橡胶沥青应用典型结构设计.doc

重庆中交科技股份有限公司 科技领先交通和谐 橡胶沥青应用典型结构设计技术手册重庆中交科技股份有限公司技术中心编制2008年12月目 录 一、前言41.1 橡胶沥青的特点41.2 橡胶沥青应用形式51.2.1 橡胶沥青应力吸收层51.2.2 橡胶沥青混合料51.2.3 用于缝隙的填充51.2.4 防水材料5二、橡胶沥青应用的典型结构设计62.1 橡胶沥青应用于路面改造方案62.1.1 典型结构一 方案结构图 方案说明 方案特点72.1.2 典型结构二 方案结构图 方案说明 方案特点 方案适用领域 工程案例92.1.3 典型结构三方案结构图 方案说明 方案特点 方案适用范围 工程案例102.2 橡胶沥青应用于新建路面112.2.1 典型结构一 方案结构图 方案说明 方案特点 方案适用范围 工程案例122.2.2 典型结构二 方案结构图 方案说明 方案特点 方案适用领域142.3橡胶沥青应用于桥面铺装方案142.3.1 典型结构一方案结构图方案说明方案特点 方案适用领域 典型案例152.3.2 典型结构二方案结构图方案说明 方案特点 方案适用领域 典型案例162.3.3 桥面铺装典型结构三 典型结构方案说明方案特点172.4 橡胶沥青应用于开普封层172.4.1 典型结构图172.4.2 方案说明182.4.3 方案特点182.4.4 方案适用范围182.4.5 工程案例18橡胶沥青应用典型结构设计一、前言1.1 橡胶沥青的特点橡胶沥青在高温下具有较大的弹性和弹性恢复能力，可以改善路面抗变形能力和抗疲劳开裂的性能；具有较好的高低温性能，降低了沥青对温度的敏感性；同时，橡胶沥青具有粘度高、抗老化、抗氧化能力强等特点；开级配或间断级配橡胶沥青路面防滑功能高、减少雨天行车溅水、改善视野、降低噪音，大大提高路面行车安全和舒适性；橡胶沥青的应用不仅有利于环境保护，节约自然资源，还有利于改善人类的生存环境。1.2 橡胶沥青应用形式1.2.1 橡胶沥青应力吸收层橡胶沥青应力吸收层这种由橡胶沥青胶结料、单粒径集料组成的应力吸收薄膜夹层可使半刚性基层或旧路面裂缝处相对位移产生的应力传到罩面层时大为减少，降低应力强度因子，从而达到延缓反射裂缝产生的目的。此外，橡胶沥青应力吸收层有较好的防水粘结性能。1.2.2 橡胶沥青混合料橡胶沥青混合料主要有橡胶沥青断级配沥青混凝土（RAC）和橡胶沥青开级配磨耗层（RA-OGFC）两种形式。其中，橡胶沥青断级配混凝土（RAC）能够提供耐久的、柔韧的路面，具有较强的抗反射裂缝和抗车辙能力，且抗疲劳和抗裂性能好。由断级配形成的构造深度使路面具有良好的抗滑性能，断级配混合料基本不透水，而且有降噪的功效。橡胶沥青开级配磨耗层(RA-OGFC)具有优良的吸音降噪效果，也可以减轻雨天行车溅水现象，提高路面安全性能；橡胶沥青开级配抗滑表层具有较厚的橡胶沥青膜，且粘度高、抗老化性能强，有利于解决普通沥青开级配磨耗层OGFC水稳性差，沥青易老化、剥落的问题。 目前，较常采用的混合料类型为断级配橡胶沥青混凝土（RAC）。1.2.3 用于缝隙的填充由于橡胶沥青粘度大，抗老化、抗氧化能力强，弹韧性好，因此，常被用作灌缝胶。橡胶沥青最早的应用即作为裂缝的填充材料，至今也有广泛的应用。1.2.4 防水材料橡胶沥青砂胶是一种由橡胶沥青胶结料、细集料和矿粉按一定比例配制而成的沥青混合料。其沥青含量高，矿粉多，混合料高温时呈流动状态，冷却后非常密实，空隙率极低，变形能力强，因此一般将其用于桥面的防水。在设计厚度较薄的情况下，橡胶沥青砂胶也可以只由橡胶沥青和矿粉两部分组成，其厚度一般为38mm。此外，橡胶沥青本身也可作为防水粘结材料。二、橡胶沥青应用的典型结构设计根据公路沥青路面设计规范、公路沥青路面施工技术规范、公路水泥混凝土路面养护技术规范等相关规范，并参考国内外橡胶沥青应用的成功案例，提出以下橡胶沥青应用的典型结构建议。2.1 橡胶沥青应用于路面改造方案2.1.1 典型结构一 方案结构图 图2.1 方案结构图 方案说明1）原路面需预先处理，若原路面是水泥混凝土路面参照公路水泥混凝土路面养护技术规范，处理合格后，涂刷粘层油；若原路面是沥青混凝土路面，参照公路沥青路面养护技术规范，根据破坏的程度对沥青路面进行铣刨、修补、再生等处理，处理合格后涂刷粘层油。 2）粘层油可以采用0.3kg/m20.6kg/m2改性乳化沥青，在陡坡、长坡、弯道等承受强剪切力路段建议使用AMP-100或AMP-PS。 3）在原水泥混凝土与罩面层之间增设橡胶应力吸收层可以有效减缓反射裂缝的产生，提高路面的使用寿命。4）上面层采用3cm5cmSMA或改性细粒式沥青混凝土,下面层采用47cm普通中粒式混凝土，两层之间建议使用0.3kg/m20.6kg/m2改性乳化沥青粘层。 方案特点1）可以有效延缓反射裂缝的产生，延长路面使用寿命。2）双层铺装，结构耐久性好，路面平整。 3）采用双层铺装，整体造价高。2.1.2 典型结构二 方案结构图 或 图2.2 方案结构图（a） 图2.3 方案结构图（b） 或 图2.4 方案结构图（c） 方案说明 1）原路面需预先处理，若原路面是水泥混凝土路面参照公路水泥混凝土路面养护技术规范，处理合格后，涂刷粘层油；若原路面是沥青混凝土路面，参照公路沥青路面养护技术规范，根据破坏的程度对沥青路面进行铣刨、修补、再生等处理，处理合格后涂刷粘层油。 2）面层建议使用3cm5cm橡胶沥青断级配混凝土，可以使用单层铺装见图2.3，单层铺装时，面层厚度宜为6cm；也可以使用双层铺装见图2.4。3）根据原路面的破坏情况可以合理选择（a）、（b）、（c）三种不同方案。当原路面状况为新建水泥混凝土路面或者无明显裂纹时，为节约造价可选择图2.2（a）方案；当原路面破坏较严重，为缓解反射裂缝的产生应设置应力吸收层，如果原路面平整度较差，建议选择(c)方案，除此之外，选(b)方案，性价比更高。4）粘层油可以采用0.3kg/m20.6kg/m2改性乳化沥青，在陡坡、弯道、长坡等承受强剪切力路段建议使用AMP-100或AMP-PS。 方案特点 1）（a）方案施工简单、造价低。橡胶沥青混凝土断级配类型具有良好的抗滑、降噪效果，行车舒适，柔韧性好，具有较好的抗疲劳开裂和抗车辙能力。适用于原路面状况良好的路面加铺工程，为节约造价，不失为一种可行的方案。2）（b）与（c）方案都采用了橡胶沥青应力吸收层与橡胶沥青混凝土的组合形式，一方面增强整个结构抗反射裂缝的效果，另一方面提高了路面的抗疲劳开裂性能及抗车辙能力，提高了路面的耐久性。3）在承载力足够的条件下，可以适当减薄铺装层的厚度。仅需采用单层沥青混凝土铺装即可达到双层沥青混凝土铺装的抗裂性能。4）路面更加美观（路面更黑），舒适性更好，同时降低路面噪音。5) 在造价允许的情况下，面层可以采用结构图（c）的形式，路面平整度与耐久性更好。 方案适用领域城市降噪、抗滑路面，景区道路，高速公路路面的改造项目，包括旧水泥混凝土路面的“白改黑”工程和老沥青路面的改造工程，为抗裂缝罩面的理想铺装形式。 工程案例蜀南竹海景区公路黑色化工程，路线全长36.763公里，其中22.4公里设计采用橡胶沥青混凝土路面，结构形式为4cmRAC13+应力吸收层，其余为普通沥青混凝土路面。项目建成后成为截至2007年为止国内建设里程最长，铺装面积最大，建设效果最好的橡胶道路。江苏的“新省门第一路”宁杭高速公路二期工程，路线全长37.77公里。设计中全线采用1cm橡胶沥青SAMI应力吸收层消除反射裂缝对面层的不利影响，上面层采用4.5cm改性橡胶沥青混合料(RAC13)以改善路面的使用性能。验收委员会认为，宁杭高速公路二期工程的建设水平总体达到了国内领先，国际先进的水平。张家港中华路是连接张家港市保税区与338省道的重要通道，老路为双向六车道水泥混凝土路面，快车道宽约24米，随着使用年限的增长和交通流量的迅速增加，老路不同程度的出现了断板、错台、裂缝等破坏，路面性能大为降低。改造路段长度约为5.5公里，路面全宽24米。设计方案为在处理后的水泥板上加铺1cm橡胶沥青应力吸收层，其上铺筑6cm沥青混凝土中面层和4cm橡胶沥青混凝土表面层，其中K0+80K0+810段710米在应力吸收层上直接铺筑4cm橡胶沥青间断级配混凝土表面层。该项目2006年11月建成通车，使用1年多没有出现裂纹和车辙现象。2.1.3 典型结构三方案结构图 图2.5 方案结构图 方案说明1）面层采用24cm开级配沥青抗滑磨耗表层RA-OGFC。2）橡胶沥青应力吸收层具有很好的抗反射裂缝的效果，还有利于防水粘结。（橡胶沥青用量23kg/m2 ，单粒径碎石9.512mm，碎石撒铺量推荐采用1522kg/m2）。3）粘层油可采用0.3kg/m20.6kg/m2改性乳化沥，在弯道、陡坡、长坡路段建议采用AMP-100或AMP-PS。 方案特点1）橡胶沥青开级配磨耗层RA-OGFC除具有较大的表面粗糙度外，还具有较好的路面内部排水功能，可以有效地减小路表面的水膜厚度，从而减轻雨天路面溅水现象，提高了行车的安全性。2）RA-OGFC路面磨耗层还可以有效地降低行车噪音，与普通路面相比，可以降低68分贝。3）橡胶沥青开级配抗滑表层具有较厚的橡胶沥青膜，提高了沥青抗剥落和抗老化能力，有效弥补了普通沥青开级配磨耗层耐久性差的缺点。4）开级配磨耗层OGFC孔隙率较大，易被灰尘、砂石填塞而降低透水性，需要特殊的设备清洗，造价高，不适合于落尘大的道路。 方案适用范围适用于抗滑、排水、降噪路面。尤其适用于空气干净，灰尘较少，空气污染较小的多雨地区的道路包括城市道路、高速公路、景区道路等。 工程案例江苏省南京宁高高速公路项目是老沥青路面改造项目，改造方案：3cm橡胶沥青开级配抗滑表层（AR-OGFC）+1cm橡胶沥青应力吸收层，2006年11月完工。本项目是国内第一条使用橡胶沥青开级配技术铺筑的高速公路项目，根据一年来的跟踪检测，罩面层效果良好，溅水少，路面行驶性能优异。河南省高速公路发展有限责任公司投资建设的安新高速公路项目北段改善工程橡胶沥青罩面项目，2008年5月22日橡胶沥青混凝土表面层施工结束。橡胶沥青改造路段总长约26公里，总面积约30万平方米，其中约1.8公里路段采用先铺设1cm橡胶沥青应力吸收层再加铺3cm橡胶沥青开级配抗滑表层的方案，其余路段采用直接加铺4cm橡胶沥青间断级配混凝土面层的方案。2.2 橡胶沥青应用于新建路面2.2.1 典型结构一 方案结构图 图2.6 新建路面方案结构图 图2.7 新建路面方案结构图 方案说明 1）半刚性基层上宜设置透层沥青，透层沥青可选用乳化沥青，在水泥混凝土刚性基层上选择乳化沥青粘层油。 2）在半刚性基层上应设下封层，可以选择稀浆封层或应力吸收层。 3）沥青层之间应设粘层，可以使用改性乳化沥青，洒布量宜为0.30.6kg/m2，在造价允许的条件下，推荐在沥青层之间设置橡胶沥青应力吸收层，一方面可以起到防水粘结的作用另一方面还可以缓解“由上自下”和“由下自上”的反射裂缝，大大提高路面的抗疲劳能力及耐久性，尤其使用于高等级路面、重载交通等对路面结构要求比较高的道路。见图2.7。 4）高速公路、一级公路等高等级路面，建议采用双层结构，使用效果将更为显著。 方案特点 1）具有优异的抗车辙、抗疲劳开裂能力，有效延缓放射裂缝的产生。尤其是双层 组合形式。 2）橡胶沥青高低温性能好，因此，方案与方案既适合于高温气候也可以应用在寒冷地区。 3）降噪、抗滑效果好。 4）减薄厚度，比常用路面结构减少一层沥青混凝土的摊铺，可缩短施工工期，提高施工效率。 5）显著提高路面寿命。 6）方案较方案造价高，耐久性更好，防水抗裂性能更好，当使用橡胶沥青应力吸收层时，面层厚度可适当减薄。 方案适用范围 双层橡胶沥青混凝土结构可以适用于高速公路以及环境比较严酷的地区。橡胶沥青混凝土与普通混凝土组合的形式适用于对荷载、环境等没有严格要求的一般性路面的铺装。 工程案例工程名称设计方案湖北沪蓉西高速公路5cmRAC+SAMI+7cmRAC重庆机场连接线新牌坊立交工程4cmRAC+SAMI+4cmAC双流兴城项目3.5cmRAC+5cmAC天津京津高速公路东延线新建工程4cmRAC+6cmRAC梅河高速公路4cmRAC +5cmAC+SAMI2.2.2 典型结构二 方案结构图 图2.8 新建路面典型结构结构图 方案说明1）各种基层上宜设置透层沥青，透层沥青可选用乳化沥青。 2）在半刚性基层上应设下封层，建议使用橡胶沥青应力吸收层，为降低造价，可以选用稀浆封层。 3）沥青层之间应设粘层，可以使用改性乳化沥青，洒布量宜为0.30.6kg/m2，推荐使用橡胶沥青应力吸收层。一方面可以防水，另一方面缓解反射裂缝，提高结构抗裂性。 4）表面层采用橡胶沥青开级配磨耗层RA-OGFC。 方案特点 1）橡胶沥青开级配磨耗层具有优越的排水、降噪、抗滑功能，且吸音降噪效果好。提高了路面行驶安全、舒适性。 2）具有良好的抗车辙能力，抗疲劳开裂、抗反射裂缝性能，提高了路面的耐久性。 3）橡胶沥青开级配磨耗层路面路用性能好，但由于开级配的混合料孔隙率大，易入灰尘，堵塞孔隙。因此，后期养护比较麻烦，需要专门的养护设备，养护费用高。 方案适用领域适用于抗滑、排水、降噪路面。尤其适用于空气干净，灰尘较少，空气污染较小的多雨地区的道路包括城市道路、高速公路、景区道路等。2.3橡胶沥青应用于桥面铺装方案2.3.1 典型结构一方案结构图 图2.9 桥面铺装方案结构图方案说明1）根据桥面板的类型选择适宜的处治方法，处治结果符合相关规范。2）采用Amper防水粘结体系。3）采用橡胶沥青砂胶，砂胶厚度宜为38mm。4）下层采用SMA时，厚度宜为3040mm，相应面层厚度宜为3040mm，铺装下层和面层之间应使用改性乳化沥青作粘层。注：铺装上下层之间，也可采用橡胶沥青应力吸收层取代粘层材料（改性乳化沥青），有利于增强铺装层的抗裂性。缓冲层也可采用橡胶沥青应力吸收层，厚度宜为1cm，其施工设备较橡胶沥青砂胶简单。方案特点采用了橡胶沥青砂胶或橡胶沥青应力吸收层作为缓冲层，可起到防水、隔热、粘结和缓冲铺装表面应力、增强铺装的抗裂性及提供摊铺机等机械行驶平台等作用。SMA的骨架密实结构，使得它有较小的空隙率，其密水性较好，沥青膜与空气接触的面积较小，因此它的抗水损害性能，抗老化性能都较好，但SMA不能保证完全密水，可能产生水损害。 方案适用领域该方案适用于降雨量较小或结构刚度大或超载车不严重的桥梁桥面铺装工程。 典型案例 卢浦大桥：卢浦大桥堪称世界第一拱桥，工程创造了10项世界记录。全钢结构，被誉为“世界第一钢大桥”。大桥全长3900米，其中主桥长750米，一跨过江，主桥设计6车道，设计航道净空为46米，通航净宽为340米。2003年建成通车。大桥的桥面铺装采用了该方案，使用情况良好。2.3.2 典型结构二方案结构图 图3.0 桥面铺装方案结构图方案说明 1）将桥面板按要求处治，结果符合相关规范。 2）根据桥面板的类型选择不同体系的防水粘结层。3）橡胶沥青应力吸收层作为缓冲层，可起到防水、隔热、粘结和缓冲铺装表面应力、增强铺装的抗裂性（橡胶沥青用量23kg/m2 ，单粒径碎石9.512mm，碎石撒铺量推荐采用1522kg/m2）。4）面层采用单层断级配橡胶沥青混凝土，建议采用RAC10或RAC13，厚度为6cm。 方案特点1）有利于减少车辙，提高铺装层高温稳定性。2) 具备很强的抗疲劳开裂能力。3）橡胶沥青应力吸收层有效延缓剪切疲劳裂缝的产生。4) 橡胶沥青间断级配混合料可以达到SMA表面构造和密实度技术要求，不掺加纤维，造价与SMA基本相当。5）降噪，可比普通路面降低34分贝。6）抗滑、耐磨、抗水损害综合性能优异。7）用于桥面铺装，减轻桥体自重。8）施工方便，性价比高。 方案适用领域橡胶沥青具有耐疲劳、高温稳定性、高粘结性能等特点，在桥面铺装过程中，根据桥面板荷载状态下的变形和应力特征，布置耐疲劳和抗永久变形的结构层次，加强混合料的密水性能，并设置结构内防水层，可有效解决桥面开裂、车辙、粘结等问题。 典型案例目前正在施工的沪蓉高速四渡河特大桥（主跨900米悬索桥，其桥面系采用纵向钢工字梁与混凝土桥面板的组合形式），支井河特大桥（主跨 430 m钢管拱桥），铁罗坪特大桥（主跨 322 m双塔斜拉桥），三座桥特大桥，其桥面铺装设计均采用6cm厚RAC13表面层+ 1cm厚SAMI橡胶沥青应力吸收层的形式。2.3.3 桥面铺装典型结构三 典型结构 图3.1 桥面铺装方案结构图方案说明1）面层采用双层结构铺装，其耐久性更好，造价将提高。2）若采用上面层采用RA-OGFC开级配磨耗层，下面层宜采用细粒式混凝土，孔隙率小，SMA13或AC-13,层间采用橡胶沥青应力吸收层水起防水粘结作用；若上面层采用断级配橡胶沥青混凝土RAC，其下面层可以采用中粒式混凝土，如AC16，降低造价。3）采用橡胶沥青应力吸收层可以吸收、缓冲应力，具有很好的抗反射裂缝的效果。（橡胶沥青用量23kg/m2 ，单粒径碎石9.513.2mm，碎石撒铺量推荐采用1522kg/m2）。4）上下面层之间使用