1上海市路政局 上海 200023；
2上海箴欣道路工程设计咨询有限公司 上海 200072
摘要：结合工程实践，介绍STRATA应力吸收层的施工工艺。针对上海公路大量采用共振碎石化缺乏替代或比较方案的特点，专门介绍25mm厚的STRATA聚合物改性沥青应力吸收层，供设计、施工参考。
关键词：STRATA应力吸收层；旧水泥混凝土路；反射裂缝；高弹性聚合物改性沥青
0 引言
水泥混凝土路面具有材料来源广泛、高强、耐磨、维修周期长、施工工艺及设备相对简单、建成初期养护费用较低等特点，已成为世界各国公路路面建设中的一种主要结构类型。水泥混凝土路面在国外的高速公路路面中也占有较大比重，例如，水泥混凝土路面在美国高速公路网中占49％左右，比利时50％，法国30％。
从20世纪80年代开始，随着中国经济的高速发展，我国水泥混凝土路面铺筑也进入了快速发展时期，是成为当今世界上拥有水泥混凝土路面里程最多的国家之一。但是在车辆荷载、气温、雨雪等多种因素的共同作用下，随着公路的使用年限增长以及车辆超载超限运输，水泥混凝土路面不可避免地出现不同程度的损毁，例如路面板破碎、断裂、唧泥、错台及承载力下降等病害。水泥混凝土路面有诸多优点，但行车舒适性差，损坏后维修烦琐。目前，旧水泥混凝土路面“白改黑”的成熟技术主要有如下两种方式：水泥混凝土路面维修处理后加铺沥青面层；水泥混凝土路面破碎后并作压实稳定处理，再加铺沥青面层。其中水泥混凝土路面破碎后并作压实稳定处理，再加铺沥青面层的工艺自2005年起已在上海的公路上得到广泛应用，但部分道路由于路面下埋设有各类地下管线，使得碎石化工艺无法实施，必须采用水泥混凝土路面维修处理后加铺沥青面层的工艺。该工艺最大的难点是如何解决水泥混凝土板块接缝反射到沥青路表产生反射裂缝的问题。目前采用比较普遍的防反射裂缝的措施包括：铺设各类土工类防裂缝材料、增加沥青面层厚度、加铺应力吸收层等措施。本文重点介绍沪闵路（区政府-北松公路）大修工程中采用的STRATA应力吸收层。
1 沪闵路概况
沪闵路为320国道在上海市闵行区境内的一段，东起外环线沪闵高架K19+024，向西、向南至北松公路K28+967，路段全长9.943km。
沪闵路全线为二级公路，于1992年由沥青路面改建为水泥混凝土路面，设计速度为60km/h，道路路面设计荷载为BZZ-100，路面结构设计年限12年。
沪闵路全线双向四快二慢加人行道的城市式断面。
沪闵路标准横断面布置图
2014年上半年检测结果显示，沪闵路现状水泥混凝土路面路段平整度指数上下行平均值分别为3.51m/km和3.33m/km，低于国省干线公路的国检标准，近40%路段超过路面养护规定值3.5m/km的要求，且现有水泥混凝土路面的路面组合应力达到4.57MPa，也接近原设计路面弯拉强度，必须对沪闵路现有水泥混凝土路面进行集中整治，提高平整度的指数。
大修工程路面结构如下：
4cm SMA-13（SBS改性，0.35%聚酯纤维）
6cm AC-20C（掺0.35%抗车辙剂）
2.5cm STRATA应力吸收层
24cm 水泥混凝土路面（抗折强度5.0Mpa）
5cm 沥青碎石面层
25cm 粗粒碎石
15cm 砂砾
15cm 煤渣
2 STRATA应力结构层设计
壳牌反射裂缝防治系统Strata是壳牌道路解决方案之一，用于延缓水泥混凝土上沥青罩面层反射裂缝的产生。其中应力吸收中间层是整个系统的核心。壳牌反射裂缝防治系统Strata?的应力吸收层是一种热拌和沥青混合料，其胶结料是为该系统专门开发的高弹性聚合物改性沥青（Shell Cariphalte SAMI），结合特殊级配和专用设计方法，形成具有高弹性、不渗透但高温性能很强的沥青混合料。反射裂缝吸收层采用传统的施工机械和施工工艺进行施工。
Strata防反射裂缝应力吸收层主要有以下优点：
优点1：优异的延缓反射裂缝能力
优点3：由于应力层的柔韧特性可以扩散应力，减缓剪切破坏
2.1.3 天然砂
所选用天然砂必须是洁净的中细砂，最好选用河砂，其次选用海砂。
2.1.4 填料
沥青混合料的填料宜采用石灰岩等憎水性石料经磨细得到的矿粉，矿粉要求干燥、洁净，其质量满足表3的要求。
表3 填料 － 性能指标
2.3 混合料设计
混合料设计包含级配选择、沥青用量确定和性能验证三部分。
2.3.1 混合料级配
混合料级配调整应在表6的范围之内
表6 混合料级配要求
表7 体积性质和性能指标要求
3 施工过程简介及质量控制
3.1 原水泥混凝土路面条件
摊铺反射裂缝吸收层之前，路面必须进行必要的结构修复，根据路面实测弯沉值确定修复位置和修复方法。
大于10mm的接缝应填充，具体填充方法和材料必须经壳牌工程师认可。
任何中度或严重的深度裂缝区域、严重的碰撞坑和其它病害 -- 病害鉴别手册 （SHRP-P-338）中所列的严重路面病害，都应作必要的合缝和全深度的补丁处理。
在摊铺反射裂缝吸收层之前，75mm深、直径为1.5m的大块的路面变形应该用经许可的热拌和料进行填补。反射裂缝吸收层在摊铺时也需填补更小的路面残损例如突出、角破损和破碎等情况。
完全清理，去除所有的杂草、碎屑、泥土、泥浆、肉眼所能看见的水分和其它不利的物质。
3.2 天气限制
如果气温或准备施工的路面温度低于10℃，不允许摊铺反射裂缝吸收中间层。为减少起泡，反射裂缝吸收层不应该摊铺在湿的路面或在雨后72h内施工。
3.3 粘层的使用
使用未稀释的改性乳化沥青，减少气泡的产生；粘层的喷洒率应为0.2l/m2 到 0.3 l/m2，不能使用轻质沥青粘层。
热拌和罩面和反射裂缝吸收层之间需要洒布粘层，并由技术人员决定使用稀释或未稀释的粘结剂。
3.4 设备
典型的热沥青混凝土施工机械：间歇式沥青混凝土拌和机（至少1台套）、自卸汽车（根据工程量和运距）、沥青混凝土摊铺机（至少1台）、双钢轮压路机（至少3台）、粘层洒布车（至少1台）、水罐车（1台）、路面清扫车。
另外，路面综合处置过程中可能会需要注浆设备、水泥板破碎设备、基层补强和摊铺设备、水泥混凝土铺筑设备等。
3.5 混合料生产与运输
按照目标配合比进行生产配合比调整，根据工程师提供的技术交底确定集料、沥青的加热温度，拌和时间。反射裂缝吸收沥青混和料的拌和温度绝不能超过190℃。壳牌公司会提供具体的拌和、卸车和压实温度见表8。
表8 建议拌和、卸车和压实温度
项目 温度
拌和温度170-180℃
卸车温度160-175℃
压实温度155 -165℃
采用大于15t的自卸汽车运输，车厢底板和侧板必须涂抹防粘剂，而且车厢必须遮盖，防止温度降低过快。
3.6 摊铺
反射裂缝吸收层的厚度平均为25mm，允许有5mm的偏差。反射裂缝吸收层应覆盖在水泥混凝土路面纵向裂缝至少150mm厚，以消除在现有纵向裂缝上的施工接缝。
3.7 碾压
压实操作应紧跟反射裂缝吸收沥青混和料的摊铺之后。只可采用双钢轮压路机静态碾压方式压实混和料。施工现场的反射裂缝吸收层的密度应为AASHTO T 209方法测定的最大理论密度95％以上。
建议在取芯样时，应先在摊铺机之前在取芯处放一张纸，以避免混和料和水泥混凝土路面粘结在一起。
3.8 开放交通和罩面铺设
施工后尽快在反射裂缝吸收层上罩上一层热拌混合料。反射裂缝应力吸收层可以在路面冷却到60℃ 以下时开放交通或罩面，或由工程师决定。
3.9 外观
油斑：最后一遍压实后，反射裂缝吸收层看起来是深黑色的。路面结构紧密。出于反射裂缝吸收层减少裂缝的目的，偶尔出现 大约0.3mx 0.3m的油斑是正常的。更多的油斑则可能表示混和料不符合技术规范。
水泡：由于反射裂缝吸收层的不渗透性和水泥混凝土路面中的水分，压实后可能出现小的水泡。如果出现水泡而且等到铺设罩面时还未消失，由工程师决定，可以刺破水泡，或覆盖，或用压路机去除。
3.10 试验段
在现场配合比批准和沥青拌和工厂的标定工作完成后，应铺筑试验段。每条试验段都应该在施工范围内单独一条车道内，大约200吨，经批准的混合料或其1小时的生产量，取用量较少的一种。铺设试验段时应该使用施工时会用到的摊铺机和压路机。每一种目标设计都应做单独的试验段。合格的试验段应符合密度和其他混合料规范的指标要求。
4 结语
STRATA是一种高弹性聚合物改性沥青（Shell Cariphalte SAMI），结合特殊级配和专用设计方法，形成具有高弹性、不渗透但高温性能很强的沥青混合料。成型后密实，粘附性好，不渗水，与水泥混凝土面板有良好的结合性能，能随板的变形而变形，并有优良的自愈能力，在处治水泥混凝土路面时，能有效的预防或延缓反射裂缝的产生，从而延长了沥青路面的使用寿命，延缓反射裂出现的时间，但使用时应根据道路条件进行选择。
论文作者:郭震宇1,王海荣2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/29
标签：路面论文; 裂缝论文; 混凝土论文; 反射论文; 沥青论文; 水泥论文; 应力论文; 《建筑学研究前沿》2018年第27期论文;