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。
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)。
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。
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3~8mm。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 典型结构一图2.1 方案①结构图
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/m2~0.6kg/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3cm~5cmSMA或改性细粒式沥青混凝土,下面层采用4~7cm普通中粒式混凝土,两层之间建议使用0.3kg/m2~0.6kg/m2改性乳化沥青粘层。
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 典型结构二或
图2.2 方案②结构图(a) 图2.3 方案②结构图(b)
或
图2.4 方案②结构图(c)
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3cm~5cm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/m2~0.6kg/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。
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。
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。
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+80—K0+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。