SAMPAVE应力吸收层技术

SAMPAVE应力吸收层技术%长安大学月1、水泥混凝土路面沥青罩面临的问题反射裂缝一直是水泥混凝土罩面层损坏的关键问题。反射裂缝反射速度一般为2.5^/年，反射裂缝对道路的破坏不是简单的因为反射裂缝的产生，而是反射裂缝产生后水对道路的进一步破坏，路表水会顺着反射裂缝向下渗透，直至路基，这样基层和路基都会损坏。目前国内、外采用了很多方法来延缓反射裂缝反射到路表面的时间，减少路表水通过裂缝对基层和路基的侵蚀破坏。主要方法包括：增加罩面层厚度、在罩面层与水泥板间加设土工格栅或土工布、将水泥板打碎作为基层。增加罩面层厚度的方法受到投资和原路面排水等附属设施的影响而无法大幅度增加；加设格栅或土工布大大增加了施工控制难度，并且格栅和土工布对荷载模式的反射裂缝基本无效；将原水泥板打碎作为基层是一种非常好的防反射裂缝方法，但这仅适用于原水泥路面出现大面积的结构性破损，对于那些没有结构性损坏或仅有轻微结构性损坏的路面，这种方法会将路面原有的结构强度全部破坏，同时将大大增加投资费用和施工期。2、SAMPAVE应力吸收层的防反、防渗机理水泥混凝土沥青罩面的反射裂缝是由温度和荷载的共同作用而产生的，其原因是在温度变化下的拉应力产生的拉伸变形和荷载作用下产生的竖向剪切应力造成的竖向变形，在水泥板断裂裂缝处产生应力集中并向罩面层传递，由于两种材料的模量和强度不同，使得罩面层断裂。SAMPAVE应力吸收层是反射裂缝吸收层系统的关键技术。SAMPAVE应力吸收层是一种热拌沥青混合料，其胶结料是由长安大学专门开发的高弹性聚合物改性沥青，这种高弹性和柔韧性沥青加上特殊级配的骨料而组成的一种具有高弹性、不渗透和非常柔韧但高温性能很强的沥青混合料。SAMPAVE应力吸收层混合料的高弹性和柔韧性这种特殊性质提供了其对水泥混凝土板裂缝处产生的集中应力向上传递过程中应力分散的功能。应力经过SAMPAVE应力吸收层分散后，可延缓罩面层反射裂缝的产生时间，应力经分散后可使罩面层反射裂缝产生的位置偏离水泥板裂缝的位置。同时由于SAMPAVE层高的柔韧性，尽管反射裂缝已经反射到罩面层，但SAMPAVE应力吸收层不会断裂，这样水就无法向下渗透而破坏基层和路基。SAMPAVE反射裂缝吸收层系统是一个整体的系统，包括对原水泥混凝土路面的破损状况调查，原水泥混凝土路面修补，SAMPAVE应力吸收中间层混合料级配设计、性能检测和施工控制，以及罩面层结构组合、厚度、沥青选择、混合料级配设计的建议和施工指导，只有综合考虑上述系统才能保证该方案的可靠性和道路的使用性能。3材料技术要求SAMPAVE特种改性沥青SAMPAVE应力吸收层沥青结合料采用特种改性沥青，由多种高分子聚合物、道路石油沥青及其他改性材料制作而成。基质沥青应与改性剂有良好的配伍性，其质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》中表4.2.1-2中A级道路石油沥青的技术要求，且改性后的技术指标要满足SAMPAVE应力吸收层对沥青结合料的技术要求。。改性剂的剂量以改性剂占基质沥青的质量百分数计算。改性沥青宜在固定式工厂或在现场设厂集中制作，也可在拌和厂现场边制造边使用，改性沥青的加工温度不宜超过180℃。现场制作的改性沥青宜随配随用，需作短时间保存，或运送到附近的工地时，使用前必须搅拌均匀，在不发生离析的状态下使用。改性沥青制作设备必须设有随机采集样品的取样口，采集的试样宜立即在现场灌模。工厂制作的成品改性沥青到达现场后存贮在改性沥青罐中，改性沥青罐中必须加设搅拌设备并进行搅拌，使用前改性沥青必须搅拌均匀。在施工过程中应定期取样检验产品质量，发现离析等质量不符合要求时不得使用。SAMPAVE应力吸收层沥青结合料应根据当地的环境气候资料、交通量的大小和交通速度等确定其PG等级，且应符合表1所示的技术要求。表1SAMPAVE应力吸收层沥青结合料技术要求指标单位I-AI-BI-CI-D关键指标RTFOT,针入度25℃,100g,5s0.1mm>10080〜10060〜8040〜60RTFOT,(5℃,15℃,25℃,30℃)针入度指数PL不小于0RTFOT，延度5℃,5加小讪，不小于Cm50403020RTFOT，拉伸柔度5℃,5cm∕min，不 小于 cm/NRTFOT，弹性恢复25℃,不小于%75软化点，不小于℃65远动粘度135℃,不大于4拉伸柔度5℃,5加小讪，不小于cm/N一般指标RTFOT，老化后针入度比，不小于%60RTFOT，质量变化，不大于%土针入度25℃,1008，5$,不小于0.1mm60闪点，不小于℃230溶解度，不小于%99贮存稳定性离析，48h软化点差，不 大于 ℃注：进行应力吸收层改性沥青标号的选择时，我国大部分地区高速公路宜选择I-C级;西北和东北地区可选择I-B级；I-A级适用于非常寒冷的地区；I-D适用于非常炎热的地区。粗集料粗集料规格粗集料指粒径不小于4.75mm的碎石。可采用碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣、矿渣等。一般沥青混凝土选用的碎石均可用于SAMPAVE应力吸收层沥青混合料。粗集料的技术指标用于SAMPAVE应力吸收层的粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙，质量应符合表2的规定。当单一规格集料的质量指标达不到表中要求，而按照集料配比计算的质量指标符合要求时，工程上允许使用。对受热易变质的集料，宜采用经拌和机烘干后的集料进行检验。表2SAMPAVE应力吸收层混合料用粗集料质量技术要求指 标单位高速公路及一级公 路 其他等级公路试验方法石料压碎值 不大于%2830T0316洛杉矶磨耗损失 不大于%3035T0317表观相对密度 不小于t/m3T0304吸水率 不大于%T0304坚固性 不大于%12T0314粗集料粒径（＜9.5mm）时针片状颗粒含量 不大于%20T0312水洗法（＜0.075mm）颗粒含量 不大于%11T0310软石含量 不大于%55T0320粗集料与沥青的粘附性要求不小于4级。粗集料棱角性粗集料棱角性是指留在4.75mm筛上有一个或多个破碎面集料的重量百分比，破碎面的定义为破碎面的投影面积与该颗粒最大横截面积之比大于25%时称为破碎。规定粗集料棱角这个标准主要是为确保粗集料有较高的内摩擦力，从而保证沥青混合料有较高的抗车辙能力，可参考使用ASTMD5821“测定粗集料破碎百分比"。SAMPAVE应力吸收层粗集料应满足新AASHTO2000暂行规范给出的表3粗集料棱角性的最小值要求。表3粗集料棱角性要求设计ESALS（百万次） 粗集料棱角性（最小百分比） <100mm>100mm<55/-—/—〜375/-50/-3〜1085/8060/-10〜3095/9080/75>30100/100100/100注：表中“85/80”表示85%的粗料有一个或一个以上的破碎面，80%的粗集料有两个或两个以上的破碎面。3.2.5粗集料的级配同现行施工规范中的技术要求。细集料细集料的规格⑴细集料包括天然砂、机制砂和石屑三种主要类型。⑵天然砂分为细、中、粗三种类型，宜满足现行施工规范的有关要求。⑶细集料指粒径小于5mm的矿料，分为3〜5mm和小于3mm。机制砂为0〜3mm,石屑可分为0〜5mm或0〜3mm。细集料的技术指标⑴细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并具有适当的颗粒级配。⑵细集料的技术要求宜按照表4中现行规范的技术要求。表4沥青混合料用细集料质量要求项 目单位高速公路、一级公路其他等级公路试验方法表观相对密度 不小于t/m3T0328坚固性（＞0.3mm部分） 不小于%12T0340含泥量（小于0.075mm的含量）不大于%35T0333砂当量 不小于%5045T0334亚甲蓝值 不大于g/kg25T0346棱角性（流动时间） 不小 于 S3020T03453.3.3天然砂可采用河砂或海砂，通常宜采用粗、中砂，其规格应符合表5的规定，砂的含泥量超过规定时应水洗后使用，海砂中的贝壳类材料必须筛除。开采天然砂必须取得当地政府主管部门的许可，并符合水利及环境保护的要求。SAMPAVE应力吸收层混合料中天然砂的用量通常不宜超过集料总量的20%。表5沥青混合料用天然砂规格筛孔尺寸通过各孔筛的质量百分率（%）(mm)粗砂中砂细砂10010010090〜10090〜10090〜10065〜9575〜9085〜10035〜6550〜9075〜10015〜3030〜6060〜845〜208〜3015〜450〜100〜100〜100-50〜50〜5石屑是采石场破碎石料时通过4.75mm或2.36mm的筛下部分，其规格应符合表6的要求。采石场在生产石屑的过程中应具备抽吸设备，确保石屑的洁净干燥。表6沥青混合料用机制砂或石屑规格规格公称粒径(mm)水洗法通过各筛孔的质量百分率(％)S150〜510090〜10060〜9040〜7520〜557〜402〜200〜10S160〜310080〜10050〜8025〜608〜450〜250〜15注：当生产石屑采用喷水抑制扬尘工艺时，应特别注意含粉量不得超过表中要求。机制砂宜采用专用的制砂机制造，并选用优质石料生产，其级配应符合S16的要求。填料填料的种类沥青混合料的填料必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。矿粉要求干燥、洁净、能自由地从矿粉仓流出。填料的技术要求执行现行规范要求。粉尘可作为矿粉的一部分回收使用。但每盘用量不得超过填料总量的25％，掺有粉尘填料的塑性指数不得大于4%。在条件允许时，尽可能不采用回收粉尘。混合料级配SAMPAVE应力吸收层混合料宜采用连续型密级配。级配构成原理SAMPAVE应力吸收层混合料的级配根据设计空隙率的水平和矿料的密度，按照悬浮密实原理形成。混合料级配及控制范围由于SAMPAVE应力吸收层主要以抗疲劳、抗变形、抗渗性能为主，尽可能使用较高的沥青用量，因此在矿料级配设计中，务必使矿料级配曲线远离最大密度曲线，以提高矿料间歇率，增强抗疲劳、抗裂性能。级配的控制点为2.36mm和0.075mm，2.36mm通过率应控制在±4%之内；0.075mm通过率在±1%（绝对值）之内。混合料剩余空隙率不宜过大，按%〜%设计。SAMPAVE应力吸收层矿料级配范围可参考表7工程级配。表7SAMPAVE