橡膠瀝青在新疆地區(qū)可行性分析

朱苗苗，馮立群

（1.新疆大學(xué) 建筑工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊830047 2.新疆交通科學(xué)研究院，新疆 烏魯木齊830000）

自上世紀90年代以來，隨著我國對瀝青路面認識的深入以及對瀝青混合料路用性能的掌握，橡膠瀝青技術(shù)已日臻成熟，其優(yōu)異的路用性能也不斷地在實踐中得到證明，為新疆地區(qū)瀝青路面所面臨的技術(shù)難題提供了解決辦法。

1 研究背景

在高速公路的路面結(jié)構(gòu)中，瀝青路面以行車平穩(wěn)舒適、連續(xù)性好、噪音小、抗震性好、開放交通早及維修方便等優(yōu)點在我國得到廣泛應(yīng)用。我國瀝青路面修筑水平雖然大幅度提高，但是不少高速公路的瀝青路面使用不久便出現(xiàn)各類病害，其中氣候因素是影響瀝青路面使用性能的主要因素。

新疆屬于典型的大陸性干旱氣候，冬季長而寒冷，夏季短而炎熱，春秋季氣候變化劇烈，冷熱懸殊，最熱月和最冷月地面溫差相差100℃以上。年溫差一般40℃以上，最大日溫差20℃～30℃。降水量北多南少，西多東少。新疆地區(qū)瀝青路面主要病害:夏季溫度高、紫外線強易產(chǎn)生車轍；冬季溫度低且溫差大易產(chǎn)生溫縮裂縫。由于新疆冬季時間長降雪量大，當(dāng)融雪從裂縫處不斷進入路面后，破壞路面結(jié)構(gòu)，在行車荷載的作用下，產(chǎn)生縱向裂縫，進而出現(xiàn)龜裂、坑槽和路面沉降等不良現(xiàn)象。橡膠瀝青路面具有抗裂性強、耐老化、耐久性優(yōu)良等特點，同時橡膠瀝青路面比普通瀝青路面的面層薄，對減少路面車轍有一定的作用，并且橡膠瀝青技術(shù)有非常好的經(jīng)濟性，適合道路路面施工使用。

新疆地區(qū)計劃將用15年時間建設(shè)“三橫二縱二環(huán)八通道”干線公路網(wǎng)，預(yù)計到2020年，新疆公路網(wǎng)通車總里程將達到15萬km，是2000年總里程的近1倍。以此為前提在新疆地區(qū)引入橡膠瀝青技術(shù)具有很大的應(yīng)用前景。

2 橡膠瀝青特點及發(fā)展

2.1 橡膠瀝青概述

橡膠瀝青由普通瀝青和廢舊輪胎橡膠粉末均勻拌合成粘結(jié)料，其中橡膠粉的含量不低于15%，同時橡膠顆粒與高溫瀝青攪拌混合充分溶脹后方可使用。

2.2 橡膠瀝青混合料制備方法

橡膠瀝青混合料的常規(guī)制備方法分為干法和濕法。干法是將劑量為瀝青混合料2%～3%的廢橡膠粉噴入正在攪拌的熱瀝青容器中，攪拌20min即成為橡膠瀝青混合料。干法生產(chǎn)的混合料高溫穩(wěn)定性好，適用于攤鋪公路的中面層及下面層，提高瀝青路面的抗高溫變形能力。所謂濕法，是將廢橡膠粉按比例（膠粉用量一般是瀝青總量的10%～20%）投入到180～200℃的瀝青中攪拌1h以上，再進入膠體磨或高速剪切乳化機中加工處理，使廢橡膠粉在加工過程中得到進一步的粉碎和溶脹。濕法生產(chǎn)的混合料在低溫抗裂、抗水損壞以及降低行車噪聲等方面具有明顯優(yōu)勢，主要用于上面層瀝青混合料、防水粘結(jié)層和應(yīng)力吸收層等。因此，在使用橡膠瀝青混合料時，應(yīng)根據(jù)不同的使用目的，采用不同的生產(chǎn)工藝，充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢。

2.3 橡膠瀝青混合料的特點

《新疆瀝青路面氣候分區(qū)圖》根據(jù)氣候綜合影響系數(shù)的數(shù)值區(qū)間將新疆分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個氣候區(qū)，即水穩(wěn)及凍穩(wěn)區(qū)、低溫抗裂區(qū)、高低溫過渡區(qū)、高溫抗車轍區(qū)。經(jīng)過近三十年的發(fā)展，橡膠瀝青作為路面材料得到認同和應(yīng)用，其特性表現(xiàn)在:

1）橡膠瀝青混合料優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性等特點，彌補普通瀝青混合料的不足。

2）在瀝青混合料中摻加廢胎膠粉后，瀝青面層的厚度可減薄30%～70%，當(dāng)瀝青結(jié)構(gòu)層中使用橡膠瀝青的應(yīng)力吸收中間層時，厚度可進一步減薄。

3）在低溫高寒地區(qū)，橡膠瀝青自動除冰路面，能滿足新疆大部地區(qū)冬季路面除雪需要。

4）采用橡膠瀝青后，瀝青路面的行車噪聲降低3～8dB，相當(dāng)于交通量減少30%～50%。

5）更鮮明的標線色差，增加行車安全性。

2.4 橡膠瀝青發(fā)展現(xiàn)狀

我國橡膠改性瀝青及混合料的研究始于20世紀80年代，經(jīng)過30年發(fā)展，我國橡膠瀝青技術(shù)逐漸形成，以廢膠粉為原材料的橡膠改性瀝青在公路和城市道路建設(shè)、養(yǎng)護中的應(yīng)用逐步開展，并在北京市、四川省、江蘇省、河北省、廣東省等省市開展大規(guī)模實體工程。目前，橡膠瀝青混合料在新疆地區(qū)的使用尚處起步階段。2009年，在國道216線甘河子收費站段鋪筑約3.0km橡膠瀝青路面，目前使用性能良好；2013年在國道314線疏附縣過境段鋪筑約500m“白加黑”橡膠瀝青路面等。

3 橡膠瀝青應(yīng)用

1）防水粘結(jié)層。橡膠瀝青砂膠是一種由橡膠瀝青結(jié)合料、細集料和礦粉按一定比例配制而成的一種瀝青混合料，其瀝青含量高、礦粉多、混合料高溫時呈流動狀態(tài)、冷卻后非常密實、空隙率極低、變形能力強，因此一般將其用于橋面或者路面的防水粘結(jié)。

2）橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。橡膠瀝青應(yīng)力吸收層由橡膠瀝青膠結(jié)料、單粒徑集料組成的應(yīng)力吸收薄膜夾層對減緩反射裂縫的產(chǎn)生與擴展有明顯的效果，可使半剛性基層或舊路面裂縫處相對位移產(chǎn)生的應(yīng)力傳到罩面層時大為減少，降低應(yīng)力強度因子，從而達到延緩反射裂縫產(chǎn)生的目的。

3）低噪音路面。橡膠瀝青開級配磨耗層（RAOGFC）和橡膠瀝青斷級配瀝青混凝土（RAC）都具有良好的吸音降噪效果，與普通路面相比，可以顯著降低噪音，其中，RA－OGFC比RAC的降噪效果更好。

4）排水路面。橡膠瀝青開級配磨耗層（RAOGFC）孔隙率大，利于路面排水，且因其具有較厚的橡膠瀝青膜，提高瀝青的抗剝落和抗老化能力。

5）高抗裂、抗滑性路面。橡膠瀝青斷級配混凝土（RAC）能夠提供耐久的、柔韌的路面，具有較強的抗反射裂縫、抗車轍、抗老化性能，由斷級配形成的構(gòu)造深度使路面具有良好的抗滑性能，降低噪音，斷級配混合料構(gòu)造深度大，抗疲勞和抗裂性能好。

4 橡膠瀝青路面經(jīng)濟性分析

橡膠瀝青路面經(jīng)濟性可從兩個方面進行分析:一是單純從橡膠瀝青或混合料的材料成本測算，分析混合料的單價；二是經(jīng)過多年的使用，考慮建設(shè)成本、運營成本和養(yǎng)護成本進行全壽命的技術(shù)經(jīng)濟分析。

由于橡膠瀝青混合料拌和工藝、攤鋪碾壓工藝與SBS改性SMA基本一致，因此加工成本和施工成本基本相當(dāng)。但在評估路面綜合造價時，應(yīng)將橡膠瀝青混合料的性能效應(yīng)—減薄厚度考慮在內(nèi)。美國和南非的研究經(jīng)驗表明，使用橡膠瀝青混合料和使用橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，從路面結(jié)構(gòu)承載力和抗反射裂縫角度可以減薄路面結(jié)構(gòu)的厚度。

白改黑路面結(jié)構(gòu)中，一般采用下面層6cm＋上面層4cm，而且一般上面層采用改性瀝青，水泥混凝土與瀝青混合料鋪裝層之間設(shè)置抗反射裂縫層。橡膠瀝青路面結(jié)構(gòu)一般采用下面層1cm＋上面層4。5cm橡膠瀝青混合料結(jié)構(gòu)的耐久性可以與10 cm改性瀝青混合料結(jié)構(gòu)相媲美，甚至耐久性更好。橡膠瀝青路面用于新建路面時，其造價比常規(guī)路面降低10%；而用于“白改黑”路面時，造價降低至少40%。此外，如果考慮減少一層瀝青混合料的攤鋪，可縮短瀝青面層施工工期近1／3，所帶來的社會效益和經(jīng)濟效益將更加顯著。

5 結(jié) 論

新疆干旱荒漠地區(qū)環(huán)境條件對瀝青路面提出很高要求。同時，多年的研究結(jié)果和工程實踐表明:橡膠瀝青路面優(yōu)異的路用性能在很大程度上彌補了普通瀝青路面的不足，故其在新疆地區(qū)的應(yīng)用和發(fā)展是大有可為的。

應(yīng)該注意到，橡膠瀝青混合料在內(nèi)地的應(yīng)用已經(jīng)開始，但在新疆還剛剛起步，故目前尚有一些因素制約著橡膠瀝青在新疆的推廣，主要表現(xiàn)在:

1）新疆特殊的地理氣候環(huán)境與內(nèi)地有很大的區(qū)別，但是缺少相關(guān)的適合新疆大溫差條件下橡膠瀝青的指導(dǎo)性文件，使得橡膠瀝青在新疆的推廣應(yīng)用受到一定影響。

2）橡膠瀝青與普通瀝青或改性瀝青有著很多本質(zhì)上的不同，因此在對橡膠瀝青進行實驗室評估時，如何獲得滿足新疆地區(qū)氣候條件要求的不同橡膠瀝青，在評價指標標準方面有著一定差異，需要通過大量試驗和路用性能研究來解決。

［1］王旭東，李美江，陸凱，等.橡膠瀝青及混合料設(shè)計施工技術(shù)指南［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［2］張永滿，趙慧麗，嚴占友，等.氣候條件對瀝青路面路用性能的影響［J］.中南公路工程，2006（3）:143－145.

［3］王顯赫，陳發(fā)明.新疆瀝青路面反射裂縫病例分析及防治［J］.交通科技與經(jīng)濟，2013，15（2）:4－6.

［4］劉俊燕.新疆干線公路網(wǎng)布局規(guī)劃研究［D］.烏魯木齊:新疆大學(xué)，2009

［5］JTG D50－2006公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2006.

［6］孫寶鋒.橡膠顆粒除冰雪瀝青混合料設(shè)計與施工工藝研究［D］.西安:長安大學(xué)，2011.

［7］曹荷紅，任福田.橡膠粉瀝青路面的降噪特性分析［J］.北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007（5）:445－458.