应力吸收层在水泥混凝土路面改造工程中应用

公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 应应力吸收力吸收层层在水泥混凝土路面改造工程中的在水泥混凝土路面改造工程中的应应用用 严晓生 张忠岐 吴江龙 狄谨 中交第二公路工程局有限公司 西安 710065 摘摘 要 要 高速公路水泥混凝土路面改造工程是一项系统工程 包括对原水泥混凝土路 面的综合处治 并在其上铺筑路面结构层 在武黄 汉宜高速公路改造工程中 先对原水泥 混凝土路面产生的断板 错台 唧浆 缩 胀 缝破碎 弯沉超标等病害进行了综合治理 在 其上铺筑了 2 5cm 厚应力吸收层 与二层共 10cm 厚沥青混凝土面层 并对应力吸收层的 级配 配合比 施工工艺等进行了优化 提高了应力吸收层的性能 有效地延缓了反射裂缝 的发生 改善了路面的使用性能 延长了路面的使用寿命 取得了良好的经济效益与社会效 益 关关键词键词 水泥混凝土路面 改造 应力吸收层 应用 1 前言 前言 2003 年我局承建的武黄高速公路全长 约 70km 水泥混凝土路改造工程 至今已通 车 4 年 路面基本未出现大的病害 应力吸 收层未损坏 2004 与 2005 年 又承建了汉 宜高速公路约 130km 水泥混凝土路改造工 程 已通车两年多 路面完好 我们认为这 主要是一方面重视对原水泥混凝土路面的 综合处治 另一方面水泥混凝土路面与沥青 面层间铺筑了应力吸收层并采用了较合理 的路面结构组合 施工中优化了混合料的配 合比与施工工艺 因此 取得了良好的使用 效果 应力吸收层是高粘度聚合物改性沥青 STRATA 美国科氏公司产品 与 4 75mm 以下的细集料 按一定的配合比 在高温条 件下拌与 组成均匀的 具有粘弹性高 抗 疲劳能力强的砂粒式沥青混合料 由于它能 缓冲部分水泥砼板传递给沥青层的破坏应 力 因此称为应力吸收层 根据原路面的情况采用下列五种结构 形式进行整治 1 应力吸收层 2 5cm AC20S 中面 层 6cm SUP12 5 上面层 4Cm 2 应力吸收层 2 5cm AC 10I 调平 层 2 5cm AC 20S 中面层 6cm SUP12 5 上面层 4cm 3 AC 10I 调平层 2 5cm 应力吸收 层 2 5cm AC 20S 中面层 6cm SUP12 5 上面层 4cm 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 4 应力吸收层 2 5cm AC 20S 中 面层 8cm SUP12 5 上面层 4cm 5 应力吸收层 2 5cm AC 20S 中 面层 8cm SUP12 5 2 5 纤维 上面层 4cm 2 原水泥原水泥砼砼路面路面综综合合处处治治 2 1 综综合合处处治程序 治程序 2 2 综综合合处处治原治原则则 1 不作处理 单点实测弯沉值 Lr 14 2 钻孔压浆处理 单点实测弯沉值 14 Lr 40 3 换板 整块破碎 处理基层 单点实 测弯沉值 Lr 40 4 一般性处理 出现裂缝 边角破损 接 缝损坏 轻度错台 沉陷等 3 应应力吸收力吸收层层施工施工 水泥砼路面改造工程是在不影响正常 交通的情况下施工的 本工程采用了 分段 封闭 综合处治 分层铺筑 一次成型 逐段 推进 滚动作业 的施工方案 因此 施工前 就必须完成所有沥青混合料结构层的目标 配合比设计 并调整好生产配合比 才能保 证施工连续性 应力吸收层是沥青面层的核心 它具有 粘弹性高 抗疲劳 抗塑性变形能力强 密 实 不透水等特点 能有效减少或缓解旧水 泥砼板传递给沥青面层的反射裂缝 它直接 铺筑在水泥砼路面上形成防水层 能有效的 防止路面的水下渗入基层 而是基层顶面软 化 应力吸收层的集料由我方提供 结合料 采用科氏材料公司生产的高粘度聚合物改 性沥青 混合料的目标配合比设计 由我方 与科氏公司共同完成 生产配合比的设计与 调试由我方完成 科氏公司协助对应力吸收 层混合料进行检测 施工中我方中心试验室 进行常规指标检测 特殊指标委托外单位进 行检测 3 1 主要机械主要机械设备设备与与试验仪试验仪器器 1 主要机械设备 见表 1 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 表表 1 主要机械主要机械设备设备表表 机械设备名称及型号数量产地 NP 3000 型沥青拌与楼2 套日本 ABG 525 型沥青混凝土摊铺 机 1 台德国 ABG 423 型沥青混凝土摊铺 机 1 台西安 BW202 型双钢轮压路机2 台德国 BW120 型双钢轮压路机1 台德国 DV 10 型双钢轮压路机1 台德国 沥青洒布车1 台郴洲 解放自卸运输车20 辆长春 2 主要试验仪器见表 2 表表 2 主要主要试验仪试验仪器表器表 1自动马歇尔稳定度试验仪 AMS 1台 2马歇尔击实仪LMD 21台 3沥青低温延度测定仪LYY 71台 4自动数显沥青针入度仪DZR 941台 5旋转薄膜烘箱LBH 11台 6沥青软化点试验仪LRH1台 7沥青混合料拌与机HJBIII1台 8恒温水浴GF B1台 9真空密度仪ELE1台 10自动连续式平整仪XLPY F1台 11电子天平MP1100B1台 12沥青燃烧炉 CARBOLIT E 1台 13布氏沥青粘度DV 2pra1台 3 2 原材料原材料质质量要求与量要求与检测检测 1 沥青粘结料 层的结合料为科氏公司生产的聚合物 改性沥青 具有较高的粘度与低温延度 具 体指标见表 3 表表 3 高粘度聚合物改性高粘度聚合物改性沥沥青指青指标标表表 项目实测值指标 针入度 25 100g 5s 0 1mm 9085 100 软化点 89 65 延度 5cm min 5 cm 78 50 溶解度 99 9 99 粘度 135 2 82 2 3 2 密度 g cm 1 020 闪点 300 230 弹性恢复 RTAO 25 81 70 离析 48h 3 5 6 质量损失 0 1 1 0 延度 cm min 5 cm 50 30 旋转 薄膜 烘箱 后残 留物 针入度比 25 81 60 2 细集料 细集料为石灰岩石屑 河沙为洁净的细 砂 具体指标见表 4 表表 4 细细集料集料质质量要求表量要求表 指标单位质量要求实测值 视密度 t m3 2 52 736 棱角性 4042 8 砂当量 4588 吸水率 3 1 4 3 填料 填料采用石灰岩磨制的矿粉 具体指标 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 见表 5 3 3 应应力吸收力吸收层层施工施工 1 应力吸收层混合料配合比设计 应力吸收层矿料级配组成及最佳沥青 用量见表 6 表表 5 填料填料质质量要求表量要求表 最佳沥青用量的确定 按照矿料实际配 合比与不同的沥青用量 8 1 9 6 通过 旋转压实 50 转分析不同用油量时混合料体 积指标与性能指标 最终确定最佳沥青用量 应力吸收层混合料的入模温度 175 旋转 压实温度 150 2 应力吸收层混合料性能检测 用最佳沥青用量拌与混合料 进行体积 指标与性能指标检测 并确定生产时的质量 控制指标 其中 HVEEM 稳定度与 BEAM 疲劳两项性能试验由科氏公司检测 结果见 表 7 指 标单 位 质量要 求 实测值 视密度 t m3 2 52 695 含水量 10 2 0 6mm 100100 0 15mm 90 1000 93 6 粒 度 范 围 0 075mm 75 100 78 1 外观 无团粒 结块 亲水系数 1 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 3 应力吸收层施工工艺 应力吸收层的厚度为 2 5cm 过厚容 易出现泛油现象 太薄起不到延缓反射裂缝 的作用 采用一台摊铺机半幅全宽摊铺 接 触式平衡梁等厚铺筑方案 由于应力吸收层细集料含量高 油石 比大 改性沥青粘度高 变形的自愈性强 相应的改性沥青混合料工作温度也较高 各 阶段施工温度是质量控制的关键 正常施工 温度控制范围见表 8 表表 8 施工温度控制范施工温度控制范围围 施工阶段温度控制 沥青加热温度165 170 矿料加热温度175 190 混合料拌与温度170 180 混合料出厂温度165 175 到场温度160 175 摊铺温度150 170 初压温度140 165 碾压终了温度不低于 82 混合料的拌制 混合料采用 NP 3000 型间歇式拌合楼 拌制 由于应力吸收层混合料中细集料多 沥青用量大 因此 拌与时间比一般沥青混 合料长 10 15s 约 65 70s 混合料应拌与均 匀 色泽一致 无结团 无离析 混合料的运输 混合料采用载重量为 20t 自卸车运输 运输过程中 为防止混合料粘附车箱 应保 证车箱底板及四壁清洁 光滑 装料前涂刷 隔离剂 隔离剂不能使用纯柴油 按照 公 路沥青路面施工技术规范 推荐的防粘剂为 油石混合液 油 水 1 3 每车料卸完后应将 车厢清理干净 不应有残留 为了减少混合料离析现象 装料时应按 照前 后 中的顺序进行装料 并保持运输 车轴线与拌与楼卸料斗轴线一致 为了保证 混合料运输过程中的温度损失 每辆运输车 上都配有加厚蓬布 进行覆盖保温 由于 STRATA 应力吸收层混合料油石比大 在 车辆行驶过程中 混合料呈油状 在车厢内 流动 所以装车过程中应保证混合料不高于 车厢后板 车厢板密实无缝 防止集料洒料 对路面造成污染 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 混合料的摊铺 采用 ABG 525 型沥青摊铺机半幅全宽 一次摊铺 接触式平衡梁找平等厚铺筑成型 方案 摊铺前 应在摊铺机与工具上喷洒隔离 剂 以防止粘结混合料 摊铺温度为 160 左右 摊铺速度以 1 3m min 为宜 摊铺过程中要及时清理运输车道洒下 的混合料 对摊铺机前面路面大于 2 的坑 槽应用 STRATA 混合料进行补平 尽量避 免手工作业 混合料的碾压 根据应力吸收层特性 混合料压实采用 双钢轮压路机静压 由于摊铺厚度薄降温快 因此 压路机须紧跟摊铺机进行碾压 初压 采用 BW202 双钢轮压路机静压一遍 初压 温度为 150 左右 速度控制在 1 5 2 0km h 复压 终压采用 BW202 双钢 轮压路机静压 3 4 遍 速度控制在 2 5 3 0km h 碾压过程中不应大量喷水 以 防混合料表面冷却过快 经过 4 5 遍碾压即 可达到要求压实度 并在 82 93 时完成终 压 应力吸收层施工首先要把好材料关 从 原材料选择上应做到级配合理 性能优良 严格控制油石比 拌与温度 摊铺温度 碾 压温度 制定合理的施工工艺 碾压程序 检测手段 严格过程控制 从每一个施工环 节抓起 遵规操作才能保证应力吸收层的施 工质量 才能达到或优于设计要求 4 体会体会 1 原水泥砼路面上铺筑沥青面层是一项系 统工程 做好原路面的调查与综合处治 是 沥青路面铺筑后能否达到预期效果的关键 也是保证复合路面使用性能的重要基础 2 原水泥砼路面综合处治后 应对路面进 行彻底清理 保证界面清洁 无污染 施工 中必须严格过程控制 只有保证应力吸收层 的施工质量 才能发挥应力吸收层使用效果 3 应力吸收层采用了新技术 新材料 新工 艺 它既是水泥砼路面与沥青面层的联结层 又是防水层 因此 应力吸收层是一个重要 的功能层 4 我们承建的武黄高速公路水泥砼路面改 造工程 经四年多使用 目前交通量已达 30000 辆 日 路面基本未