浅析复合改性橡胶沥青应力吸收层的应用

曹晓庆

(许昌腾飞公路工程有限公司，河南 许昌 461000)

0 引言

混凝土路面是我国公路建设中最常见的一种路面形式，其特点为强度大、寿命长、耐磨性能好等，因此，在我国公路建设中得到了广泛应用。然而，由于行车荷载和自然因素的长期影响，很多早期修建的混凝土路面出现了不同程度的病害问题，严重影响了车辆通行安全。加铺沥青混凝土面层是混凝土路面改造维修的主要方式之一，通过“白改黑”施工，可以充分利用旧路面结构，改善路面行车质量。但在大量实践中发现，旧混凝土路面加铺层极易出现大量反射裂缝，一旦出现反射裂缝，必定会影响路面的整体性，不利于行车安全。为了有效防止和抑制反射裂缝，可将应力吸收层铺设到旧混凝土路面和加铺层之间，可以达到良好的防裂效果。因此，本文提出了复合改性橡胶沥青应力吸收层，不仅可以充分利用废旧轮胎胶粉材料，还能降低混凝土路面改造加铺施工成本，且具有良好的防裂能力。

1 复合改性橡胶沥青应力吸收层混合料路用性能分析

1.1 高温稳定性分析

按照现行试验规程，应力吸收层混合料高温稳定性检测中，可采取车辙试验。本次主要以3种不同结合料应力吸收层混合料进行对比分析，即橡胶沥青混合料、复合改性橡胶沥青混合料及SBS改性沥青混合料。通过试验可得，橡胶沥青混合料的动稳定度为3 040次/mm，SBS改性沥青混合料的动稳定度为4 510次/mm，复合改性橡胶沥青混合料的动稳定度为5 050次/mm。

由此可见，在上述3种沥青结合料中，复合改性橡胶沥青的动稳定度最大，在应力吸收层混合料抗剪切性能中，沥青结合料的性能影响很大，也就是说，沥青结合料的抗剪性能越好，剪切模量越高，应力吸收层混合料的抗车辙变形性能越好。

1.2 低温抗裂性分析

应力吸收层混合料低温性能对工程整体质量影响较大，因此，同样选择橡胶沥青、复合改性橡胶沥青及SBS改性沥青3种混合料进行对比分析，由此可得低温弯曲试验结果如下。

1)橡胶沥青混合料。抗弯拉强度为10.21 MPa，最大弯拉应变为7 500 με，弯曲劲度弹性模量为1 460 MPa。

2)SBS改性沥青混合料。抗弯拉强度为11.35 MPa，最大弯拉应变为6 070 με，弯曲劲度弹性模量为1 789 MPa。

3)复合改性橡胶沥青混合料。抗弯拉强度为10.51 MPa，最大弯拉应变为32 487 με，弯曲劲度弹性模量为354 MPa。

由此可见，3种沥青结合料中，SBS改性沥青混合料的最大弯拉应变最小，弯曲劲度模量最大，这表明SBS改性沥青混合料具有较差的低温抗裂性能。相比之下，复合改性橡胶沥青混合料在低温抗裂性能方面具有一定优势。

1.3 水稳定性

1.3.1 浸水马歇尔试验分析

通过浸水马歇尔试验进行3种不同结合料沥青应力吸收层混合料的水稳定性测定与分析，根据试验结果可知，橡胶沥青混合料、SBS改性沥青混合料的马歇尔残留稳定度、复合改性橡胶沥青混合料的马歇尔残留稳定度分别为88.5%、93.6%、95.7%。

应力吸收层作为一种富沥青砂悬浮密实结构，其空隙率小于2%，因此，上述3种沥青混合料浸水马歇尔试验的马歇尔残留稳定度都相对较高，均可满足规定要求(大于等于80%)。相比之下，复合改性橡胶沥青混合料的残留稳定度最高，究其原因在于应力吸收层混合料沥青含量较多，沥青膜偏厚，沥青和集料之间的粘结作用良好，具有较高的抗水损害能力。

1.3.2 冻融劈裂试验分析

性能分析中，除了浸水马歇尔试验外，往往还会进行冻融劈裂试验，经试验分析可知，橡胶沥青混合料、SBS改性沥青混合料、复合改性橡胶沥青混合料的冻融劈裂强度比分别为90.9%、96.1%、95.9%。根据现行规范要求，规定冻融破裂强度比大于75%，由此可见，上述3种混合料均可满足规定要求，在冻胀作用下，混合料试件的劈裂强度有所下降，但整体来讲，应力吸收层混合料依旧具有不错的抗冻融性能。

2 工程概况

本公路工程为混凝土路面，通车运营多年，加上沿线车流量的日益增多，路面破损状况越来越严重，据路面调查情况可知，裂缝、坑洞、错台等为路面主要病害。为了确保行车舒适性和安全，决定进行路面加铺沥青层改造施工。为了有效防止加铺层出现反射裂缝，决定设置应力吸收层，通过分析，最终决定采用复合改性橡胶沥青应力吸收层。

3 复合改性橡胶沥青应力吸收层技术要点

3.1 旧混凝土路面处理

根据路面路况调查可知，旧混凝土路面存在不同程度的病害问题，比如裂缝、坑洞、错台等。裂缝是形成反射裂缝的主要隐患，施工前，需要采取高黏度沥青材料进行灌缝施工，沥青用量不宜太多，避免出现泛油等问题。针对坑洞等其他病害，可通过沥青混合料填补，保证此处压实度达到设计要求。错台位置极易发生剪应力集中现象，为了解决此类问题，须及时进行铣刨处理。

3.2 复合改性橡胶沥青制备

在制备复合改性橡胶沥青中，需要控制好加热温度，比如将基质沥青加热温度控制在180℃左右，按照配合比设计将SBS、增塑剂等原材料按量添加，并进行均匀搅拌。按量掺加橡胶粉、综合稳定剂等材料，拌和时间不得低于20 min。此外，还要将经过胶体磨剪切后的复合沥青进行回灌搅拌，并添加交联剂，通过高速剪切机剪切后向反应罐内运送，当温度达到190℃后，便可进行溶胀反应，时间控制在30 min，以此制备完成复合改性橡胶沥青混合料。

3.3 洒布应力吸收层

洒布应力吸收层可采用同步碎石封层车，需要同时洒布2种材料，即喷洒复合改性橡胶沥青喷洒、撒布碎石。施工前期，保证加热后的沥青可以充分裹附集料，合理控制油石比、沥青洒布温度、洒布用量等参数。完成洒布作业后，要及时将路表面的杂物清理干净，针对局部洒布不均匀等情况，须及时通过人工方式进行处理。

3.4 碾压施工

完成上述施工作业后，即可进行碾压施工。碾压阶段可采取胶轮压路机进行2～3遍碾压，且控制好碾压时间和温度，保证压实度满足设计要求。在整个碾压过程中，要时刻关注碾压质量，一旦出现起皮、松散等情况，须及时进行处理，保证施工质量。

3.5 性能检测及分析

完成复合改性橡胶沥青应力吸收层施工后，按照相关测试规程要求，通过刹车试验、剪切试验进行应力吸收层性能测定。

3.5.1 刹车试验及性能测定分析

施工完7 d后，为了检测急刹车条件下，吸收层矿料是否具有良好的粘结效果，决定进行刹车试验，试验中，以50 km/h速度，采用BZZ-60标准汽车进行急刹车试验分析，所得结果为急刹车时，未见撒布的碎石脱落，复合改性橡胶沥青应力吸收层施工效果良好，沥青未破裂。由此说明，复合改性橡胶沥青应力吸收层和旧混凝土板之间具有较强抗剪切能力，可满足施工规定要求。

3.5.2 剪切试验及性能测定分析

摊铺完沥青面层后，通过钻芯取样法进行抗剪性能试验(60℃)分析。根据试验结果可知，室内成型条件下，抗剪强度为0.28 MPa，现场取芯条件下，抗剪强度为0.31 MPa。由此可见，相比室内成型条件下，现场取芯的复合改性橡胶沥青应力吸收层的抗剪强度相对偏高。通过观察芯样可见，混凝土层和应力吸收层的接触面之间未见错动情况，通过分析了解到沥青混凝土内部才是主要破坏部位，这也说明了应力吸收层和混凝土层之间的剪切破坏并非是导致试件被破坏的唯一因素，若面层沥青混凝土强度不足，同样会出现病害问题。

通过上述分析可见，通过设置复合改性橡胶沥青应力吸收层，可以有效提高抗裂能力，具有良好的施工应用效果。

4 结语

“白改黑”是旧混凝土路面改造维修的主要方式，通过这种方法，不仅可以减少路面建设对环境的破坏，还能降低对交通的影响，并能有效防止路表水沿着混凝土板块接缝渗入路基，引发大量病害问题。但在“白改黑”施工中，极易出现反射裂缝，反射裂缝的出现将会严重影响路基的强度和刚度，甚至影响加铺层行车的舒适性和安全性。为了有效解决加铺施工反射裂缝问题，可以通过铺设应力吸收层的方法得到有效解决。相比其他防止反射裂缝的措施，加铺应力吸收层的抗裂效果更佳。