膠粉改性瀝青路面施工的應(yīng)用研究

丁衛(wèi)宏

【摘 要】瀝青路面是我國公路與城市道路的主要路面結(jié)構(gòu)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通密度和重型車輛日益增多。與此同時(shí)，在超載、氣候變暖、行車速度提高的綜合影響下，路面行車荷載呈現(xiàn)高溫、高荷載、高動(dòng)水平力的三高趨勢(shì)，瀝青路面水毀、高低溫永久變形等路面早期變形破壞較大面積的出現(xiàn)在近年通車的高等級(jí)公路上。因此如何經(jīng)濟(jì)、環(huán)保地解決路面早期破壞，已成為亟待解決的問題。廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青是采用一定細(xì)度的廢舊輪胎橡膠粉在高溫狀態(tài)下與基質(zhì)瀝青發(fā)生融脹反應(yīng)所形成膠粉改性瀝青，膠粉改性瀝青與一定級(jí)配的碎石材料拌和成膠粉瀝青混合料鋪筑的路面即為膠粉瀝青混凝土路面，它具有抗老化、抗反射裂縫、低噪聲、平整舒適、抗滑等優(yōu)點(diǎn)。通過本人在國道G104五河淮河特大橋及接線工程路面施工的體會(huì)，總結(jié)廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青路面施工經(jīng)驗(yàn)，為從事路面施工的同仁們提供參考。

【關(guān)鍵詞】膠粉改性瀝瀝青;瀝青混凝土路面早期破壞;膠粉改性瀝青路面的施工

【Abstract】Asphalt pavement is the main road structure of highway and urban road in our country. Along with the rapid development of national economy， traffic density and heavy vehicle are increasing day by day. At the same time， under the influence of overload， climate warming and driving speed increase， road traffic load presents three trends， such as high temperature， high load and high dynamic force， asphalt pavement water damage， high and low temperature permanent deformation The destruction of a larger area in the recent opening of the high-grade highways. Therefore， how to solve the road surface damage in an economical and environmental way has become an urgent problem to be solved. Waste tire rubber powder modified asphalt is a certain degree of waste tire rubber powder at high temperature and the matrix asphalt swelling reaction formed by the formation of powder modified asphalt， rubber powder modified asphalt and a certain grading material mixing grading Asphalt powder mixture into the pavement that is rubber powder asphalt concrete pavement， it has anti-aging， anti-reflective cracks， low noise， smooth and comfortable， anti-skid and so on. Through the experience of the construction of G104 Wuhe Huaihe Bridge and the connection project of the national road， this paper summarizes the construction experience of waste tire rubber powder modified asphalt pavement， and provides reference for the colleagues engaged in pavement construction.

【Key words】Early modification of bituminous concrete pavement;Construction of modified asphalt pavement with rubber powder

1. 膠粉瀝改性青混凝土配合比設(shè)計(jì)及特性

1.1 膠粉瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)。

膠粉改性瀝青是將廢舊輪胎加工成細(xì)粉顆粒，以大于15%的比例摻合到瀝青中去，再加入改性劑或其他聚合物而得到的路用膠凝材料。GTM設(shè)計(jì)方法：美國工程兵旋轉(zhuǎn)壓實(shí)剪切試驗(yàn)即（GYRATORY TETING MACHINE，簡稱GTM）作為一種理論研究和工程兵實(shí)際應(yīng)用的工具，是由美國工程兵為解決轟炸機(jī)跑道容易破損的問題專門研究發(fā)明的。GTM是柔性路面在荷載作用下的機(jī)械模擬，該試驗(yàn)機(jī)采用類似于施工中壓路機(jī)作用的搓揉方法壓實(shí)瀝青混合料，并且模擬了現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)設(shè)備與隨后交通的作用，具有改變垂直壓力的靈活性。采用GTM進(jìn)行膠粉改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，采用膠粉改性瀝青拌合生產(chǎn)、經(jīng)攤鋪、碾壓成型后得到的瀝青混合料。GTM進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，采用1978ASTM規(guī)范，在2003年進(jìn)行了修訂。它最大限度的模擬了汽車對(duì)路面的實(shí)際作用情況，以推理的方法來設(shè)計(jì)瀝青混合料，使瀝青混合料剪切強(qiáng)度大于其所受的剪應(yīng)力，并使應(yīng)變控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，可以減少瀝青路面在重載交通下出現(xiàn)車轍、推移、擁包等破壞。

1.2 性能特點(diǎn)。

1.2.1 改善了路用性能橡膠粉用于瀝青混合料有利于改善瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性、疲勞性能、水穩(wěn)定性和低溫性能等路用性能，提高了路面質(zhì)量，延長了使用壽命。

1.2.2 降低了建設(shè)成本相比于普通瀝青和SBS改性瀝青，膠粉瀝青混合料每噸能降低成本50～70元。

1.2.3 節(jié)能環(huán)保。 對(duì)廢舊輪胎的廢物利用，減輕了其帶來的環(huán)境壓力，符合我國當(dāng)前建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的政策，是資源再生的有效途徑之一，有很高的社會(huì)效益。對(duì)降低城市路的行車噪音亦有明顯效果。

2. 膠粉瀝青混凝土的工藝原理

采用GTM法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)及作為施工質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)，GTM旋轉(zhuǎn)壓實(shí)密度一般為馬歇爾擊實(shí)密度的1.02～1.04倍，這就能夠有效地避免了因室內(nèi)成型方法與施工實(shí)際成型方式不符造成的壓實(shí)度超百現(xiàn)象，提高了壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，從而進(jìn)一步提高瀝青路面的使用性能。膠粉瀝青砼施工分生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓四個(gè)階段，最核心的環(huán)節(jié)是溫度控制和碾壓方式的選擇。膠粉瀝青施工溫度較普通瀝青提高了20～25℃，比其他改性瀝青提高了10～15℃。膠粉的摻量不小于15%（內(nèi)摻）或17.6%（外摻），本文介紹的采用內(nèi)摻法得到的成品膠粉改性瀝青。

3. 施工要點(diǎn)

3.1 配合比設(shè)計(jì)。

3.1.1 GTM。

瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)原則配合比設(shè)計(jì)壓強(qiáng)由設(shè)計(jì)單位根據(jù)道路預(yù)計(jì)交通輛中有代表性的車輛輪胎接地壓強(qiáng)確定。 設(shè)計(jì)的密級(jí)配瀝青混合料粉膠比宜控制在1.2～1.6范圍內(nèi)，采用GTM平衡狀態(tài)時(shí)確定的最佳瀝青用量和標(biāo)準(zhǔn)密度，礦料級(jí)配采用連續(xù)密級(jí)配瀝青混合料。

3.1.2 GTM配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)步驟。

GTM試驗(yàn)方法配合比設(shè)計(jì)采用三步法進(jìn)行，分為目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段。 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段：對(duì)實(shí)際使用的原材料檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，優(yōu)選礦料級(jí)配、確定設(shè)計(jì)瀝青用量，進(jìn)行車轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)等配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)，均符合要求后，以此作為目標(biāo)配合比，供拌和樓確定各冷料倉的供料比例、進(jìn)料速度及試拌使用。生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段：按照目標(biāo)配合比確定好冷料比例及進(jìn)料速度后，在熱料倉取料進(jìn)行材料的級(jí)配試驗(yàn)，取料時(shí)應(yīng)將每個(gè)熱料倉的熱料放出，用裝載機(jī)接下放到硬化的場(chǎng)地充分拌勻，取有代表性的熱倉料進(jìn)行級(jí)配試驗(yàn)，確定熱料倉的配合比。并取目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的瀝青用量及±0.3%等三個(gè)瀝青用量進(jìn)行GTM試驗(yàn)和試拌，通過室內(nèi)GTM試驗(yàn)和拌和機(jī)取樣試驗(yàn)，綜合確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量及標(biāo)準(zhǔn)密度，由此確定的最佳瀝青用量與目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的結(jié)果的差值不宜大于±0.2%。同時(shí)選擇適宜的篩孔尺寸和安裝角度，盡量使各熱料倉的供料大體平衡。生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段：拌和機(jī)按生產(chǎn)配合比結(jié)果進(jìn)行試拌、鋪筑試驗(yàn)段，并取樣進(jìn)行GTM驗(yàn)證，同時(shí)從路上鉆芯檢測(cè)空隙率大小，由此確定生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。試拌試鋪必須由項(xiàng)目法人、施工、監(jiān)理等有關(guān)單位各方共同實(shí)施，由此確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比必須得到監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)配合比的礦料合成級(jí)配中，至少應(yīng)包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公稱最大粒徑篩孔的通過率接近優(yōu)選的工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍的中值，并避免在0.3～0.6mm處出現(xiàn)“駝峰”。對(duì)確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比，宜再次進(jìn)行車轍試驗(yàn)和水穩(wěn)定性檢驗(yàn)。確定施工級(jí)配允許波動(dòng)范圍。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)配合比及質(zhì)量管理要求中各篩孔的允許波動(dòng)范圍，制定施工用的級(jí)配控制范圍，用以檢查瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量。經(jīng)設(shè)計(jì)確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比在施工過程中不得隨意變更。生產(chǎn)過程中應(yīng)加強(qiáng)跟蹤檢測(cè)，嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)材料的質(zhì)量，如遇料發(fā)生變化并經(jīng)檢測(cè)瀝青混合料的級(jí)配、技術(shù)指標(biāo)不符要求時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

3.1.3 膠粉改性瀝青混凝土原材要求（見表1）。

膠粉改性瀝青混合料粗、細(xì)集料及礦粉的技術(shù)指標(biāo)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的要求。

3.1.4 膠粉改性瀝青的制備、儲(chǔ)存及運(yùn)輸。

膠粉改性瀝青使用的膠粉首選常溫下研磨粉碎的廢輪胎膠粉，膠粉顆粒選用40～60目范圍內(nèi)的粒徑（見表2）。

膠粉改性瀝青制備時(shí)，基質(zhì)瀝青的加熱溫度不易超過185℃，膠粉改性瀝青的現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存技術(shù)要求膠粉改性瀝青的儲(chǔ)存溫度應(yīng)保持在150℃左右并加設(shè)攪拌裝置不停的攪拌，瀝青熱拌站應(yīng)盡量少儲(chǔ)存膠粉改性瀝青，做到隨進(jìn)隨用，用時(shí)多存，不用時(shí)少存，存儲(chǔ)不宜超過24h。如采用產(chǎn)品膠粉改性瀝青，運(yùn)距不宜過長，并且必須使用合適的助劑，均勻的攪拌，保證溫度不低于150℃，防止膠粉改性瀝青在使用前發(fā)生離析。

3.2 施工準(zhǔn)備路面施工前，倉面應(yīng)干燥清潔，測(cè)量施工環(huán)境溫度，大氣溫度應(yīng)不低于10℃，地表溫度應(yīng)不低于15℃，雨天和大風(fēng)不得施工。

3.3 膠粉瀝青混合料拌和。

膠粉改性瀝青混合料拌和采用DG-4000S型間歇式拌和樓進(jìn)行瀝青混合料的拌和，拌和時(shí)間根據(jù)試拌確定的為50S（干拌時(shí)間6S，濕拌時(shí)間44S）;拌和過程中逐盤打印各傳感器測(cè)定的材料用量和瀝青混合料拌合量、拌和溫度等參數(shù)，拌合樓礦粉倉應(yīng)配備振動(dòng)裝置以防止礦粉起拱;膠粉改性瀝青混合料的拌和溫度應(yīng)符合下表的要求，每天開始幾盤集料應(yīng)提高加熱溫度，并干拌幾鍋集料報(bào)廢，測(cè)定集料溫度，直到符合要求為止，才正式開始膠粉改性瀝青混合料的拌和。

3.4 膠粉改性瀝青混合料的運(yùn)輸、攤鋪工藝。

3.4.1 攤鋪機(jī)作業(yè)情況及找平方式采用ABG423和LTU90SC攤鋪機(jī)梯隊(duì)鋪筑，兩臺(tái)攤鋪機(jī)相距10～30m，靠近中分帶的主機(jī)在前，攤鋪機(jī)拼寬8m，因中央分隔帶路緣石較高，走鋼絲較為困難，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)研究決定左側(cè)在路緣石上鋪設(shè)鋁合金條，路緣石上畫上攤鋪線隨時(shí)調(diào)整，中間走平衡梁;靠近路肩的副機(jī)在后，攤鋪機(jī)拼寬7.5m，中間在攤鋪好的層面上走“雪撬”，左側(cè)采用架設(shè)鋼絲。3.4.2 料車卸料方式在攤鋪機(jī)前有三輛運(yùn)輸車輛時(shí)可以開始攤鋪，車輛在離攤鋪機(jī)10～30cm處停住，避免撞擊攤鋪機(jī)，卸料過程上運(yùn)料車掛空檔，依靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)，倒料時(shí)，起頂不要一次起的過高，待攤鋪機(jī)受料斗料滿后，緩慢均勻地向攤鋪機(jī)的料斗內(nèi)卸料，避免卸料時(shí)有混合料溢出。

3.4.3 攤鋪溫度兩臺(tái)攤鋪機(jī)配15輛自卸車循環(huán)作業(yè)，在運(yùn)料車到達(dá)攤鋪現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，有專人用插入式數(shù)控溫度計(jì)測(cè)量并記錄每輛料車混合料的到場(chǎng)溫度和攤鋪溫度。

3.4.4 攤鋪速度及初步振搗夯實(shí)方法。

攤鋪機(jī)選擇攤鋪速度為2～2.5m/min，做到緩慢均勻，不間斷地?cái)備仭備仚C(jī)就位后，先預(yù)熱40～50分鐘，使熨平板溫度達(dá)到100℃以上;開始攤鋪后，有專人檢查厚度及平整

度，為使振夯頻率與振幅相配套，使攤鋪面層有足夠的初始強(qiáng)度，確定夯錘3級(jí)。

3.5 消除鋪面離析的技術(shù)。

做好攤鋪機(jī)熨平板的預(yù)熱，并在熨平板底抹植物油，使熨平板底不毛糙。攤鋪機(jī)調(diào)整到最佳工作狀態(tài)，調(diào)好螺旋布料器兩端的自動(dòng)料位器，使料門開度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相匹配，螺旋布料器內(nèi)混合料表面略高于螺旋布料器2/3為度，使熨平板的擋板前混合料的高度在全寬范圍內(nèi)保持一致，避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象。在攤鋪過程中保持勻速前進(jìn)，盡量減少收斗次數(shù)，縮短收斗時(shí)間，避免攤鋪收斗離析現(xiàn)象。

3.6 瀝青混合料的壓實(shí)工藝。

膠粉改性瀝青砼對(duì)溫度特別敏感，如碾壓過慢，膠粉瀝青溫度下降，壓實(shí)就很困難，故采用的壓實(shí)方案為：初壓采用2臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)并排按照兩臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪寬度緊跟攤鋪機(jī)由路肩向中分帶處進(jìn)行碾壓，碾壓遍數(shù)均為2遍，壓路機(jī)碾壓采用前進(jìn)振動(dòng)、后退振動(dòng)，堅(jiān)持“高頻、低幅、及時(shí)碾壓”的原則，速度控制1.5～2.5m/s，復(fù)壓采用重型膠輪壓路機(jī)，膠輪壓路機(jī)重量比小于30噸，復(fù)壓不小于6遍;終壓采用雙鋼輪壓路機(jī)碾壓不少于2遍;溫度降至50℃以下時(shí)方可開放交通;各階段的溫度控制見表3。

3.7 瀝青砼面層松鋪系數(shù)。

通過對(duì)鋪筑前下承層測(cè)點(diǎn)的高程，攤鋪后同一測(cè)點(diǎn)的高程，以及碾壓結(jié)束后同一測(cè)點(diǎn)高程檢測(cè)計(jì)算，反復(fù)進(jìn)行了比對(duì)校核，實(shí)測(cè)松鋪系數(shù)為1.2。

3.8 施工縫處理方法。

縱向施工縫采用熱接縫，在前部攤鋪機(jī)留下10～20cm寬暫不碾壓，作為后鋪部分的高程基準(zhǔn)面，并有10cm左右的攤鋪層重疊，以熱接縫形式在最后作跨接縫碾壓以消除縫跡。橫向施工縫采用平接縫，切縫時(shí)間在混合料攤鋪碾壓結(jié)束尚未完全冷卻硬化之前進(jìn)行。用三米直尺沿縱向位置，在攤鋪段端部的直尺呈懸臂狀態(tài)，以攤鋪層與直尺脫離接觸定出接縫位置，用人工刨齊，形成垂直的接縫面，并用瀝青涂抹，待下次施工時(shí)用壓路機(jī)進(jìn)行橫向碾壓。碾壓時(shí)壓路機(jī)位于已壓實(shí)的路面上，錯(cuò)過新鋪層15cm左右，然后每壓一遍，向新鋪層移動(dòng)20cm左右，直至全部在新鋪層上，再改為縱向碾壓。橫縫處要求橫向接縫平順、緊密。

4. 結(jié)語：

膠粉改性瀝青混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等施工工序質(zhì)量保證的核心是各個(gè)階段溫度的控制，所以必須嚴(yán)格控制好膠粉改性瀝青混合料各個(gè)施工工序的溫度。我公司2015年在國道G104五河淮河特大橋及接線工程路面項(xiàng)目中應(yīng)用了膠粉改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)，取得良好效果。通過實(shí)踐表明膠粉瀝青混凝土路面具有抗老化、抗反射裂縫、低噪聲、平整舒適、抗滑等優(yōu)點(diǎn)，膠粉可利用廢舊輪胎，符合國家“節(jié)能減排、資源再生利用”的環(huán)保要求。廢舊輪胎膠粉改性瀝青路面運(yùn)用前景廣闊，僅把我在工程實(shí)踐中的感受與各位同行共享，不足之處敬請(qǐng)指正。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50092-96 瀝青混凝土施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2] 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）

[3] TJT036-98公路改性瀝青路面施工技術(shù)[S].