高模量路基與橡膠瀝青混凝土路面組合技術(shù)探析

范炳娟（遼寧城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 110122）

高模量路基與橡膠瀝青混凝土路面組合技術(shù)探析

范炳娟
（遼寧城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 110122）

本文基于“強(qiáng)基薄面”路面設(shè)計理論的基本思想，開展了沖擊碾壓結(jié)合橡膠瀝青應(yīng)力吸收層及橡膠瀝青路面的一整套組合技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用研究，并通過工程實(shí)踐驗(yàn)證了全套技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。

高模量路基；沖擊碾壓；橡膠瀝青

1 前言

“強(qiáng)基薄面”理論是沙慶林院士在“八五”功關(guān)項(xiàng)目中提出的路面設(shè)計理論。它的基本思想是路基要穩(wěn)定、基層要強(qiáng)固、進(jìn)而可以減薄路面結(jié)構(gòu)層的厚度。本文通過遼寧省濱海公路的應(yīng)用實(shí)踐，驗(yàn)證了沖擊碾壓技術(shù)對提高路基強(qiáng)度效果顯著；通過增設(shè)橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，面層采用橡膠瀝青混合料路面，與普通瀝青路面相比，可以減薄面層的厚度。

2 高模量路基與橡膠瀝青混凝土路面組合技術(shù)方案

濱海公路某試驗(yàn)段基于“強(qiáng)基薄面”理論，采用路面組合技術(shù)的試驗(yàn)方案為：①在淤泥質(zhì)軟土地基進(jìn)行拋石擠淤，經(jīng)過常規(guī)振動碾壓正常壓實(shí)后，采用沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)20次，以此來提高路基的強(qiáng)度，獲得高模量路基；②在基層與面層之間增設(shè)橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，其作用是抵抗基層的反射裂縫，利用橡膠瀝青具有的高粘特性從而增強(qiáng)層間粘結(jié)并提高面層的防水。③利用橡膠瀝青良好的高低溫性能，面層采用只鋪設(shè)一層5cm密級配中粒式橡膠瀝青混凝土，以此來驗(yàn)證“強(qiáng)基薄面”的技術(shù)效果。

2.1 高模量路基與沖擊壓實(shí)技術(shù)

試驗(yàn)路起止樁號為K0+550～K0+760，長210米。在舊路中心線位置每隔30m設(shè)置檢測點(diǎn)，沖擊壓實(shí)采用南非研制開發(fā)的25T3-25KJ三邊形沖擊式壓實(shí)機(jī)，該機(jī)行進(jìn)中每秒沖擊地面兩次，相當(dāng)于低頻大幅沖擊壓實(shí)土體，產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖壓波通過深層傳播，其壓實(shí)深度可隨碾壓遍數(shù)遞增。對碾壓后的路基沉降量、彎沉值及回彈模量進(jìn)行檢測，結(jié)果如下：

（1）路基沉降量觀測結(jié)果

路基沉降量觀測以每碾壓5次為一個檢測單元進(jìn)行，經(jīng)過20次沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)后，路基獲得了6.85cm的沉降量。通過同步觀測，路基整體未發(fā)現(xiàn)明顯的側(cè)向位移，表明通過沖擊碾壓對路基起到了明顯的加固作用。

（2）路基彎沉值檢測結(jié)果

對該試驗(yàn)段沖擊碾壓后的彎沉值進(jìn)行檢測，結(jié)果見下圖。為方便比較，把未進(jìn)行沖擊碾壓的K0+450，K0+500樁號的彎沉值列入圖中。

通過比較彎沉值檢測結(jié)果，舊路經(jīng)過沖擊碾壓后，彎沉值明顯降低，說明舊路的整體剛度有所增加。隨測點(diǎn)位置的不同，沖擊碾壓后的彎沉值呈現(xiàn)高低起伏的變化規(guī)律，其原因是路面經(jīng)過沖擊碾壓后呈現(xiàn)波浪狀，位于波谷處彎沉值小，位于波峰處的彎沉值大。

（3）路基回彈模量檢測結(jié)果

舊路經(jīng)沖擊壓實(shí)后檢測的回彈模量對比結(jié)果見下圖。

與未經(jīng)沖擊碾壓舊路比較可知，經(jīng)過沖擊壓實(shí)后，回彈模量值有所上升，說明經(jīng)過沖擊碾壓后，舊路的整體剛度和承載能力得到提高。但同彎沉值一樣，回模彈量數(shù)據(jù)也具有一定的離散性。通過對回彈模量和彎沉的相關(guān)性分析，可知二者的相關(guān)性較好，檢測結(jié)果真實(shí)可靠。

2.2 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層

橡膠瀝青應(yīng)力吸收層是一種在噴灑橡膠瀝青結(jié)合料后，立即撒鋪一定粒徑的粗集料，經(jīng)碾壓而形成的薄層。由于橡膠瀝青的高粘特性，這一功能層在路面結(jié)構(gòu)中起到減震防噪、吸收應(yīng)力、減少反射裂縫、防水和層間粘結(jié)等多種特殊的優(yōu)良功能。

橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的施工工藝如下：①施工前，對基層進(jìn)行清理，確?；鶎痈稍铩⒄麧?、無塵土雜物；②使用專用灑布設(shè)備噴灑橡膠瀝青，灑布溫度控制在190℃左右，灑布量控制在2.2kg/m2左右；③橡膠瀝青灑布后馬上進(jìn)行碎石撒布，碎石的撒布量為10～12 kg /m2，為增加碎石與橡膠瀝青的粘結(jié)性，可對碎石進(jìn)行預(yù)裹覆處理；④碎石撒布之后，及時用重型膠輪壓路機(jī)緊跟粗集料撒布車進(jìn)行碾壓1～2次，碾壓后再將多余的碎石清掃干凈。

2.3 橡膠瀝青混凝土路面

2.3.1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

試驗(yàn)路借鑒了南非“強(qiáng)基薄面”理論，改變了原設(shè)計方案，只采用一層5cm中粒式橡膠瀝青混凝土（ARAC-16）。具體結(jié)構(gòu)為： 5.0cm橡膠瀝青混凝土（ARAC —16型）表面層、1.0cm橡膠瀝青應(yīng)力吸收層、高滲透乳化瀝青透層油、20cm廠拌水泥穩(wěn)定碎石基層、20cm廠拌水泥穩(wěn)定級配砂礫底基層、15cm級配砂礫墊層。

2.3.2 橡膠瀝青混合料性能

混合料正式生產(chǎn)之前，進(jìn)行了目標(biāo)配合比設(shè)計。室內(nèi)做了連續(xù)級配和間斷級配，篩分結(jié)果見表?？紤]到橡膠瀝青的高粘性特，最終選擇間斷級配，篩分結(jié)果如下表所示。石料采用石灰?guī)r，細(xì)集料采用石灰?guī)r石碎和天然砂。

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以空隙率為控制指標(biāo)，設(shè)計空隙率為4.1%，通過馬歇爾試驗(yàn)確定橡膠瀝青混合料最佳油石比為6.4%。馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見下表。

級配類型最佳油石比（%）穩(wěn)定度（KN）流值(0.1mm)空隙率（%）礦料間隙率VMA （%）飽和度（%）毛體積相對密度斷級配 6.4 10.5 34.6 4.1 16.8 75.6 2.352

混合料高低溫性能試驗(yàn)結(jié)果見下表

低溫小梁彎曲試驗(yàn)級配類型最佳油石比（%）車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度（次/mm）彎曲強(qiáng)度（MPa）彎曲破壞應(yīng)變(με)彎曲勁度模量(MPa)斷級配SX橡膠瀝青 6.4 3520 11.40 3452 3302

從表3、表4可以看出，橡膠瀝青混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計和高低溫性能各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

3 結(jié)論

（1）采用沖擊碾壓技術(shù)對軟弱地基上的填石路基進(jìn)行加固，提高了路基的整體強(qiáng)度和回彈模量，為減薄瀝青面層厚度提供可靠的保障。

（2）試驗(yàn)路利用橡膠瀝青具有的高粘彈特性及良好的高低溫性能，采用橡膠瀝青應(yīng)力吸收層和橡膠瀝青混凝土路面組合結(jié)構(gòu)。經(jīng)過對試驗(yàn)路后期運(yùn)營情況跟蹤觀測結(jié)果表明，組合結(jié)構(gòu)有效地減緩了路面反射裂縫的出現(xiàn)，路面結(jié)構(gòu)層厚度減薄后總體運(yùn)行情況較好，說明該項(xiàng)技術(shù)是一項(xiàng)值得推廣的先進(jìn)技術(shù)。

[1]李延剛，沖擊碾壓、橡膠瀝青及應(yīng)力吸收層組合技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用研究，北京科技大學(xué)學(xué)報

[2]艾純明、范炳娟，路用橡膠瀝青的反應(yīng)機(jī)理分析，城市建設(shè)

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1007-6344（2016）04-0025-01