橡膠瀝青混合料在省道養(yǎng)護(hù)工程的應(yīng)用探析

朱榮芳

(江蘇省漣水縣交通運(yùn)輸局 漣水 223400)

橡膠瀝青具有良好的抗疲勞性能和高溫性能，且再生技術(shù)對(duì)環(huán)境保護(hù)意義重大，在瀝青路面維修工程中得到一定的應(yīng)用，取得了滿意的使用效果[1-2]。在基質(zhì)瀝青中加入橡膠粉改性得到的橡膠瀝青，其改性效果在某些方面優(yōu)于其他改性瀝青，技術(shù)性能優(yōu)良。且橡膠粉可由廢舊汽車輪胎制備，減少?gòu)U舊輪胎帶來(lái)的“黑色污染”，降低工程造價(jià)，具有良好的應(yīng)用前景。

1 工程概況

340省道是江蘇省蘇南地區(qū)重要的東西向通道，全長(zhǎng)164.2 km，其中常州段總里程約48.7 km。由于長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)和重型車輛的碾壓，部分路段出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的路面病害，需對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)。本路段路面工程養(yǎng)護(hù)中，結(jié)合路面病害的狀態(tài)，對(duì)K138+200-K145+200路段進(jìn)行銑刨和路面加鋪施工，銑刨厚度4 cm?；诃h(huán)保和路用性能要求，考慮采用橡膠瀝青混合料進(jìn)行路面面層的攤鋪。由于采用斷級(jí)配設(shè)計(jì)的橡膠瀝青混合料具有更好的嵌擠效果、高溫性能、低溫性能和 疲勞性能[3]。本路段按照斷級(jí)配的理念，進(jìn)行骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的橡膠瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)。

2 橡膠瀝青混合料施工關(guān)鍵技術(shù)

原材料質(zhì)量、配合比設(shè)計(jì)和施工控制是影響路面早期破損最為重要的3個(gè)因素，而施工控制是路面施工流程的核心環(huán)節(jié)，任何高質(zhì)量的原材料和配合比設(shè)計(jì)都必須通過(guò)施工環(huán)節(jié)，才能轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的路面[4]。

本項(xiàng)目采用英國(guó)產(chǎn)ACP4000型拌和樓，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)各種不同規(guī)格集料用量大小的設(shè)定，由拌和樓的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制，整體調(diào)整材料進(jìn)料量，調(diào)節(jié)拌和樓產(chǎn)量。拌和樓篩網(wǎng)由施工單位根據(jù)本項(xiàng)目礦料的級(jí)配及對(duì)該拌和樓的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)配置，拌和樓篩網(wǎng)尺寸分別為19.0，11.0，5.6，3.0 mm。在生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，為保證二次篩分試樣的代表性和真實(shí)性，拌和樓上料速度與正常生產(chǎn)時(shí)上料速度相一致。

依據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)級(jí)配及熱料倉(cāng)篩分試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了生產(chǎn)配合比級(jí)配組合設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)室內(nèi)馬歇爾擊實(shí)成型試驗(yàn)最終確定各熱倉(cāng)料及水泥質(zhì)量比，礦料合成級(jí)配見表1。

表1 生產(chǎn)配合比礦料級(jí)配組合設(shè)計(jì)

根據(jù)生產(chǎn)配合比的級(jí)配調(diào)試結(jié)果，進(jìn)行了最佳油石比(8.4±0.3)%下的馬歇爾體積性能指標(biāo)的測(cè)試，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定最佳油石比為8.4%。按設(shè)計(jì)馬歇爾擊實(shí)次數(shù)(75次)成型試件，不同瀝青用量下馬歇爾試件的體積參數(shù)和穩(wěn)定度測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 生產(chǎn)配合比各瀝青用量下的各項(xiàng)體積指標(biāo)

對(duì)生產(chǎn)出的橡膠瀝青混合料進(jìn)行路用性能檢測(cè)，包括凍融劈裂、浸水馬歇爾、車轍試驗(yàn)、小梁彎曲試驗(yàn)[5]，測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 橡膠瀝青混合料路用性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

根據(jù)對(duì)混合料性能的檢測(cè)，表明現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的橡膠瀝青混合料具有優(yōu)異的性能，滿足設(shè)計(jì)要求。施工單位可根據(jù)生產(chǎn)配合比的確定結(jié)果進(jìn)行瀝青混合料的試拌、試鋪、大規(guī)模應(yīng)用工作。

橡膠瀝青的性能直接影響拌制混合料的性能，而橡膠瀝青粘度高，泵送難度大，建議采用2臺(tái)瀝青泵串連泵送[6]。為防止橡膠瀝青析漏，出場(chǎng)溫度控制為165～175 ℃，混合料拌和時(shí)間為60 s左右。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸車輛采用前、后、中的順序分堆裝料，可有效避免混合料在裝料過(guò)程中產(chǎn)生離析。每一運(yùn)料車均有篷布覆蓋并扣牢，以保證混合料運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的溫度。

瀝青路面的攤鋪采用2臺(tái)德國(guó)產(chǎn)ABG-423攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，拼接寬度為7.0 m+4.5 m，靠中央分隔帶一側(cè)的攤鋪機(jī)在前，2臺(tái)攤鋪機(jī)間距約控制在3～4 m，攤鋪機(jī)熨平板振動(dòng)頻率設(shè)定為4.0級(jí)，夯錘振搗頻率設(shè)定為4.0級(jí)。瀝青混合料到場(chǎng)溫度為170～176 ℃，攤鋪溫度為165～174 ℃，最初段攤鋪速度為1 m/min，隨著拌和樓產(chǎn)量增加，攤鋪速度增加至2 m/min。路面壓實(shí)分為初壓、復(fù)壓、終壓，壓路機(jī)選擇、壓實(shí)溫度、開放交通溫度與改性瀝青混合料路面壓實(shí)一致。

3 橡膠瀝青混合料的應(yīng)用效果分析

從鋪面外觀來(lái)看，斷級(jí)配橡膠瀝青混合料具有較好的構(gòu)造深度，外觀效果與SMA類似，且均勻性較好。橡膠瀝青路面施工完成后的第2天，對(duì)新鋪設(shè)路面進(jìn)行了鉆芯取樣，同時(shí)檢測(cè)路面的滲水系數(shù)、構(gòu)造深度等指標(biāo)。

正常隨機(jī)抽檢路段芯樣壓實(shí)度按馬歇爾試件毛體積相對(duì)密度計(jì)算，壓實(shí)度均滿足技術(shù)要求，按理論最大相對(duì)密度計(jì)算，壓實(shí)度均滿足技術(shù)要求，壓實(shí)度的代表值滿足技術(shù)要求。從橡膠瀝青混合料抽提結(jié)果來(lái)看，混合料的瀝青用量滿足要求，各篩孔通過(guò)率均滿足要求。滲水試驗(yàn)試驗(yàn)所選的點(diǎn)與鉆芯的點(diǎn)位置一致，檢測(cè)過(guò)程中先做滲水試驗(yàn)，然后在該點(diǎn)鉆取芯樣并在芯樣附近進(jìn)行構(gòu)造深度試驗(yàn)，確保瀝青路面空隙率與滲水系數(shù)相對(duì)應(yīng)。隨機(jī)抽檢段的路面滲水系數(shù)均滿足技術(shù)要求，合格率100%。

在瀝青路面施工完成約1年后，再次對(duì)本工程橡膠瀝青路面的應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)查和測(cè)試，路面狀況良好，橡膠瀝青AR-AC13面層未發(fā)生水損害、雍包波浪等病害。此外，還對(duì)橡膠瀝青路面的車轍、平整度和摩擦系數(shù)進(jìn)行了全面檢測(cè)。

平整度測(cè)試的測(cè)試結(jié)果分左、右幅進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，路面平整度以50 m為一個(gè)單元。測(cè)試結(jié)果表明，省道340路面平整度較好，IRI指數(shù)平均值小于2.0 m/km，按照規(guī)范評(píng)價(jià)均為優(yōu)級(jí)。路面車轍以20 m為一個(gè)單元進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：該路段橡膠瀝青路面的車轍平均值基本小于4 mm，表明橡膠瀝青具有優(yōu)良的抗車轍性能，與其他類型的混合料形式相比，具有抗車轍優(yōu)勢(shì)。實(shí)測(cè)的路面橫向力系數(shù)SFC均在58～80范圍內(nèi)，路面抗滑性能評(píng)價(jià)為優(yōu)，表明橡膠瀝青混合料具有較好的路用抗滑性能。

4 橡膠瀝青加鋪層經(jīng)濟(jì)性分析

橡膠瀝青技術(shù)用于舊瀝青路面改造是否具有推廣價(jià)值，不僅需考慮工程的初期造價(jià)，還應(yīng)重視其使用壽命能否減少后期工程養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。在高等級(jí)公路加鋪層設(shè)計(jì)時(shí)，希望選用初期費(fèi)用低的方案，但對(duì)于路面這種投資期長(zhǎng)的工程來(lái)說(shuō)，初期費(fèi)用不一定是衡量經(jīng)濟(jì)效益的最關(guān)鍵因素，應(yīng)綜合考慮路面壽命周期內(nèi)所有費(fèi)用[7-8]。因此，橡膠瀝青路面的經(jīng)濟(jì)分析可采用壽命周期費(fèi)用分析法進(jìn)行計(jì)算。

本文對(duì)SBS改性瀝青混合料AC-13、SBS改性瀝青SMA13和橡膠瀝青混合料AR-AC13 3種面層的壽命周期費(fèi)用對(duì)比分析。根據(jù)江蘇省干線公路工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，3種混合料路面加鋪方案的初期造價(jià)見表4。

表4 上面層瀝青混合料造價(jià)

根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，SBS改性瀝青AC-13的壽命按10年計(jì)算，SMA路面的使用壽命按15年計(jì)算。橡膠瀝青路面由于在我國(guó)剛剛起步，其路面壽命沒有確定數(shù)字，但根據(jù)其優(yōu)良的高溫性能和低溫抗裂性能，亦按15年估算。取費(fèi)用利率為8%，計(jì)算30年壽命周期內(nèi)3種上面層加鋪材料的壽命周期費(fèi)用，結(jié)果見表5。

表5 30年壽命周期費(fèi)用現(xiàn)值

由表5可見，3種材料的費(fèi)用略有差別，按由小到大排序：AR-AC13

5 結(jié)語(yǔ)

公路建設(shè)創(chuàng)新不單是技術(shù)的研究，更重要的是技術(shù)的推廣應(yīng)用，只有進(jìn)行橡膠瀝青應(yīng)用技術(shù)的工程實(shí)踐，才能將橡膠瀝青技術(shù)轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力。實(shí)際工程項(xiàng)目的橡膠瀝青路面性能檢測(cè)結(jié)果表明，橡膠瀝青具有優(yōu)異的抗車轍、抗滑性能，在通車運(yùn)營(yíng)1年后仍能保持良好的路用性能。橡膠瀝青雖然初期投資費(fèi)用比SMA13，AC13等混合料高，但從壽命周期費(fèi)用角度分析，橡膠瀝青性價(jià)比最高，值得推廣與應(yīng)用。

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