瀝青砂應力吸收層在公路工程中的應用

■楊 念

（衡水市交通運輸局公路管理處，衡水 053000）

0 引言

目前，我國高速公路廣泛采用的是半剛性路面，這類路面雖然具有較高的強度和承載能力，但易產生裂縫和反射裂縫。本文從吸收層的礦料級配和施工步驟出發，探討采用應力吸收層技術來防治反射裂縫問題。瀝青砂應力吸收層除了對路面應力具有消散作用外，還可以緩解路面產生裂縫，其柔韌性很好，且在較高溫度下可使較小的裂縫自動愈合[1]。

1 工程概況

某雙向四車道高速公路試驗路段長5km，公路路面由下至上結構形式依次為：水泥穩定碎石底基層（厚度17cm）、水泥穩定碎石基層（厚度35cm）、稀漿封層、粘層、瀝青砂應力吸收層（厚度3cm）、ATB-30 下面層（厚度5cm）、AC-25 中面層（厚度7cm）、AC-15 上面層（厚度5cm）。

2 瀝青砂吸收層原理

瀝青砂吸收層的瀝青含量較高，主要采用粒徑在6mm 以下的細集料，相對其他應力吸收層具有高油石比、強粘附性等優點。細集料與高密度瀝青形成一種彈性高、滲透率低的瀝青混合料。采用瀝青砂作為原料的應力吸收層不僅具有高勁度抵抗變形的能力，而且限制了瀝青面反射裂縫的快速發展，使裂縫反射至面層的速度大幅度的減?。ㄔ砣鐖D1 所示）。工程實踐證明瀝青砂吸收層增強了半剛性基層的粘結，進而避免了路表水的下滲。鋪設瀝青砂吸收層可以將半剛性基層裂縫處產生的集中應力較大面積的分散、減弱，使面層反射裂縫產生的位置偏離半剛性基層裂縫的位置，最終達到了延緩面層反射裂縫產生的目的。此外，高密度瀝青砂應力吸收層使用壽命很長，完全可滿足實際使用要求[2]。

圖1 瀝青砂吸收層原理圖

3 瀝青砂吸收層配合比選擇

3.1 瀝青砂密度試驗

在本文實例中，采用的是馬歇爾試件體積設計法對試驗段高速公路的應力瀝青砂吸收層進行相關設計的，選擇的瀝青砂型號為AC-5，其主要成分為SBSI-D 改性瀝青以及石灰巖礦料。在驗收集料時，不僅要考慮碎石形狀因素，更要嚴格控制針片狀顆粒的含量。碎石顆粒分布應穩定，更要滿足碎石粒級要求，以保證集料的正常生產。本文中實例的瀝青砂吸收層集料密度的試驗結果如表1 所示：

表1 瀝青砂密度試驗

3.2 瀝青砂集料配比

根據瀝青砂混合集料密度試驗與篩分，結合《公路瀝青路面施工技術規范》的級配規定，充分結合工程的實際情況，最終確定本文實例中瀝青砂混合集料配比如表2 所示[3]。

表2 瀝青砂混合集料配比

3.3 瀝青砂集料體積指標

瀝青砂混合集料應力吸收層的初始瀝青用量一般是根據具體的工程實踐經驗來確定的。初始油石比參數可參照瀝青砂混合集料的毛密度確定。

在本文實例中，初始油石比定為7%，并設定5 個對比組，其油石比分別為6.1%、6.4%、7.1%、7.6%、8.1%，目標空隙率5%。測得的瀝青砂混合集料體積指標如下表3 所示。由馬歇爾試驗和5 組瀝青砂混合集料油石比體積指標最終確定最合適的油石比為7.55%。

表3 瀝青砂混合集料體積指標

3.4 瀝青砂集料生產配合比

瀝青砂吸收層集料生產配合比主要是依據目標配合比來進行設置的，其最終目的是確定轉速比以及冷料上料速度等相關參數。集料的原料以機制砂和石屑為主。瀝青砂吸收層集料篩分及生產配合比調試結果如下表4所示[4]：

4 瀝青砂混合集料的運輸與碾壓施工

4.1 瀝青砂混合集料的運輸

在瀝青砂混合集料運輸過程中應注意以下問題：

（1）在裝運混合集料之前，首先要將車廂底板積水及時排干；

（2）為了避免混合集料粘到車廂底部，可在瀝青砂混合集料運輸環節中將洗衣粉水溶液薄薄的涂在運輸工具的車廂底部；

（3）為了防止瀝青砂混合集料離析，在裝混合集料的時候可先后依照前、后、中的順序來回移動。此外還應當提前巡視修補行駛路線中的道路坑槽，避免車輛在運輸過程中集料的大幅度顛簸；

表4 瀝青砂吸收層篩分結果和生產配合比

（4）瀝青砂混合集料裝車后必須及時測試集料溫度，保證集料溫度不能過低或者過高；

（5）卸料時，為了避免運輸車撞擊攤鋪機，運輸車應在攤鋪機前15～30cm 處停住。同時運輸車掛空檔，為了保證攤鋪層的平整度，應完全靠攤鋪機推動運輸車輛前進[5]。

4.2 瀝青砂混合集料的攤鋪和碾壓

在進行攤鋪及碾壓路緣、邊溝或者其他邊角時，應先在這些區域的表面均勻涂上一薄層瀝青作為接觸面的基礎，之后再進行攤鋪和碾壓作業。在實際工程中，規定的瀝青路面壓實度是碾壓作業的控制核心，瀝青砂混合集料應力吸收層在竣工驗收時，平整度、厚度、壓實度都是重點檢驗對象。

5 結論

大量的工程實例證明選擇瀝青砂作為半剛性基層與瀝青面間的應力吸收層，可明顯消減半剛性基層接縫處的應力集中現象，大大延緩基層裂縫反射到面層的時間。這對延長公路的使用壽命，提升工程品質具有重要意義。但由于瀝青砂應力吸收層技術對集料配比、施工工藝等方面要求較高，所以相關技術人員應嚴格按照作業規范進行施工，以保證工程質量的合格。

[1]鄭健龍，周志剛，張起森.瀝青路面抗裂設計理論與方法[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]袁玉卿，高丹盈，王選倉，等.SBS改性瀝青應力吸收層防裂機理及其效果分析[J].武漢理工大學學報：交通科學與工程版，2010(5)：15-16.

[3]鄭俊杰，陽宴.STRATA應力吸收層在我國的首次應用[J].公路交通科技，2003(3)：26-29.

[4]石昆磊.高粘性瀝青應力吸收層防治瀝青路面反射裂縫的研究[D].哈爾濱工業大學碩士學位論文，2006.

[5]林海英，劉勇.橡膠瀝青SAMI應力吸收層的性能試驗研究[J].中外公路，2009(5)：62-68.