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1、反射裂缝应力吸收层（strata）在北京市二环路道路改建工程中的应用目录一、 工程简介二、 反射裂缝应力吸收层（strata）简介三、 反射裂缝应力吸收层（strata）应用目的四、 反射裂缝应力吸收层（strata）应用过程五、 反射裂缝应力吸收层（strata）应用效果六、 结束语一、工程简介：二环路是北京市中心区环行快速路之一，全长32.7km,共建立交桥32座。现况二环路为四至六幅路型式，中间主路宽为23-29m，两侧为辅路及非机动车道，宽度分别为712m和3.55m。二环路建成运行多年，在交通荷载及自然条件的作用下，路面在一定程度上出现了破损，尤其是北半环作为地铁加强层的水泥砼路面破
2、损尤为严重，直接影响了交通运行的舒适性及使用功能。目前现有的道路使用条件与其承担的繁重交通极不相称。因此，为了改善道路的使用状况，迎接2008年的奥运盛会，市政府决定对其进行全面综合改造，以使其发挥更大的经济效益和社会效益。本施工段为二环路改造工程3#标段，西起小街桥西，南至雅宝路南，桩号为北10+000北14+900，全长4.9公里，含1座跨线桥和3座立交桥，改造范围包括主路路面（含路面拓宽、增减进出口）、部分辅路路面、小街桥面、相关附属设施；东直门桥、东四十条桥、朝阳门桥3座立交桥不在改造之列。主要工程量：1、道路工程：主路面积109981.2 m2, 辅路面积74594.2m2,主路结构
3、为8-10.5cm沥青砼，辅路结构为8cm-10cm沥青砼。其中水泥砼路面处理： 板面修复 m2（214.9m3）， 板缝处理（施工缝、裂缝） 22237.3m， 铣刨砼旧路面 （1cm） 100851m2 、（3cm） 1452 m2，strata应力吸收层 82881.6m2。2、小街桥面铺装：改性(TLA)SMA-13沥青面层（3cm）5469.8 m2。3、附属构筑物：中央防撞护拦4900 m，各类路缘石22976.6 m，彩色方砖步道14569.4 m2，盲道543.3 m2。二、反射裂缝应力吸收层（strata）简介：北京二环路原面层大部分为水泥路面部分，为预防反射裂缝，延长路面使
4、用寿命，采用美国科氏材料公司的STRATA技术（防反射裂缝应力吸收层）实施罩面维修工程。STRATA次同的罩面层混合料的结构包括层为2。5防反射裂缝吸收层；中面层为AC-16沥青混合料，主骨料为石灰岩，厚度为4。粘结料草用国产的AH-90掺特立尼达湖沥青（75/25）；面层结构为SMA-13改性沥青混合料，主骨料为玄武岩，厚度为4，粘结料采用国产AH-90掺湖沥青SBS（71/25/4），如示意图所示：其中中上面层混合料设计由科氏沥青技术研究发展中心负责完成。一是防反射裂缝应力吸收层混合料设计试验结果总结。 4 SMA-13 （表面层） 4 AC-16 （中面层） 25 反射裂缝应力吸收层 二
5、环路加铺STRATA应力吸收层后路面结构示意图1材料11 集料的技术要求根据STRATA系统混合料的级配要求，其合成级配应在下列范围内。筛孔尺寸%通过率3/8inch（9.5）100NO.4（4.75）80100NO.8（2.36）6085NO.16（1.18）4070NO.30（600）2555NO.50（300）1535NO.100（150）820NO.200（75）614STRATA层集料的规格及用量见表1,集料的指标见表2.表1 应力吸收层集料规格及大致用量 (石灰岩)筛孔9.54.752.361.180.60.30.150.075510100152.365100302.3610085
6、矿粉75表2 集料试验的指标要求试验项目指 标密度(g/cm)2.5砂当量(%)45棱角性(%)40吸水率(%)31.2 集料的来源和检测由于混合料性能原因,该层集料较细,选择集料时主要考虑棱角性、砂当量、密度、筛分等因素，本次试验的矿料有两个拌和站提供，既北京市公路局第四工程施工处沥青厂和北京市市政沥青厂，试验结果表明，北京市公路局第四工程施工处沥青厂提供的材料在材料规格、砂当量试验结果方面更好一些，考虑设计时间和施工时的质量控制，本次最终采用北京市公路局第四工程施工处沥青厂提供的材料进行到配合比试验时，需要掺加北京市公路局第四工程施工处沥青厂提供的细砂，方可得到比较理想的应力吸收层混合料，
7、并且，其筛漏（2.36料的0.075筛通过率偏高,大比例应用会给拌和楼的温度控制以及混合料生产配比调整生产影响。试验结果见表3。表3 集料编号和来源编号名称产地提供方A5-10石灰岩河北省三河市段甲岭北京市公路局第四工程处B3-5石灰岩河北省三河市段甲岭C筛漏（2.36河北省三河市段甲岭D中沙北京市龙凤山沙石厂E细沙北京市大兴区F矿粉北京市房山区周口店CA5-10石灰岩不详市政处沥青北厂CB3-5石灰岩CC筛漏(2.5吸水率0.47%0.55%1.71%1.31%1.36%40%棱角性46.743%40.145,435注:集料全部采用北京市公路局第四工程处提供的集料4. STRATA混合料性能
8、测试4.1 通过采用最佳用油量拌和混合料进行性能检测,从而确定生产时的质量控制指标。性能试验包括维姆(HVEEM)稳定度试验和BEAM疲劳试验。由于国内无相应的仪器,这两项试验在美国科氏总部试验中心进行。 维姆稳定度是用柔压法制成直径为102mm,高度为64mm的圆拄体试件,在600C保温,置于维姆稳定度仪中,以1.3mm/分的加荷载速度,测定侧向产生水平压力和位置移量.这项试验可以判定沥青混合料的抗塑性变形能力.试验方法参照AASHTO T246或ASTM D-1560. BEAM疲劳试验用于测定混合料在使用地区气候下的抵抗疲劳裂缝的能力.试验方法参照AASHTO TP-8在北京地区试验温度
9、采用150C.一般说来,重交通沥青混合料的弯曲梁抗疲劳破坏数为2000次,聚合物改性沥青为6000次,STRATA试验的指标规定为100000次,本次为二环路设计STRATA的抗疲劳次数大大超过200000次,已经达到了美国所在州地区设立奖励的次数,结果非常理想.试验结果如下:表8 混合料性能验证试验结果试验项目结果指标规定离差HVEEM稳定度(T246,600C)20.318.0BEAM疲劳10HZ,150C(次)200,000+100,000沥青含量%8.87.0+/-0.3空隙率%0.90.5-2.5+/-0.5矿料间隙率%19.216.0+/-1.0沥青吸收率%0.9集料有效密度2.7
10、40集料烧失系数0.234.2 汉堡车辙试验 考虑到STRATA系统在我国尚未进行大范围的应用,为了考察STRATA路面系数对于表面层抗车辙能力是否有影响,用汉堡车辙实验仪地整个路面机构(三层10.5cm)进行抗车辙能力试验,对比路面结构为无反射裂缝应力吸收层的中层和面层结构(8cm),试验条件为500C水浴中运行20,000次.本试验不但可以测定路面结构的的抗车辙能力,同时也测定了混合料的水稳定性.试验结果见下图5、6.结果表明,有反射裂缝应力吸收层的路面结构与原路面结构(无应力吸收层)相比,车辙深度几乎相同,证明反射裂缝应力吸收层对混合料面层的抗车辙能力无任何影响. 从以上图5至8结果可以
11、看出,路面结果加入防反射裂缝应力吸收层后,没有降低路面的抗车辙能力,表面层无水损害发生.并且,在车辙试验进行完毕后,将试件切开发现,变形主要发生在表面层和中面层.分析原因,表面层制件的压实度不够是造成车辙试验的主要原因 ,制件时的压实温度为1600C,计算成型厚度为4cm,实际厚度为4.2cm,因此在施工过程中要进一步提高表面层压实温度,从而提高路面的压实度. 综上所述,本次配合比试验达到了预期目的,验证试验的结果非常理想.达到目标配合比.5 二环路施工及技术建议5.1 反射裂缝应力吸收层施工建议1)反射裂缝应力吸收层施工接缝距水泥板板缝(裂缝和接缝)至少15cm以上.2)反射裂缝应力吸收层施
12、工组织方案:由于本层含油量较高,细料多,摩擦系数低,考虑安全原因,建议反射裂缝应力吸收层施工后尽快施工中面层以上面层,例如第一晚施工反射裂缝应力吸收层,第二晚进行中面层罩面,第三晚进行表面层罩面.如果中面层及表面层不能及时施工,反射裂缝应力吸收层单独开放交通时间不能超过5天,以免出现车辙及安全问题.3)中面层及表面层的施工接缝也应与水泥混凝土裂缝处错开.5.2 二环路中面层及表面层粘结料评价 为了配合二环路的维修工程,本次试验还对二环路中及表面层的粘结料进行了综合评价,评价结果见附表1.面层粘结料的综合评价结果表明面层沥青的低温度较大.根据北京地区的气候条件及分区以及美国STRATA专家的意见
13、,建议中面层及表面层使用PG76-28等级的改性沥青可以在不损失高温性能的情况下增加路面的柔性及回弹性,这对二环路的抗低温开裂缝性能及路面寿命能够起到更加理想的效果.北京科氏技术研究发展中心2002年3月20日附件二1 防反射裂缝应力吸收层施工要求1.1 路面和路基的准备,摊铺反射裂缝吸收层前,路面必须完全清理,清除浮尘、泥土、碎屑及可见水分,大于12mm的接缝应采用不膨胀材料填缝.对于中度或严重的深度裂缝区域,必须做到必要的合缝处理,对于高差相差大于10mm的接缝及1m直径区域高差大于30mm,应事先填补,找平,接缝处高差低于10mm的地方,以高标高为基准调整摊铺厚度,对于水泥混凝土板出现的
14、断板、掉角等破坏,知识设产生明显下沉,裂缝不大于12mm,可不做处理,对于磨光地段,可直接加铺STRATA层,原水泥路面设计的膨胀处可直接灌缝后铺筑沥青混合料,不用特殊设计,填缝料的沥青不可以高出水泥路面,可参考的落锤弯沉指标来判断路面情况,依据雷达检测结果,路基没有掏空或行车时路面无唧泥的情况,可视为原路基没有损坏.考虑二环路工程实际情况,建议按0.1-0.2Lm2喷洒乳化沥青后铺筑防反射裂缝应力吸收层.1.2 气温要求,气温低于100C不得摊铺,雨后24小时内不准施工应力吸收层.1.3 拌和、摊铺与压实:严格按照供货商提供的拌和、卸车、压实温度控制生产,协调好拌和出料、摊铺速度、压实速度之
15、间的关系,本工尺功能要求拌和温度为1750C-1800C,压实温度为1400C-1500C，为防止温度下降速度 过快，运输车辆要有蓬布遮盖。且摊铺现场供料车辆应在3-5辆间。压实操作应紧跟摊铺之后，采用10-16吨静态钢轮压路机，压实密度为最大有效密度的972%，取样时应在摊铺机前的取样处放一张纸，便于取样。1.4 表观压实结束后，路面结构紧密，偶尔有大约0.3m0.3m的拥起是正常的,但太多的隆起则表明混合料不符合技术规范,需查证,由于水泥路面中可能含有水分,岩石后可能出现水泡,在摊铺表面层前刺破水泡或用压路机去除.1.5 开放交通和表面层摊铺,施工后5天之内在反射裂缝吸收层上罩铺表面层,亦
16、可在冷却到600C以下开放交通或罩铺表面层.1.6 应力吸收层已开放交通路段,铺筑罩面层则需接0.08-0.17L/m2洒铺乳化沥青.1.7 1 6 未尽事宜参阅我国沥青混合料施工规范;2. 反射裂缝应力吸收层质量控制.2.1 材料验收,施工前的的所有材料必须经过试验,合格后方可进场.2,2 现场拌和配方经实验验证后方可使用,未经允许的混合料不得用于本工程,现场拌和配方需井技术人员书面修改方可生效,若材料变化,需重新制定新的现场配方.2.3 现场拌和级配与生产配合比 级配间的偏差(水筛)最大如下:筛孔尺寸 最大公差(%)2.36mm 4.00.075mm 1.0级配中天然砂的调整应限制在用量的
17、5%之内,空隙率偏差要小于0.5%,矿料间隙率偏差小于1.0%.沥青含量偏差小于0.3%.2.4 反射裂缝吸收层的平均厚度为25mm,允许有5mm的偏差.2.5 不提倡钻孔取样,施工过程中要配备核子密度仪,施工前应用压实试件对核子密度仪进行校正.四.建议施工设备及检测试验设备 建议主要施工设备采用间歇式拌和机一台,每小时产量大于150吨,计量准确,摊铺机两台,烫平板平直,能自动加热,震动夯实.需要至少两台10吨-16吨钢轮压路机、一台8吨钢轮压路机。大于15吨的自卸汽车8台以上。 试验检测设备:自动控温延度仪、针入度仪、软化点仪、旋转黏仪、控温烘箱3台、控温水浴、旋转压实仪、最大理论密度测定仪
18、、沥青含量测定仪(燃烧法)、标准筛、天平(感量0.01g量程3Kg、感量0.001g量程2Kg、感量0.1g量程10Kg)红外温度计(-204000C). 检测设备：钻芯机（150mm）、透水仪、摩擦系数仪、核子密度仪.附表三STRATA反射裂缝吸收系统保持卡车底盘热干净和喷洒隔离剂,以防止粘附混合料.不能用柴油做隔离剂,因它会影响混合料性能,在路面中产生的问题.冷混合料不易处理,不要接受工厂里面的冷混合料.常规装载混合料温度为150-180.STRATA反射裂缝吸收系统为防止铺路中出现问题,做Strata混合料之前,要把拌和楼里以前遗留的混合料清除干净,尤其是过大的骨料.为防止泵出现问题,导
19、管上筛目必须小于 Strata先茶馆内配合比要保证达到目标配合比质量控制指标.为达到最好的拌和放置和压实效果,常规的拌和温度为150-180.Strata防反射裂缝应力吸收层粘结料要在足够的温度下储存,这样在热拌厂容易处理,但不应超过188,否则聚合物分解.如果Strata液粘结料储存超过三天以上,则要降低温度以避免损坏聚合物改性沥青性能.STRATA反射裂缝吸收系统在摊铺机和工具上喷洒隔离剂以防粘结混合料,低于93混合料会阻塞摊铺机,因此不要接受,根据沥青的不同,常规摊铺机摊铺温度为138-177.177以上混合料可能导致摊铺机后面混合料出现推挤.138以上混合料可能导致摊铺机后面混合料出现
20、开裂.纵向的接缝应该重叠互搭,重叠宽度最少15cm,在现有的接缝上直接施工接缝将产生裂缝和水损害.要清除摊铺机前面的所有的卡车溢洒的Strata混合料.尽可能避免手工作业,这种做法会带来很大困难.在铺路时,应把Strata混合料铺筑在摊铺机前面路面变形大于2cm深度的地方.Strata反射裂缝吸收系统压路机司机工作指南只有静力的钢轮压路机能够给Strata好的压实,不要打开震动器.在水罐中放入1-2杯的纤维软化剂(柔性的)可防止粘轮.要密切注意罐里的水位以防溢出.第一个压路机尽可能地靠近摊铺机,然而,如果混合料有开裂现象,压路机应该退回直到开裂停止.经4-5此碾压能够达到常规的足够的密度.遵守
21、本只嫩施工,很容易达到想要的密度.在8293时停止碾压.Strata反射裂缝吸收系统实验室工作指南确定沥青含量最好采用燃烧炉方式来确定Strata混合料的沥青含量.如果采用溶解抽取法,高的沥青含量会导致工时延长.生产之前,应对工程上使用的燃烧炉进行校准,特别是沥青含量和0.075mm矿粉通过率.最大理论密度(Gmm)松混合料可能不容易掰碎.因此,在混合料冷却前,把它大面积地铺开并不断搅动,以避免结块.用真空法测定Gmm,测定时真空泵抽真空15分钟,同时使用摇动器,但每分3钟仍需人工手摇一次,这个材料会给出非常准确的结果.样品压实混合料和试模要在特定的压实温度下完成.模子至少要加热2小时.附件四
22、反射裂缝吸收层-类型 1.0 概述,这份技术规范包含了生产和摊铺反射裂缝吸收沥青混合料的原料和施工要求,并符合施工规范,等级要求和由技术人员确定的或平面图上的典型横断面.反射裂缝吸收层是一种高弹性不渗透的热拌和屋,专为减少波特兰水泥混凝土(PCC)路面的反射裂缝饿设计.反射裂缝吸收层可以用传统的摊铺机和压路机直接摊铺在水泥混凝土路面上,反射裂缝吸收层上应罩一层热拌和沥青(HMA)罩面.1.1 反射裂缝吸收沥青混合料是一种高等级高弹性的聚合物改性沥青混合料,反射裂缝吸收沥青混合料应达到3.4.1中对沥青混凝土的要求.2,0 原料.所有材料均应符合以下技术规范.2.1 沥青粘结料,沥青粘结料应符合
23、AASHTOPG70或更高的高温性能等级以及性能等级-28或更低的低温性能等级的要求以达到3.4.1中维姆稳定性和弯曲梁和疲劳试验的双重要求.另外,沥青粘结料应符合以下条件:试 验 标 准旋转薄膜烘箱弹性恢复,ASTM D60884 sec.6.2 45%minmum25分离试验,ASTM D5976 sec6.1 最大差别6,48小时后2.2 混合骨料,混合的骨料可包含天然的砂子、粉碎的细砂和筛屑,混合后骨料应符合以下要求.2.21 级配.组合级配应在下列范围之内.筛孔尺寸 %通过率3/8inch(9.5mm) 100NO.4(4.75mm) 80-100NO.8(2.36mm) 60-85
24、NO.16(1.18mm) 40-70NO.30(600um) 25-55NO.50(300um) 15-35NO.100(150um) 8-20NO.200(75um) 6-142.2.2 集料规格应力吸收层集料规格及大致用量(石灰岩) 表1筛孔9.54.752.361.180.60.30.150.075510100152.365100302.3610085矿粉75集料试验的指标要求 表2试验项目指 标密度(g/cm3)2.5砂当量(%)45棱角性(%)40吸收率(%)70软 化 点()65延度(5cm/min 5 cm)50溶 解 度(%)99粘 度(135)230弹性恢复(RTFO,25
25、)70%离 析(48h)30针入度比(25 %)60附件六集料性能指标要求毛体积比重2.5吸水率40%棱角性3.5混合料性能验证试验结果试 验 项 目指 标规定离差HVEEM稳定度(T246.60)18.0EBAM疲劳10Hz,15(次)100,000沥青含量%7.0+/-0.3空隙率%0.5-2.5+/-0.5矿料间隙率%16.0+/-1.0工程开竣工日期：开工日期：2002年2月8日竣工日期：2002年9月8日三、 施工过程：本工程自中标之日起，着手精干项目部的建立和选址，组织大量的人力进行主辅路现况及交通情况的调查，为主要技术指标的确定和交通方案的进一步完善提供第一手资料及实际施工打下了
26、坚实的基础。项目经理部建立了完善的质量保证体系，责任落实到人，并着手编制施工组织设计，同时参照业主及总监办联合下发的监理程序严格过程管理，以保证在每道工序符合要求的同时项目部的质量管理也有所提高。施工之前组织所有施工人员认真学习设计图纸、技术规范，以及相关的操作规程和验收标准。施工过程之中严格遵守监理程序，认真听取监理工程师的意见，接受监理工程师的指导；加强测量复核的管理工作，对重要轴线、水准点高程定期进行复核，以保证工程结构物的线位、尺寸准确无误；积极开展TQC管理活动，对可能出现的问题制定改进措施，加强成品的保护。由于市中心区大部分交通都要依靠二环路进行快速集散与分流，二环路的作用十分重要
27、，道路施工与交通疏导的矛盾十分突出，只能采取夜间施工进行本标段的道路改造。本工程分为两个施工阶段，即主路施工阶段和辅路施工及收尾阶段。施工中按照核算过的清单数量，制订并落实材料、构件采购计划，履行分包报批程序，完善机械设备使用计划，制定详尽的分项工程施工方案，并协同监理进行分项工程工期和工序质量的动态管理。针对本工程的施工难点，如砼路面的铣刨、砼板缝处理（灌TEPCO胶）、中央防撞隔离墩的砌筑、应力吸收层strata的摊铺、玻纤格栅的铺设、检查井井周加固、底层面层平整度的控制以及伸缩缝的施工，成立了技术攻关小组，制定出详尽的技术措施和施工方案，并进行相关技能的培训，以确保施工的顺利进行。为了改
28、善现况交通状况，延长路面使用年限，二环路改造工程使用了大量的新材料、新技术，如砼路面铣刨、泰国产TEPCO胶、美国strata应力吸收层技术、非接触均衡梁沥青砼摊铺技术。五、工程质量评价：由于施工前建立了完善的质量控制体系，施工中严把进料关，实际操作中加强了自检，驻地监理随时进行工序、分项、部位质量验收和原材料成品、半成品检验，采取有效的控制办法，总体质量得到了较好的动态控制：各工序隐蔽工程验收一次合格率100%，混凝土强度合格率100%，结构物内坚外美，沥青混凝土颜色一致，路面平整度（值），主路小于1.0，辅路小于1.2。整个工程均满足市政工程质量检验评定标准及合同要求。本工程合格率为100%，达到北京市市政道路工程质量检验标准的优良级工程。六、其它应说明的问题：本标段辅路10+50012+150段不在此次设计改造范围之内，待东直门交通枢纽工程一并完成。五、总结 在公联公司及二环路指挥部与总监办的领导下及驻地监理监督指导下，在交管局等有关部门大力支持下，我们圆满出色地完成了二环路道路改造工程3#合同段，为首都基础设施建设做出应有的贡献，为2008年奥运会顺利召开打下坚实的物质基础，为党的十六大