高速公路橡膠瀝青面層施工要點(diǎn)控制

曹 建 峰

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

在我國高速公路施工中，SBS改性瀝青是最常用的結(jié)合料。近年來，隨著廢胎膠粉在瀝青及瀝青混合料中的發(fā)展及應(yīng)用，使用廢舊膠粉瀝青進(jìn)行公路建設(shè)得到了廣泛重視，能減少廢輪胎污染和實(shí)現(xiàn)資源再生利用，同時(shí)改善瀝青路面的使用性能，降低建設(shè)成本。

橡膠瀝青作為一種新型路面材料，使用廢舊輪胎加工成的橡膠粉作為摻料進(jìn)行制備，是解決廢舊輪胎堆積的“黑色污染”的一種有效途徑。將其作為混合料的粘結(jié)料使用，具有不輸于SBS改性瀝青混合料的穩(wěn)定性和耐久性，作為路面時(shí)的路用性能顯著。廢舊橡膠粉改性瀝青的價(jià)格遠(yuǎn)低于SBS改性瀝青，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。將其作為路面結(jié)構(gòu)層使用，可有效延長路面壽命、延緩反射裂縫、減輕行車噪聲。

1 橡膠瀝青

橡膠瀝青是由將橡膠粉及添加劑加入到熱瀝青中進(jìn)行充分溶脹后制成，要求膠粉與高溫瀝青進(jìn)行接觸及均勻拌和，以確保膠粉顆粒體積充分膨脹。橡膠瀝青的應(yīng)用范圍廣泛，在路面面層、應(yīng)力吸收層及罩面層施工中均可使用。

按照制備工藝的不同，橡膠瀝青混合料可分為干法和濕法兩種類型。在干法工藝下，在高溫石料中直接加入橡膠粉干拌后，再將基質(zhì)瀝青噴入進(jìn)行均勻拌和制備成瀝青混合料。在濕拌工藝下，將橡膠粉摻入基質(zhì)熱瀝青進(jìn)行充分溶脹后，加入石料進(jìn)行均勻拌和制備成瀝青混合料，與改性瀝青具有相同的使用方法。

橡膠瀝青混合料適用于瀝青路面各結(jié)構(gòu)層位，根據(jù)濕法和干法混合料具有的不同性能，濕法工藝下的橡膠瀝青混合料一般是作為路面表層使用，干法工藝下的橡膠瀝青混合料作為中下面層使用較多。在超重軸載的使用環(huán)境下采用橡膠瀝青混凝土路面，對(duì)發(fā)揮其顯著的路面承載性能十分有利。

橡膠瀝青是一種性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)防水、粘結(jié)材料。研究表明，在路面施工中作為面層混合料的粘結(jié)料使用，堅(jiān)持嚴(yán)格規(guī)范施工，在避免出現(xiàn)施工質(zhì)量的前提下，橡膠瀝青路面發(fā)生的水損壞現(xiàn)象要明顯低于普通瀝青路面。同時(shí)，在瀝青混合料中加入適量橡膠粉，對(duì)降低行車噪聲效果顯著；能顯著改善路面抗裂性能，尤其是低溫抗裂性能，減少路面反射裂縫；雖然混合料模量等強(qiáng)度指標(biāo)有較大幅度下降，但其抗疲勞性能卻顯著增加，使得路面的承載性能得到顯著提升。

在路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)中，在具有相同路面性能指標(biāo)的前提下，采用橡膠瀝青作為粘結(jié)料使用時(shí)，可將路面厚度比傳統(tǒng)瀝青混凝土路面減薄30%。當(dāng)在路面機(jī)構(gòu)層中設(shè)置有橡膠瀝青應(yīng)力吸收層時(shí)，還可以進(jìn)一步減薄路面厚度。

2 原材料質(zhì)量

橡膠瀝青混凝土可采用密實(shí)型級(jí)配，也可采用開級(jí)配。在施工中，原材料是確保路面施工質(zhì)量的基礎(chǔ)，須嚴(yán)格做好原材料質(zhì)量控制。

1)橡膠粉。宜選擇天然膠含量較高的子午線胎或斜交胎加工而成的橡膠粉，細(xì)度控制在40目～60目范圍內(nèi)。

在混合料設(shè)計(jì)中，橡膠粉摻量越高，橡膠瀝青粘度增大，混合料的路用性能越好，施工和易性降低，膠粉摻量須合理控制，一般控制在瀝青質(zhì)量的20%～30%(外摻)。

橡膠顆粒的細(xì)度不同，具有的功能也就不同。在選擇采用的橡膠顆粒粒徑時(shí)，應(yīng)綜合考慮路面設(shè)計(jì)要求、混合料性能等因素合理確定。

2)基質(zhì)瀝青宜采用飽和分、芳香分等輕質(zhì)油分含量較高基質(zhì)瀝青，一般選用重交通瀝青70號(hào)和90號(hào)。

3)碎石。一般瀝青混凝土選用的碎石均可。當(dāng)橡膠瀝青混凝土應(yīng)用于高速公路時(shí)，針片狀含量需小于15%。

3 施工工序要點(diǎn)

在我國一些橡膠瀝青面層施工中，認(rèn)為橡膠瀝青與SBS改性瀝青沒有差異。采用通常的SBS改性瀝青混合料施工方法進(jìn)行橡膠瀝青混合料的施工質(zhì)量控制，一些路面在投入使用后不久就發(fā)生了松散或剝落。開展的一項(xiàng)研究表明，基本上90%以上的橡膠瀝青路面早期破壞是由于施工不當(dāng)導(dǎo)致的。

為保證橡膠瀝青路面質(zhì)量，應(yīng)采取有效措施，做好各工序的質(zhì)量控制。在本文中，筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，以某施工現(xiàn)場采用的濕法橡膠瀝青混合料為例，介紹了采用橡膠瀝青路面施工中的拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等關(guān)鍵工序要點(diǎn)，以期借鑒。

3.1 混合料生產(chǎn)

橡膠瀝青生產(chǎn)采用現(xiàn)場加工方式。為確保橡膠瀝青制備質(zhì)量，其生產(chǎn)過程應(yīng)做到全過程電腦自動(dòng)控制。橡膠瀝青性能受原材料質(zhì)量、生產(chǎn)工藝等因素的影響很大，須采取有效措施進(jìn)行全制備過程的監(jiān)測(cè)，將人為因素影響降至最低。

在橡膠瀝青制備過程中，在添加橡膠粉時(shí)，可一起摻入一定量的橡膠類材料(要求天然膠量含量須達(dá)到一定要求)或輕質(zhì)油分進(jìn)行均勻拌和，可使得橡膠瀝青的部分性能得到顯著提升。添加劑摻量一般控制在混合料質(zhì)量的1%～2%。

采用間歇式拌和設(shè)備進(jìn)行混合料生產(chǎn)。通過試拌試鋪合理確定混合料拌和時(shí)間，一般要求每盤混合料的生產(chǎn)時(shí)間不少于50 s～60 s，其中干拌時(shí)間不少于15 s～20 s。

重視混合料各工序的溫度控制。要求將集料加溫溫度按190 ℃～200 ℃進(jìn)行控制，橡膠瀝青溫度按180 ℃～195 ℃進(jìn)行控制，混合料出料溫度要求不得低于180 ℃，對(duì)于超過210 ℃的混合料予以廢棄。

3.2 混合料運(yùn)輸

橡膠瀝青混合料應(yīng)即拌即用，不宜長時(shí)間貯存。如需臨時(shí)存儲(chǔ)的，應(yīng)降低溫度到160 ℃存儲(chǔ)，時(shí)間不超過3 d。

用于運(yùn)輸橡膠瀝青熱拌混合料的運(yùn)輸車，為避免混合料粘結(jié)，每次運(yùn)料后須清掃干凈，裝料前在車廂底板涂抹隔離劑，不得在車廂底板積聚。運(yùn)輸車行進(jìn)過程中，須勻速行駛，嚴(yán)禁急剎車和急轉(zhuǎn)彎。運(yùn)至施工現(xiàn)場的混合料和易性應(yīng)良好。

裝料時(shí)，為減少混合料離析，前后多次移動(dòng)運(yùn)料車位置，平衡裝料。除非運(yùn)距特短，否則運(yùn)輸車必須加蓋篷布保溫，避免出現(xiàn)硬殼結(jié)塊等現(xiàn)象。

要求運(yùn)至施工現(xiàn)場的混合料溫度不低于170 ℃，須根據(jù)施工現(xiàn)場氣溫合理進(jìn)行變化調(diào)節(jié)。

3.3 混合料攤鋪

在進(jìn)行正式攤鋪前，須對(duì)平整壓實(shí)后的基層質(zhì)量進(jìn)行復(fù)核，具有不低于設(shè)計(jì)要求的平整度和壓實(shí)度，透層油灑鋪均勻足量。在正式鋪攤前，預(yù)熱攤鋪機(jī)的分料器和熨平板等，在料斗內(nèi)涂刷少量柴油或肥皂水，以防止粘料。

應(yīng)周期性的進(jìn)行鋪攤過程中橡膠瀝青混合料溫度的檢查。橡膠瀝青熱拌混合料粘度高，鋪攤時(shí)的地表溫度應(yīng)大于13 ℃。施工現(xiàn)場氣溫發(fā)生變化時(shí)，會(huì)對(duì)混合料的攤鋪和壓實(shí)產(chǎn)生負(fù)面影響，須確保混合料攤鋪溫度不低于170 ℃。

在施工過程中，為確保成型后的路面平整度和壓實(shí)度，在進(jìn)行鋪攤機(jī)前進(jìn)速度確定時(shí)，應(yīng)綜合考慮壓路機(jī)碾壓速度，混合料生產(chǎn)速度等因素，確保作業(yè)連續(xù)平穩(wěn)協(xié)調(diào)。在確保攤鋪及碾壓溫度的前提下，一般按2 m/min～3 m/min進(jìn)行攤鋪機(jī)前進(jìn)速度控制。

做好鋪攤過程中的松鋪系數(shù)控制，保證攤鋪厚度適中，一般控制在1.2。

3.4 混合料碾壓

在橡膠瀝青混合料施工中，碾壓作業(yè)質(zhì)量是確保路面成型質(zhì)量的關(guān)鍵之一。

研究表明，在確定的溫度下，瀝青混合料具有的粘度越高，混合料就表現(xiàn)的越堅(jiān)硬，則壓實(shí)就越困難。橡膠瀝青的最顯著特點(diǎn)是粘度大，濕法制備下的混合料具有粘度高、硬度大的特點(diǎn)。

在橡膠瀝青混合料碾壓時(shí)，壓路機(jī)須嚴(yán)格遵循“緊跟慢壓、高頻低幅”的原則行進(jìn)，盡量實(shí)現(xiàn)在較高混合料溫度下進(jìn)行的路面壓實(shí)，對(duì)于低溫狀態(tài)下的反復(fù)碾壓須予以嚴(yán)格禁止。

對(duì)于密級(jí)配橡膠瀝青混合料，在我國使用最多的是鋼輪壓路機(jī)組進(jìn)行碾壓，也有采用鋼輪壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)組成機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合碾壓。對(duì)于難以壓實(shí)的邊角部位，碾壓作業(yè)使用小型振動(dòng)壓路機(jī)確保其壓實(shí)度達(dá)標(biāo)。

在路面碾壓過程中，要求由低邊向高邊順序縱向進(jìn)行，相鄰兩幅具有重疊30 cm的碾壓寬度。設(shè)置專人進(jìn)行碾壓速度、碾壓遍數(shù)等控制，一般碾壓速度控制在3.5 km/h～4 km/h范圍內(nèi)。

當(dāng)混合料作為路面表面層使用時(shí)，應(yīng)慎重使用輪胎式壓路機(jī)碾壓。

碾壓完畢的混合料，最低溫度不低于90 ℃。

3.5 開放交通

由于混合料的粘度大，要求成型后的路面須自然冷卻4 h～5 h后，或路表溫度不高于30 ℃時(shí)，可低速通行小型車輛，大型車輛應(yīng)在碾壓結(jié)束12 h后方可允許通行。

4 結(jié)語

橡膠瀝青混合料的路用性能顯著，可達(dá)到SBS改性瀝青路面性能，且成本較SBS改性瀝青路面低，具有抗開裂性能和耐久性顯著的優(yōu)勢(shì)，且降噪特性明顯，可在高速公路、干線公路中應(yīng)用。

橡膠瀝青混凝土應(yīng)用范圍廣泛，在我國進(jìn)行推廣和應(yīng)用橡膠瀝青混凝土路面，有利于促進(jìn)廢舊輪胎循環(huán)利用，緩解廢舊輪胎“黑色污染”難題，符合綠色施工要求，還能降低工程造價(jià)，降低后期維護(hù)費(fèi)用。

在橡膠瀝青路面施工中，從原材料質(zhì)量、混合料設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制等多方面入手，應(yīng)采用專業(yè)的機(jī)械化施工隊(duì)伍，嚴(yán)格各工序關(guān)鍵工藝，以保證橡膠瀝青路面施工質(zhì)量，確保各項(xiàng)路用性能。

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