养护维修施工期间要根据实际情况，在条件允许情况下积极应用橡胶沥青应力吸收层技术，并把握好技术要点，保证施工质量。