公路路面修復(fù)工程中的橡膠瀝青混凝土應(yīng)用

王菲 李晶晶

摘要：文章以其在應(yīng)力吸收膜層的應(yīng)用為重點(diǎn)，結(jié)合應(yīng)力吸收層對(duì)材料、施工工藝的要求，將橡膠顆粒以集料方式與瀝青混融，并透過實(shí)驗(yàn)方法，分析橡膠顆粒技術(shù)性質(zhì)、級(jí)配選擇及瀝青用量對(duì)橡膠瀝青混凝土性能的影響，進(jìn)而確定配合比設(shè)計(jì)方法;同時(shí)，通過橡膠混凝土施工過程中年攪拌、攤鋪、碾壓技術(shù)的分析，來確定公路路面修復(fù)質(zhì)控的關(guān)鍵點(diǎn)，并實(shí)測(cè)其作為公路路面修復(fù)基材的滲水系數(shù)、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)、壓實(shí)度等路用指標(biāo)，結(jié)果表明，其路用性能較優(yōu)，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：橡膠顆粒;公路災(zāi)害;經(jīng)濟(jì)性;路用性能

中圖分類號(hào)：U414.75

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）12-0061-04

0 引言

瀝青路面因施工便捷、噪音小、行駛舒適，而成為我國(guó)公路路面的主要材料，占比達(dá)到了90%以上，但以石蠟制備而成的石油瀝青路面，具有較高的溫度敏感性，在高低溫作用下，會(huì)出現(xiàn)瀝青表層流淌、發(fā)脆的問題，且因?yàn)槭┕すに嚽芳眩奋囕v數(shù)量、車型及超載的不斷增加，公路路面容易出開裂、軟化、車轍、龜裂、擁包等病害，亟待修復(fù)。而橡膠瀝青混凝土作為一種改性瀝青材料，其利用廢舊輪胎制備膠粉或膠粒，通過高溫?cái)嚢枳屍渑c基質(zhì)瀝青混融發(fā)生溶脹反應(yīng)生成的，與普通瀝青比較，其具備較好的抵抗溫變性性、抗水損害、抗老化及疲勞性，將其用于公路建設(shè)，不僅能夠優(yōu)化公路路面的使用舒適性、耐用性、壽命，而且能夠最大限度的實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎再生利用，變廢為寶，達(dá)到較好的節(jié)能減排效果。為此，多以使用橡膠瀝青混凝土作為公路路面修復(fù)材料具有經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，但以往的研究中，多以粉狀形式摻人瀝青進(jìn)行混融，而通英美法、澳大利亞等國(guó)家的工程實(shí)踐驗(yàn)證，使用橡膠顆粒改性的瀝青混凝土鋪設(shè)的公路路面，呈現(xiàn)較優(yōu)的高彈性，降噪效果明顯，被稱為“安靜公路”，為此，本文將以橡膠顆粒作為部分替代細(xì)集料，與瀝青混融制備橡膠瀝青混凝土，作為公路路面修復(fù)的基材，分析其制備工藝及影響因素，測(cè)定其應(yīng)用性能和經(jīng)濟(jì)性，以為高效、低成本的公路養(yǎng)護(hù)提供有效支撐。

1 工程概況及修復(fù)技術(shù)要求

某市區(qū)人車流密度高的公路路面原有為水泥砼，在大型、高密集車載重力影響下，及環(huán)境侵蝕，加之水泥路面自身密度低、強(qiáng)度分布將不均勻，影響了其與瀝青面層的粘接連續(xù)性，此時(shí)，容易出現(xiàn)裂縫、坑槽、水泥間縫槽過大、剝落等病害[1]。而路面剛?cè)嵝?，正來自于瀝青罩面與水泥之間的粘合作用，而目前最常用的方法，對(duì)路面進(jìn)行挖掘修復(fù)，加鋪一層應(yīng)力吸收膜層，以增強(qiáng)粘結(jié)作用，預(yù)防路面病害，而為迎合節(jié)能環(huán)保的需求，該工程將采用橡膠瀝青混凝土進(jìn)行加鋪，該應(yīng)力吸收層加鋪的技術(shù)要求如下：

集料：公路路面工程修復(fù)中應(yīng)力吸收膜層的集料，應(yīng)選用玄武巖、輝綠巖、石灰?guī)r等強(qiáng)基性硬質(zhì)巖，粒徑應(yīng)達(dá)到：

d≤0.6D

（1）

式（1）中，D為集料的最大粒徑;同時(shí)集料棱角應(yīng)達(dá)到[2]：

L+ G≤6E

（2）

PC/E>1.56≤P0

（3）

式（2）、（3）中L、G、E分別為集料長(zhǎng)度、直徑、厚度，單位均為mm，PC/E>1.56、P。分別為集料中GIE> 1.56的扁平狀顆粒含量、允許通過率，%。

同時(shí)，結(jié)合理論與實(shí)踐，用于應(yīng)力吸收層的橡膠瀝青混凝土應(yīng)具備高韌性、彈性、泌水性及高彈性，為此，其修復(fù)施工技術(shù)工藝應(yīng)滿足：

為確保環(huán)保及提升與瀝青的膠黏效用，應(yīng)確保橡膠粉的摻量在20%-30%以上，細(xì)度也要盡高點(diǎn)，不應(yīng)超過120目即可;且基于廢舊輪胎橡膠顆粒的高硬質(zhì)、彈性，可以其部分替代巖石集料，橡膠瀝青混凝土制備過程應(yīng)選用剪切+攪拌的方法，并確保發(fā)育時(shí)間充分，以實(shí)現(xiàn)橡膠瀝青充分混融，溶脹，提升橡膠瀝青混凝土的吸收應(yīng)力。

2

公路路面修復(fù)用橡膠瀝青混凝土的制備

2.1 原材料選擇

為滿足上述公路路面修復(fù)工程中應(yīng)力吸收層施工技術(shù)要求，本文基質(zhì)瀝青選用90號(hào)道路石油瀝青，膠粉選用80目，以22%的摻量，200℃溫度下持續(xù)攪拌60min[3]，通過機(jī)械攪拌得到橡膠瀝青，各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)測(cè)值均達(dá)到了要求。粗細(xì)集料中參照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTC E42-2005）要求，細(xì)集料選用干燥、無雜質(zhì)、無風(fēng)華的級(jí)配較高的玄武巖，碎石屑、機(jī)械砂應(yīng)分別選型3# （3-5mm）、（4# （0-3mm）;粗集料部分選擇石灰?guī)r，部分以廢舊輪胎橡膠顆粒予以替代，通過對(duì)比，選用低成本的常溫粉碎法，在常溫條件下利用機(jī)械作用剪切、撕拉、輾磨廢舊輪胎，獲得橡膠顆粒。同時(shí)，因礦粉需與瀝青產(chǎn)生膠融作用，用于填充骨架空隙，故而，應(yīng)選用干燥、無結(jié)團(tuán)、無黏土雜質(zhì)的礦粉。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

2.2.1橡膠顆粒形狀

因本文擬以橡膠顆粒部分替代集料，用于制備橡膠瀝青混凝土，而為測(cè)定橡膠顆粒形狀，也即細(xì)長(zhǎng)扁平率對(duì)于橡膠瀝青混凝土壓實(shí)度和體積特性的影響，以便評(píng)測(cè)其用于公路路面修復(fù)的性能，將以橡膠顆粒的回彈率和空隙率作為測(cè)評(píng)指標(biāo)，回彈率計(jì)算公式為[4]：

式（4）中，h1、h2分別為成型后、脫模后試件的高度，mm。

空隙率計(jì)算公式為：

將橡膠顆粒瀝青混凝土攪拌成型試件，通過試驗(yàn)可知，橡膠顆粒的細(xì)長(zhǎng)扁平率與橡膠瀝青混凝土的回彈率、孔隙率呈正向關(guān)系。橡膠顆粒細(xì)長(zhǎng)扁平率越高，混凝土的回彈率、孔隙率越高，被壓實(shí)的程度越低，這是細(xì)長(zhǎng)扁平的顆粒與其他集料的相互摩擦嵌鎖作用減弱，加之橡膠顆粒的彈性較高，回彈率升高會(huì)撐開礦料骨架，也會(huì)增大試件的空隙率，影響其作為應(yīng)力吸水層的壓實(shí)度，為此，應(yīng)選用細(xì)長(zhǎng)扁平率較低、呈現(xiàn)立體形狀的橡膠顆粒作為原材，用于公路路面修復(fù)。

2.2.2 級(jí)配的確定

目前，尚未規(guī)范對(duì)橡膠瀝青混凝土配合比進(jìn)行規(guī)范，通常其級(jí)配存在骨架密實(shí)型、懸浮密實(shí)型、骨架空隙型等3類，各有優(yōu)勢(shì)，公路路面修復(fù)過程中，若要達(dá)到較好的水穩(wěn)定性、低溫抗裂性及耐久性，優(yōu)選懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，若要達(dá)到較好的抗車轍能力、高溫穩(wěn)定性，則選擇骨架空隙型，而密實(shí)骨架型則集成了上述2種級(jí)配的優(yōu)點(diǎn)。通常，采用2種及以上的集料配合才能達(dá)到級(jí)配范圍要求，此時(shí)，需要對(duì)橡膠瀝青混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，故而，本文根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTC F40-2004）[5]，根據(jù)公路路面工程災(zāi)害類型、自然條件及材料特性確定橡膠瀝青混凝土的礦料級(jí)配，以AC-13作為目標(biāo)配合比，采用最小二乘法以Matlab軟件優(yōu)化礦料的組成，以得出礦料的配合比。