橡膠改性瀝青在G311公路工程中的應用研究

付錄平

（平頂山市公路交通勘察設計院，河南平頂山 467000）

橡膠改性瀝青在G311公路工程中的應用研究

付錄平

（平頂山市公路交通勘察設計院，河南平頂山 467000）

G311徐西線魯山縣八里倉至堯山鎮(zhèn)段改建工程位于平頂山市魯山縣境內(nèi)，是魯山縣通往西部山區(qū)的唯一干線公路，也是一條重要的旅游道路，河南省平頂山市重點交通基礎建設項目。由于大型運輸車輛超載，普通瀝青路面難以承載密集的車流沖擊。致使普通的瀝青道路易產(chǎn)生坑槽、開裂以及車轍破壞。利用瀝青與廢舊輪胎的化學作用，將橡膠粉其融合到瀝青中可改善瀝青抗高溫、抗老化、抗疲勞等性能。廢舊輪胎既是一種固體廢棄物，同時也是一種再生資源，橡膠改性瀝青技術(shù)是廢舊資源循環(huán)再生利用的可持續(xù)發(fā)展之路。

橡膠改性瀝青；SBS改性瀝青；70#基質(zhì)瀝青；瀝青性能比對實驗；工程應用

1　G311工程概況

G311工程起點位于魯山縣八里倉，與S242廟洪線交叉口（起點樁號K497+322），向西經(jīng)庫區(qū)鄉(xiāng)、下湯、中湯、趙村、馬公店、堯山鎮(zhèn)、止于堯山鎮(zhèn)橋（終點樁號K551+511），全長54.189 km。道路等級為二級公路，設計時速60 km／h，路基寬12 m，路面寬10.5 m。

K497+322段路面結(jié)構(gòu)設計為：路面結(jié)構(gòu)自上而下依次為：4 cm厚橡膠瀝青混凝土（AC-13）+ 5 cm厚中粒式橡膠瀝青混凝土（AC-20C）+ 0.6 cm乳化瀝青封層+36 cm厚抗裂型水泥穩(wěn)定碎石+平均100 cm卵礫石地基處理+土基；K551 +511段原路加鋪：4 cm厚橡膠瀝青混凝土（AC-13）+5 cm厚中粒式橡膠瀝青混凝土（AC-20C）+0.6 cm乳化瀝青封層+平均20 cm厚抗裂型水泥穩(wěn)定碎石補強調(diào)平層+原水泥路面。通過對瀝青改性劑采用輕度氧化加工，使瀝青的性能得到改善，進而作為高等級公路中的建筑材料廣泛使用。

2　橡膠改性瀝青的性能比對實驗

瀝青性能實驗從G311徐西線起點樁號K497 +322段開始，在樁號K551+511終端結(jié)束，全長54.189 km。該實驗在相同環(huán)境條件下，對70號基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青、橡膠瀝青三種瀝青的性能進行研究。

2.1三種瀝青粘性比對

研究發(fā)現(xiàn)瀝青加入橡膠粉后可明顯增加前粘性，從而提高其穩(wěn)定性。表1為三種瀝青不同粘性指標比對。

表1　粘性指標比對

從表1中可明顯看出橡膠粉吸收瀝青中的輕質(zhì)油份，橡膠瀝青變稠，粘度變高。K497+322段橡膠粉摻入瀝青中，橡膠瀝青在60℃時粘度達到3 080 Pa·s，粘性提高了10多倍，增加瀝青與石料間強度及增加膠結(jié)料的粘度，達到路面抗老化和低溫抗裂目的。直接拉伸實驗測試顯示兩個性能非常突出如表2所示。

表2　直接拉伸試驗

2.2三種瀝青拉伸比對

表2拉伸試驗數(shù)據(jù)顯示，橡膠瀝青的斷裂變形為4.05E-3，斷裂變形比70#基質(zhì)瀝青與SBS改性瀝青高50%。橡膠瀝青最大變形1.382%，斷裂能力4.05E-3／j；SBS改性瀝青最大變形0.722%，斷裂能力2.18E-3／j。雖然SBS改性瀝青相與橡膠瀝青加勁結(jié)構(gòu)有一定的差距（見表2），但是廢膠粉的低溫性能、水穩(wěn)定性非常突出，使得改性瀝青的低溫柔性和抗裂能力非常強。

2.3三種瀝青抗車轍比對

實驗瀝青混合料受到水侵蝕后產(chǎn)生坑槽、瀝青膜剝離、松散等破壞。通過瀝青抗車轍試驗，研究橡膠改性瀝結(jié)合料穩(wěn)定性。實驗在G311路面進行。車轍試驗還是能夠體現(xiàn)出橡膠瀝青的抗車轍性能。如表3所示的瀝青混合料車轍的試驗比對。

表3　瀝青混合料車輪試驗

從表3中可以看出橡膠瀝青與SBS改性瀝青混合料動穩(wěn)定度較高，由于大量廢輪胎膠粉的加入，不僅為瀝青增加了抗老化、防氧化和熱穩(wěn)定性，且SBS改性瀝青與橡膠瀝青相對變形分別為4.4%和5.6%，而70號基質(zhì)瀝青的相對變形11.8%，動穩(wěn)定度1 340／（次mm）則低。實驗得出橡膠溶解在瀝青中產(chǎn)生化學反應，使瀝青的溫度敏感性降低，改善瀝青的路用性能，使公路的耐高溫穩(wěn)定性加強。實驗K551+511段通過膠輪壓路機進行的多次碾壓，在行車荷載的碾壓情況下仍形成更好的瀝青碎石面層。

3　SBS改性瀝青路面工程應用

SBS改性瀝青在G311工程應用較廣，橡膠瀝青作為一種改性瀝青，在G311路面應用中起到降低路面噪音、減薄瀝青路面厚度、延緩反射裂縫及抵抗不良氣候的作用。SBS改性瀝青表1、表2、表3的實驗表明：添加改性劑可以改善瀝青與集料之間的粘結(jié)情況，降低瀝青路面水損害發(fā)生的機率，提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

3.1橡膠改性瀝青抗裂縫、防水效果良好

橡膠改性瀝青的應用技術(shù)及效果在公路路面工程中得到不斷完善。G311路面設計了4 cm厚橡膠瀝青混凝土（AC-13）+5 cm厚中粒式橡膠瀝青混凝土（AC-20C）+0.6 cm乳化瀝青封層+平均20 cm厚抗裂型水泥穩(wěn)定碎石，以提高瀝青路面材料的穩(wěn)定性能。通過實踐觀察，橡膠改性瀝青混凝土面層鋪筑后，土工格柵的拉伸強度為30～100 kN／m，土工織物的拉伸強度為20～50 kN／m，抗彎拉及抗剪能力低，與其他路段相比比路面外觀指標更好，路面低溫柔性和抗裂能力尤為突出。

3.2橡膠改性瀝青路面粘結(jié)力、穩(wěn)定性效果好

改性瀝青是瀝青和橡膠與之相應添加劑組成的混合料，橡膠粉（改性）+瀝青拌和可以增加瀝青與集料之間的粘結(jié)力，改善瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。橡膠改性瀝青路面粘結(jié)效果好，在G311路面工程應用中，對路面整體承載力均有很大的提高。相關(guān)研究表明，G311路面通過膠輪壓路機15t進行次5碾壓，壓路機的碾壓速度小于2.5m／s，在行車荷載的碾壓情況下形成了更好的瀝青碎石面層。鑒于輪胎橡膠優(yōu)異的彈性也在較大的溫度區(qū)間為瀝青路面提供了柔性以及耐疲勞和抗裂紋能力，因此該項技術(shù)已經(jīng)廣泛的應用到了G311公路路面的施工建設。另外，該改性瀝青混合料成功在許平南公路，平頂山縣鄉(xiāng)公路路面維修工程中應用，均取得良好效果。

3.3橡膠改性瀝青路面造價低，減小噪音的效果好

橡膠瀝青作為一種改性瀝青，由于其具有很高的高彈性能，很大程度上減少路面行車噪音，當行車時速在50～100 km，SBS改性瀝青的路面噪音將降低3～8分貝，吸收噪聲的能力更強。橡膠瀝青運用于公路路面上具有一定的經(jīng)濟效益與環(huán)保效益，與傳統(tǒng)普通瀝青相比可大大降低材料成本，橡膠瀝青路面可提高路面使用壽命1～3倍，延長公路路面的使用年限，相對較于路面重修的成本就更具經(jīng)濟優(yōu)勢。

4　結(jié)束語

橡膠改性瀝青在G311路面工程中的研究發(fā)現(xiàn)，橡膠改性瀝青作為吸收層用于抗裂縫、防水及粘接等，其改性效果大大高于其他改性瀝青。G311路面實驗和應用數(shù)據(jù)表明，使用的橡膠改性瀝青鋪設封層技術(shù)，可承受較大的拉應力，解決了長期困擾公路運行的裂縫防水問題。因此該項技術(shù)應用到G311公路路面建設中，不僅可解決廢舊輪胎造成的社會環(huán)境壓力，還能提高公路建設的成本及公路使用年限，并且行車噪音明顯減小，行車舒適性提高。因此，推廣使用橡膠改性瀝青在公路路面工程的應用，可以更好的服務公路建設，提高公路質(zhì)量。

［1］ 白楊.橡膠瀝青技術(shù)在高速公路路面中的應用研究［D］.哈爾濱工業(yè)大學，2013.

［2］ 朱棟.橡膠瀝青在路面養(yǎng)護工程中的應用技術(shù)研究［D］.長安大學，2014.

［3］ 喬鈞.橡膠瀝青同步碎石封層施工方案探討［J］.山西建筑，2013，39（6）：118-120.

［4］ 呂大偉.高速公路水泥混凝土路面加鋪瀝青層綜合技術(shù)研究［D］.長安大學，2014.

U416.217

C

1008-3383（2016）10-0010-02

2016-02-24

付錄平（1981-），河南魯山人，本科，研究方向：公路工程橋涵設計及概預算編制。