SAMPAVE應力吸收層技術%長安大學月1、水泥混凝土路面瀝青罩面臨的問題反射裂縫一直是水泥混凝土罩面層損壞的關鍵問題。反射裂縫反射速度一般為2.5^/年，反射裂縫對道路的破壞不是簡單的因為反射裂縫的產生，而是反射裂縫產生后水對道路的進一步破壞，路表水會順著反射裂縫向下滲透，直至路基，這樣基層和路基都會損壞。目前國內、外采用了很多方法來延緩反射裂縫反射到路表面的時間，減少路表水通過裂縫對基層和路基的侵蝕破壞。主要方法包括：增加罩面層厚度、在罩面層與水泥板間加設土工格柵或土工布、將水泥板打碎作為基層。增加罩面層厚度的方法受到投資和原路面排水等附屬設施的影響而無法大幅度增加；加設格柵或土工布大大增加了施工控制難度，并且格柵和土工布對荷載模式的反射裂縫基本無效；將原水泥板打碎作為基層是一種非常好的防反射裂縫方法，但這僅適用于原水泥路面出現大面積的結構性破損，對于那些沒有結構性損壞或僅有輕微結構性損壞的路面，這種方法會將路面原有的結構強度全部破壞，同時將大大增加投資費用和施工期。2、SAMPAVE應力吸收層的防反、防滲機理水泥混凝土瀝青罩面的反射裂縫是由溫度和荷載的共同作用而產生的，其原因是在溫度變化下的拉應力產生的拉伸變形和荷載作用下產生的豎向剪切應力造成的豎向變形，在水泥板斷裂裂縫處產生應力集中并向罩面層傳遞，由于兩種材料的模量和強度不同，使得罩面層斷裂。SAMPAVE應力吸收層是反射裂縫吸收層系統的關鍵技術。SAMPAVE應力吸收層是一種熱拌瀝青混合料，其膠結料是由長安大學專門開發的高彈性聚合物改性瀝青，這種高彈性和柔韌性瀝青加上特殊級配的骨料而組成的一種具有高彈性、不滲透和非常柔韌但高溫性能很強的瀝青混合料。SAMPAVE應力吸收層混合料的高彈性和柔韌性這種特殊性質提供了其對水泥混凝土板裂縫處產生的集中應力向上傳遞過程中應力分散的功能。應力經過SAMPAVE應力吸收層分散后，可延緩罩面層反射裂縫的產生時間，應力經分散后可使罩面層反射裂縫產生的位置偏離水泥板裂縫的位置。同時由于SAMPAVE層高的柔韌性，盡管反射裂縫已經反射到罩面層，但SAMPAVE應力吸收層不會斷裂，這樣水就無法向下滲透而破壞基層和路基。SAMPAVE反射裂縫吸收層系統是一個整體的系統，包括對原水泥混凝土路面的破損狀況調查，原水泥混凝土路面修補，SAMPAVE應力吸收中間層混合料級配設計、性能檢測和施工控制，以及罩面層結構組合、厚度、瀝青選擇、混合料級配設計的建議和施工指導，只有綜合考慮上述系統才能保證該方案的可靠性和道路的使用性能。3材料技術要求SAMPAVE特種改性瀝青SAMPAVE應力吸收層瀝青結合料采用特種改性瀝青，由多種高分子聚合物、道路石油瀝青及其他改性材料制作而成。基質瀝青應與改性劑有良好的配伍性，其質量應符合《公路瀝青路面施工技術規范》中表4.2.1-2中A級道路石油瀝青的技術要求，且改性后的技術指標要滿足SAMPAVE應力吸收層對瀝青結合料的技術要求。。改性劑的劑量以改性劑占基質瀝青的質量百分數計算。改性瀝青宜在固定式工廠或在現場設廠集中制作，也可在拌和廠現場邊制造邊使用，改性瀝青的加工溫度不宜超過180℃。現場制作的改性瀝青宜隨配隨用，需作短時間保存，或運送到附近的工地時，使用前必須攪拌均勻，在不發生離析的狀態下使用。改性瀝青制作設備必須設有隨機采集樣品的取樣口，采集的試樣宜立即在現場灌模。工廠制作的成品改性瀝青到達現場后存貯在改性瀝青罐中，改性瀝青罐中必須加設攪拌設備并進行攪拌，使用前改性瀝青必須攪拌均勻。在施工過程中應定期取樣檢驗產品質量，發現離析等質量不符合要求時不得使用。SAMPAVE應力吸收層瀝青結合料應根據當地的環境氣候資料、交通量的大小和交通速度等確定其PG等級，且應符合表1所示的技術要求。表1SAMPAVE應力吸收層瀝青結合料技術要求指標單位I-AI-BI-CI-D關鍵指標RTFOT,針入度25℃,100g,5s0.1mm>10080?10060?8040?60RTFOT,(5℃,15℃,25℃,30℃)針入度指數PL不小于0RTFOT，延度5℃,5加小訕，不小于Cm50403020RTFOT，拉伸柔度5℃,5cm∕min，不 小于 cm/NRTFOT，彈性恢復25℃,不小于%75軟化點，不小于℃65遠動粘度135℃,不大于4拉伸柔度5℃,5加小訕，不小于cm/N一般指標RTFOT，老化后針入度比，不小于%60RTFOT，質量變化，不大于%土針入度25℃,1008，5$,不小于0.1mm60閃點，不小于℃230溶解度，不小于%99貯存穩定性離析，48h軟化點差，不 大于 ℃注：進行應力吸收層改性瀝青標號的選擇時，我國大部分地區高速公路宜選擇I-C級;西北和東北地區可選擇I-B級；I-A級適用于非常寒冷的地區；I-D適用于非常炎熱的地區。粗集料粗集料規格粗集料指粒徑不小于4.75mm的碎石。可采用碎石、破碎礫石、篩選礫石、鋼渣、礦渣等。一般瀝青混凝土選用的碎石均可用于SAMPAVE應力吸收層瀝青混合料。粗集料的技術指標用于SAMPAVE應力吸收層的粗集料應該潔凈、干燥、表面粗糙，質量應符合表2的規定。當單一規格集料的質量指標達不到表中要求，而按照集料配比計算的質量指標符合要求時，工程上允許使用。對受熱易變質的集料，宜采用經拌和機烘干后的集料進行檢驗。表2SAMPAVE應力吸收層混合料用粗集料質量技術要求指 標單位高速公路及一級公 路 其他等級公路試驗方法石料壓碎值 不大于%2830T0316洛杉磯磨耗損失 不大于%3035T0317表觀相對密度 不小于t/m3T0304吸水率 不大于%T0304堅固性 不大于%12T0314粗集料粒徑（＜9.5mm）時針片狀顆粒含量 不大于%20T0312水洗法（＜0.075mm）顆粒含量 不大于%11T0310軟石含量 不大于%55T0320粗集料與瀝青的粘附性要求不小于4級。粗集料棱角性粗集料棱角性是指留在4.75mm篩上有一個或多個破碎面集料的重量百分比，破碎面的定義為破碎面的投影面積與該顆粒最大橫截面積之比大于25%時稱為破碎。規定粗集料棱角這個標準主要是為確保粗集料有較高的內摩擦力，從而保證瀝青混合料有較高的抗車轍能力，可參考使用ASTMD5821“測定粗集料破碎百分比"。SAMPAVE應力吸收層粗集料應滿足新AASHTO2000暫行規范給出的表3粗集料棱角性的最小值要求。表3粗集料棱角性要求設計ESALS（百萬次） 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%的粗料有一個或一個以上的破碎面，80%的粗集料有兩個或兩個以上的破碎面。3.2.5粗集料的級配同現行施工規范中的技術要求。細集料細集料的規格⑴細集料包括天然砂、機制砂和石屑三種主要類型。⑵天然砂分為細、中、粗三種類型，宜滿足現行施工規范的有關要求。⑶細集料指粒徑小于5mm的礦料，分為3?5mm和小于3mm。機制砂為0?3mm,石屑可分為0?5mm或0?3mm。細集料的技術指標⑴細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質，并具有適當的顆粒級配。⑵細集料的技術要求宜按照表4中現行規范的技術要求。表4瀝青混合料用細集料質量要求項 目單位高速公路、一級公路其他等級公路試驗方法表觀相對密度 不小于t/m3T0328堅固性（＞0.3mm部分） 不小于%12T0340含泥量（小于0.075mm的含量）不大于%35T0333砂當量 不小于%5045T0334亞甲藍值 不大于g/kg25T0346棱角性（流動時間） 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，其規格應符合表5的規定，砂的含泥量超過規定時應水洗后使用，海砂中的貝殼類材料必須篩除。開采天然砂必須取得當地政府主管部門的許可，并符合水利及環境保護的要求。SAMPAVE應力吸收層混合料中天然砂的用量通常不宜超過集料總量的20%。表5瀝青混合料用天然砂規格篩孔尺寸通過各孔篩的質量百分率（%）(mm)粗砂中砂細砂10010010090?10090?10090?10065?9575?9085?10035?6550?9075?10015?3030?6060?845?208?3015?450?100?100?100-50?50?5石屑是采石場破碎石料時通過4.75mm或2.36mm的篩下部分，其規格應符合表6的要求。采石場在生產石屑的過程中應具備抽吸設備，確保石屑的潔凈干燥。表6瀝青混合料用機制砂或石屑規格規格公稱粒徑(mm)水洗法通過各篩孔的質量百分率(％)S150?510090?10060?9040?7520?557?402?200?10S160?310080?10050?8025?608?450?250?15注：當生產石屑采用噴水抑制揚塵工藝時，應特別注意含粉量不得超過表中要求。機制砂宜采用專用的制砂機制造，并選用優質石料生產，其級配應符合S16的要求。填料填料的種類瀝青混合料的填料必須采用石灰巖或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經磨細得到的礦粉，原石料中的泥土雜質應除凈。礦粉要求干燥、潔凈、能自由地從礦粉倉流出。填料的技術要求執行現行規范要求。粉塵可作為礦粉的一部分回收使用。但每盤用量不得超過填料總量的25％，摻有粉塵填料的塑性指數不得大于4%。在條件允許時，盡可能不采用回收粉塵。混合料級配SAMPAVE應力吸收層混合料宜采用連續型密級配。級配構成原理SAMPAVE應力吸收層混合料的級配根據設計空隙率的水平和礦料的密度，按照懸浮密實原理形成。混合料級配及控制范圍由于SAMPAVE應力吸收層主要以抗疲勞、抗變形、抗滲性能為主，盡可能使用較高的瀝青用量，因此在礦料級配設計中，務必使礦料級配曲線遠離最大密度曲線，以提高礦料間歇率，增強抗疲勞、抗裂性能。級配的控制點為2.36mm和0.075mm，2.36mm通過率應控制在±4%之內；0.075mm通過率在±1%（絕對值）之內。混合料剩余空隙率不宜過大，按%?%設計。SAMPAVE應力吸收層礦料級配范圍可參考表7工程級配。表7SAMPAVE