橡胶沥青应力吸收层设计方法探讨橡胶沥青应力吸收层设计方法探讨橡胶沥青应力吸收层设计方法探讨张争奇收稿日期：2012-11-08；修订日期：2012-1-6基金项目：西部交通建设科技项目(2006-318-812-21)作者简介：张争奇(1967-)，男，教授、博士生导师，E-mail：z_zhengqi@126.com，张苛1，高涛涛2（1.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，西安710064；2.重庆能源职业学院，重庆400041）摘要：为了完善橡胶沥青应力吸收层设计方法，在分析应力吸收层功能的基础上，针对水泥混凝土路面上加铺沥青层容易出现层间粘结不牢和层间滑移等问题，提出基于层间抗剪强度的应力吸收层材料组成设计方法。研究了沥青种类、沥青洒布量及碎石撒布量对层间抗剪强度的影响，探讨了橡胶沥青应力吸收层设计方法。研究结果表明：层间抗剪强度随碎石撒布量和沥青洒布量的增加均呈先增大后减小的趋势，在碎石撒布量为14Kg/㎡，沥青洒布量为2.2Kg/㎡时达到最大抗剪强度。推荐橡胶沥青应力吸收层的最佳橡胶沥青洒布量为2.2Kg/m2～2.4Kg/m2，最佳碎石用量为13.5Kg/m2～14.5Kg/m2。关键词：橡胶沥青应力吸收层；层间抗剪强度；沥青洒布量；碎石撒布量中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：0引言我国在上世纪末修建了大量的水泥混凝土路面，现大多处于养护维修期。旧水泥混凝土路面之上加铺沥青层，既可以利用原有混凝土路面的强度优势，又能充分发挥沥青路面的整体性和舒适性，是旧水泥混凝土路面维修改造的良好途径[1,2]。但是，加铺沥青面层后，由于旧水泥混凝土板原始接缝和裂缝缺陷的存在，在交通荷载和外部环境的交互作用下新铺沥青面层上会出现反射裂缝[3,4]，既影响路面美观，且成了路面的薄弱环节，并会引致其他路面病害，诸如脱落、松散、坑槽、搓板等，所以，采取措施加强旧混凝土路面与沥青面层的结合，对防止反射裂缝至关重要。在水泥混凝土路面与沥青面层之间加设一层橡胶沥青应力吸收层，目前已逐渐成为一种比较常见的工程措施，但也在实践中发现，橡胶沥青应力吸收层设计的很多方面多依据经验，难免会导致一些工程问题，无法取得预期的效果。我国目前还没有一套完整的应力吸收层混合料设计方法，《公路沥青路面施工技术规范(JTG-40-2004)》中“沥青表面处治材料规格和用量”仅给出了一个范围[5]。对应力吸收层有关其原材料的选取和评价指标等多是建立在经验法或半经验法之上的，有些并不完全适合我国情况，不宜直接照搬套用。已有研究[6,7]表明，橡胶沥青应力吸收层所用的沥青结合料和集料及其用量受公路等级、旧路表面状况、交通流量及气候等条件的影响。所以，结合橡胶沥青应力吸收层的作用和要求，研究橡胶沥青应力吸收层的材料技术要求和设计方法，对橡胶沥青应力吸收层的合理应用和推广具有重要的现实意义。1现有橡胶沥青应力吸收层设计方法应力吸收层设计方法主要有理论法和经验法两种，最早的理论法是Hanson于1934年提出的，如南非的橡胶沥青应力吸收层设计方法，其理论基础就是Hansan的空隙填充理论。理论法设计采用骨料松装密度、空隙率和吸水率等数据，根据骨料的尺寸和扁平指数计算出同步碎石应力吸收层的最小尺寸，并考虑现有路面条件、交通量、骨料嵌入等多个因素，最后采用相关公式确定最佳的骨料撒布量和沥青结合料用量。理论法主要是采用公式初步确定最佳沥青用量及最佳碎石用量，并考虑现有路面破损状况、交通流量等因素对初步确定值进行修正。经验法是目前沥青应力吸收层最常用方法。该法中，结合料的选取与剂量、碎石粒径及撒铺量的确定等大多是基于经验，主要是由有经验的道路工程技术人员，根据其多年施工经验，结合当地旧路面状况，初步确定沥青用量和碎石撒布量，然后观测施工效果，根据情况在施工过程中随时进行调节。该法的缺点是沥青用量的确定主观随意性较大，另外，在施工试铺过程中随时调节试铺，有可能造成一定的资源浪费。2基于抗剪强度的应力吸收层材料组成设计2.1设计思路根据病害调查可知，旧水泥路面加铺沥青层后路面易出现脱落、松散、坑槽、搓板等病害，据分析，这些病害主要是因为沥青面层与水泥混凝土层的模量差异大，变形不一致而引起的。橡胶沥青应力吸收层本身虽具有良好的柔性，但其作为加设于旧混凝土路面和沥青面层之间的中间层，其与上下两层的结合程度影响着橡胶沥青应力吸收层的最终使用效果，应力吸收层与上、下两层结合紧密，则能延缓下卧层的裂缝扩展，且防止沥青面层的水分下渗；而结合不紧密，则难以起到上述作用。所以，可采用层间抗剪强度评价橡胶沥青应力吸收层性能和效果。据此，本文提出基于层间抗剪强度的应力吸收层材料组成设计方法，通过对不同沥青用量及碎石撒布量的应力吸收层进行抗剪强度