路面維修中膠粉改性瀝青混凝土的應(yīng)用與分析

趙愛(ài)霞 新鄉(xiāng)萬(wàn)興路橋有限責(zé)任公司

改革開(kāi)放40 多年，我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施工程，公路建設(shè)發(fā)展擴(kuò)大了出行半徑，方便了人們的出行，極大地提高了人們的生活水平。眾所周知，我國(guó)是一個(gè)橡膠生產(chǎn)大國(guó)，隨著工業(yè)化水平的不斷提升，廢舊橡膠制品越來(lái)越多，焚燒、填埋是最傳統(tǒng)的處理方法，但是此類方法不僅降解難度大，還會(huì)造成土壤環(huán)境污染問(wèn)題，目前如何處理這些廢舊橡膠已成為一大難題。將橡膠制品加工后用于筑路施工，不僅有助于增強(qiáng)路面使用性能，還能大幅減少瀝青用量，提高路面施工質(zhì)量。

一、膠粉改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

為了解膠粉改性瀝青混合料的性能特點(diǎn)，本文AC-16 型橡膠粉改性瀝青混合料為研究對(duì)象，對(duì)其原材料選擇及配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

（一）原材料選擇

瀝青：瀝青是橡膠粉改性瀝青的主要組成材料，要求其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，經(jīng)檢驗(yàn)，所檢測(cè)樣品材料瀝青主要技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。由此可見(jiàn)，瀝青材料可滿足規(guī)范要求。

粗集料：采用2 種不同粒徑的玄武巖作為粗集料，分別為3～5mm、10～20mmm，保證其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

細(xì)集料：采用小粒徑玄武巖作為細(xì)集料，為0～3mm，保證各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均可滿足規(guī)范要求。

礦粉：采用石灰?guī)r礦粉作為礦粉材料，保證各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均可滿足施工要求。

表1 瀝青主要技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

（二）配合比設(shè)計(jì)

（1）級(jí)配組成

根據(jù)AC-16 型橡膠粉改性瀝青混合料的礦料級(jí)配范圍進(jìn)行級(jí)配組成的確定，并進(jìn)行礦料級(jí)配曲線圖繪制。最終合成級(jí)配各規(guī)格礦料通過(guò)率為0.075 篩孔通過(guò)率為6.7%，0.15 篩孔通過(guò)率為8.3%，0.3 篩孔通過(guò)率為13.7%，0.6 篩孔通過(guò)率為18.3%，1.18 篩孔通過(guò)率為24.4%，2.36 篩孔通過(guò)率為35.7%，4.75 篩孔通過(guò)率為45.3%，9.5 篩孔通過(guò)率為70.7%，13.2 篩孔通過(guò)率為88.4%，16 篩孔通過(guò)率為97.4%，19 篩孔通過(guò)率為100%，合成設(shè)計(jì)級(jí)配在規(guī)范級(jí)配控制上下限范圍內(nèi)，可滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）油石比及配合比設(shè)計(jì)

通過(guò)馬歇爾試件成型法確定AC-16 型橡膠粉改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的油石比。在此試驗(yàn)中，需做好混合料溫度控制工作，以190℃為拌和溫度，并在170～185℃控制成型溫度。

按照試驗(yàn)規(guī)定，選擇不同油石比進(jìn)行對(duì)比分析，分別為4.6%、5.0%、5.4%、5.8%。

第一，當(dāng)油石比為4.6%時(shí)，混合料最大理論相對(duì)密度為2.719，表干法毛體積相對(duì)密度為2.599，穩(wěn)定系數(shù)GSI 為1.01，安全系數(shù)GSF 為1.30。

第二，當(dāng)油石比為5.0%時(shí)，混合料最大理論相對(duì)密度為2.707，表干法毛體積相對(duì)密度為2.628，穩(wěn)定系數(shù)GSI 為1.01，安全系數(shù)GSF 為1.33。

第三，當(dāng)油石比為5.4%時(shí)，混合料最大理論相對(duì)密度為2.695，表干法毛體積相對(duì)密度為2.636，穩(wěn)定系數(shù)GSI 為1.08，安全系數(shù)GSF 為1.30。

第四，當(dāng)油石比為5.8%時(shí)，混合料最大理論相對(duì)密度為2.683，表干法毛體積相對(duì)密度為2.647，穩(wěn)定系數(shù)GSI 為1.17，安全系數(shù)GSF 為1.26。

由此可知，穩(wěn)定系數(shù)主要用于判斷瀝青混合料是否會(huì)出現(xiàn)塑性變形過(guò)大現(xiàn)象，根據(jù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，隨著石油比的不斷增大，GSI 值隨之增加。當(dāng)石油比在5.0%以上時(shí)，GSI增幅較大，說(shuō)明混合料瀝青用量過(guò)多，已出現(xiàn)較大塑性變形情況。GSF 為瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的評(píng)價(jià)參數(shù)，隨著油石比的不斷增大，GSF 值隨之下降。當(dāng)油石比為5.0%時(shí)，GSF 值最大。經(jīng)多方考慮，最終確定5.0%為AC-16 型橡膠粉改性瀝青混合料最佳油石比。最終確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

二、膠粉改性瀝青混合料性能檢驗(yàn)分析

（一）水穩(wěn)定性檢驗(yàn)

相比普通改性瀝青混合料，橡膠粉改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性良好，本工程采用浸水馬歇爾試驗(yàn)，所得結(jié)果為殘留穩(wěn)定度檢測(cè)結(jié)果為96.3%，可滿足規(guī)范（≥85%）要求；凍融劈裂強(qiáng)度比檢測(cè)結(jié)果為94.5%，可滿足規(guī)范（≥75%）要求。并做瀝青和石料粘附性試驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果為7 級(jí)，可滿足規(guī)范（≥5 級(jí)）要求。說(shuō)明在最佳油石比條件下，橡膠粉改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性良好。

（二）車(chē)轍試驗(yàn)

動(dòng)穩(wěn)定度是研究車(chē)轍變形的指標(biāo)，通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)進(jìn)行分析。試驗(yàn)條件為60℃試驗(yàn)溫度，0.7MPa 為輪壓。在最佳石油比5.0%條件下，檢測(cè)動(dòng)穩(wěn)定度為5900 次/mm，可滿足規(guī)范（≥2800 次/mm）要求；變異系數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果為8.2%，可滿足規(guī)范（≤20%）要求。說(shuō)明橡膠粉改性瀝青混合料的抗車(chē)轍性能良好。

（三）滲水試驗(yàn)

為檢驗(yàn)橡膠粉改性瀝青混合料的滲水性能，本文進(jìn)行了滲水試驗(yàn)。所測(cè)結(jié)果8.7ml/min，可滿足規(guī)范（≤120 ml/min）要求，說(shuō)明橡膠粉改性瀝青混合料抗?jié)B水能力較強(qiáng)。

三、工程概況

某公路工程為兩省交通要道，建成通車(chē)多年，交通量日益增長(zhǎng)，重載交通比例不斷增加，在行車(chē)荷載和自然因素的長(zhǎng)期作用下，部分路面服務(wù)能力下降，路面損壞情況嚴(yán)重，主要病害包括裂縫、車(chē)轍、坑槽等。為恢復(fù)路面服務(wù)能力，提高通行能力，決定鋪筑橡膠粉改性瀝青混合料路面，9cm 厚，為 4cmAC-16 橡膠粉改性瀝青混合料（上面層）+5cmAC-20 橡膠粉改性瀝青混合料（下面層）。

四、施工工藝流程

（一）拌和

按照配合比設(shè)計(jì)，做好瀝青混合料拌和施工。拌和前，應(yīng)對(duì)瀝青、礦料等材料的加熱溫度進(jìn)行詳細(xì)檢查，保證滿足規(guī)范要求。出料前還要做好試拌工作，待確定質(zhì)量合格后，才能用于施工。同時(shí)，拌和期間要根據(jù)規(guī)定，合理控制拌和溫度、時(shí)間及含水量，避免出現(xiàn)材料離析、花白等情況。拌和溫度也是此次施工的重點(diǎn)，一般來(lái)講，可在180℃以上控制橡膠粉改性瀝青加熱溫度，存儲(chǔ)溫度不得低于100℃。

（二）運(yùn)輸

在溫度滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，為保證橡膠粉改性瀝青混合料施工質(zhì)量，需要合理控制運(yùn)距。為避免材料粘黏車(chē)廂，需將適量隔離劑均勻涂抹到運(yùn)輸車(chē)廂內(nèi)四周和底部。裝料時(shí)，可采用移動(dòng)式裝料法，一般分三次完成，避免材料離析。攤鋪能力和運(yùn)輸能力相比，運(yùn)輸能力應(yīng)略多一些，保證在攤鋪機(jī)前等待車(chē)輛達(dá)到3 輛左右，從而確保連續(xù)不間斷攤鋪施工。為達(dá)到保溫、保濕的效果，可將雙層帆布覆蓋于車(chē)頂。

（三）攤鋪

攤鋪前，需保證施工面干凈、無(wú)污染，且保持干燥。卸料時(shí)，需做混合料溫度測(cè)定，若不滿足規(guī)范要求，則不得使用?？砂凑掌胀r青混合料攤鋪法進(jìn)行此次攤鋪施工，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，攤鋪前，先調(diào)整好熨平板高度進(jìn)行預(yù)熱施工，預(yù)熱溫度不得低于100℃。按照梯隊(duì)作業(yè)法采用2 臺(tái)不同攤鋪機(jī)進(jìn)行施工，安全距離控制在10m 左右，攤鋪速度不宜過(guò)快，可控制在每分鐘1.5～2.0m 之間。橡膠粉改性瀝青混合料路面對(duì)施工溫度要求較高，若遇到降雨或施工當(dāng)天氣溫在15℃以下，則需快速碾壓混合料，若無(wú)法保證碾壓質(zhì)量，則不得進(jìn)行混合料攤鋪。

（四）碾壓

攤鋪施工后，需及時(shí)進(jìn)行路面碾壓，碾壓一般分為3 個(gè)階段，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)原則合理確定壓實(shí)設(shè)備、碾壓速度、遍數(shù)等參數(shù)。初壓時(shí)采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行2～3 遍碾壓，碾壓速度為2～4km/h。復(fù)壓時(shí)先通過(guò)振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行2～3 遍碾壓施工，再通過(guò)膠輪壓路機(jī)進(jìn)行2～3 遍碾壓，碾壓速度為3～5km/h。終壓是為了消除明顯輪跡，因此，碾壓遍數(shù)為3～4 遍，碾壓速度控制在3～4km/h 即可。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，廢舊橡膠制品越來(lái)越多，將橡膠粉摻加到瀝青混合料內(nèi)，可以改善普通改性瀝青路面力學(xué)性能，減少瀝青材料用量，將其鋪筑于路面，還能起到降噪的效果。因此，路面維修施工中合理應(yīng)用橡膠粉改性瀝青混凝土材料，可有效提升工程質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)公路事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。