抑冰瀝青路面施工要點(diǎn)及成本控制要素研究

施竹青，劉 洋，李 明，李寧寧，王戰(zhàn)偉

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710018)

橡膠顆粒瀝青抑冰路面是上個(gè)世紀(jì)60年代由瑞典道路研究所提出，是將橡膠作為骨料直接摻入瀝青混合料中，鋪筑路面。橡膠抑冰路面可以提高路面的變形能力，改善路面的冰雪粘結(jié)狀態(tài)，抑制道路結(jié)冰。同時(shí)，加入橡膠顆粒后，使路面韌性提升，不容易被破壞，不僅能吸收路面噪音，還比普通瀝青公路耐磨性、抗滑性更強(qiáng)。此外，橡膠瀝青抑冰路面可以消耗大量的廢舊橡膠材料，實(shí)現(xiàn)資源的再利用，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展理念。

1 冰雪對(duì)路面的危害

在冬季，高速公路和城市道路經(jīng)常會(huì)受到冰雪危害，尤其是我國(guó)北方地區(qū)，在冬季氣溫可以達(dá)到零下30 ℃以下，路面結(jié)冰現(xiàn)象非常普遍。路面結(jié)冰或積雪，會(huì)極大降低路面的附著系數(shù)(干燥路面附著系數(shù)為0.6，雪路為0.2，冰路為0.15)，導(dǎo)致過(guò)往車(chē)輛輪胎打滑、剎車(chē)制動(dòng)距離增長(zhǎng)，甚至是力矩?zé)o法傳導(dǎo)至地面，導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法剎車(chē)或轉(zhuǎn)向，給行車(chē)安全帶來(lái)嚴(yán)重危害。

2 抑冰瀝青路面的原理

瀝青路面骨料中摻入橡膠顆粒，會(huì)使路表面的集料周?chē)植即罅康南鹉z顆粒。由于存在橡膠顆粒，路面結(jié)冰時(shí)會(huì)不均勻，這就導(dǎo)致結(jié)冰的整體強(qiáng)度會(huì)降低。再加上橡膠顆粒與集料之間較大的剛度差異影響，當(dāng)車(chē)輛行駛過(guò)路面、對(duì)路面施加動(dòng)載荷時(shí)，橡膠顆粒處由于彈性形變能力較強(qiáng)會(huì)發(fā)生較大的形變，集料處的剛性較強(qiáng)會(huì)幾乎不發(fā)生形變，疊加后導(dǎo)致結(jié)冰層受力不均勻，因此在橡膠顆粒與集料之間的位置處會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，此處冰層是非常容易破壞的，而且，橡膠顆粒會(huì)降低路面與冰層之間的粘附性，使得結(jié)冰很容易被清除。

此外，橡膠顆粒還可以生熱融雪，一方面，橡膠顆粒彈性形變過(guò)程會(huì)產(chǎn)生機(jī)械能的滯后損失，從而轉(zhuǎn)化為熱量；另一方面，橡膠是一種高分子材料，因此在受動(dòng)載荷作用時(shí)，其內(nèi)部分子鏈之間纏繞、摩擦、振動(dòng)，從而產(chǎn)生熱量，橡膠散熱性能不好，因此溫度會(huì)上升，有利融雪。

3 抑冰瀝青路面施工要點(diǎn)

3.1 混合料配比、拌合要點(diǎn)

對(duì)于橡膠顆粒瀝青混合料來(lái)說(shuō)，在同等用料情況下，橡膠顆粒體積是礦料的2～3倍，這是因?yàn)橄鹉z的密度較小。同時(shí)，橡膠的彈性形變能力強(qiáng)，剛性低，因此橡膠顆粒的摻入會(huì)極大改變混合料的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)，因此橡膠顆粒的用量控制是混合料制備的要點(diǎn)之一，根據(jù)路面對(duì)混合料的性能要求，應(yīng)選取立方體、硬度以及彈性模量大的橡膠顆粒，具體的要求是：橡膠顆粒密度小于1.2 g/cm3，含水量小于0.8%，金屬含量小于0.01%%，纖維含量小于0.8%，灰分小于8%，丙酮抽出物大于22%，炭黑含量大于28%，橡膠烴含量大于42%，邵爾A型硬度大于55°，細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒含量小于10%。橡膠顆粒的摻加量1.2%。

此外，礦料配合比和最佳石油比約為6.2%，纖維摻量0.3%，此時(shí)混合料的各項(xiàng)性能符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)對(duì)配合比的相關(guān)研究，可以得出瀝青混合料礦料級(jí)配為：1～18 mm∶6～11 mm∶4～6 mm∶0～4 mm∶礦粉∶橡膠顆?！美w維=43%∶32%∶3%∶12%∶10%∶1.2%∶0.3%。

對(duì)于混合料的拌合，應(yīng)注意橡膠與瀝青之間的反應(yīng)會(huì)隨著溫度提高而增強(qiáng)，高溫會(huì)使強(qiáng)化橡膠表面的碳化作用，從而使橡膠顆粒、瀝青、其他集料之間的粘結(jié)性能增強(qiáng)，由此可見(jiàn)溫度是混合料拌合時(shí)應(yīng)注意的要點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)顯示，瀝青加熱溫度應(yīng)控制在165～175 ℃之間，礦料加熱溫度比瀝青加熱溫度高10～20 ℃，出廠時(shí)混合料溫度應(yīng)在175～185 ℃之間。

3.2 混合料攤鋪要點(diǎn)

首先，保障混合料的運(yùn)輸。應(yīng)維持混合料溫度，并保證其不發(fā)生離析。一方面要保證運(yùn)輸車(chē)輛的運(yùn)載能力，做好車(chē)輛的清潔、防粘工作；另一方面，確保混合料不會(huì)形成錐型料堆，導(dǎo)致混合料離析，同時(shí)減少運(yùn)輸過(guò)程中急停、急剎現(xiàn)象。

其次，保障混合料的攤鋪。中、上面層攤鋪時(shí)要撒布粘層瀝青，確保各層粘結(jié)。此外，攤鋪時(shí)注意溫度，低溫時(shí)不能進(jìn)行攤鋪，要保證攤鋪連續(xù)、勻速，不能隨意改變攤鋪速度。

3.3 混合料壓實(shí)要點(diǎn)

由于混合料中摻入了橡膠顆粒，高溫?cái)備佭^(guò)程中橡膠顆粒的粘性較大，利用普通的碾壓工藝無(wú)法解決碾壓后路面橡膠?；貜椀膯?wèn)題，因此，橡膠瀝青混合料壓實(shí)要有一定調(diào)整。首先要遵循“緊跟慢壓、先邊后中、高頻低幅、勻速少水”的碾壓工藝原則。

碾壓應(yīng)采用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，不宜使用膠輪壓路機(jī)，容易帶出混合料中的橡膠顆粒。壓路機(jī)前進(jìn)后退視為一次碾壓，碾壓采用1/2錯(cuò)輪。壓路機(jī)應(yīng)先行駛，再開(kāi)振動(dòng)，停止時(shí)也應(yīng)先關(guān)振動(dòng)。

針對(duì)橡膠顆?；貜椀奶匦裕瑧?yīng)在保證薄弱部分壓實(shí)的同時(shí)，適當(dāng)增加碾壓次數(shù)。同時(shí)，要注意碾壓過(guò)程中，環(huán)境溫度不能超過(guò)70 ℃。具體的技術(shù)規(guī)范要求，應(yīng)參考《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》和《橡膠瀝青及混合料設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南》中的施工相關(guān)要求。

4 抑冰瀝青路面施工的成本控制要素

對(duì)于抑冰瀝青路面施工的成本控制來(lái)說(shuō)，應(yīng)遵循兩個(gè)原則：合理效益原則和全面性原則。一方面，保證工程的合理經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)，另一方面，保證各類社會(huì)資源的合理投入。

4.1 原材料的管理

原材料成本占總成本較大比重，結(jié)合混合料的配合比，選取最優(yōu)原材料，包括瀝青、碎石、橡膠顆粒等，進(jìn)行綜合成本控制。對(duì)于原材料成本控制，要針對(duì)具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求來(lái)進(jìn)行。在滿足技術(shù)指標(biāo)要求的前提下，選取產(chǎn)量穩(wěn)定、運(yùn)距經(jīng)濟(jì)、綜合成本較低的原材料。配合比設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，做好目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比及生產(chǎn)配合比的驗(yàn)證工作，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)確定最佳配合比，減少性能溢出，從而節(jié)約成本。

4.2 機(jī)械設(shè)備管理

路面工程施工需投入大量大型機(jī)械設(shè)備，施工前應(yīng)做好機(jī)械設(shè)備策劃，按照機(jī)械設(shè)備能力、項(xiàng)目的規(guī)模、建設(shè)工期要求等制定合理的機(jī)械設(shè)備配置計(jì)劃，并組織實(shí)施。過(guò)程中控制好機(jī)械設(shè)備管、用、養(yǎng)、修、算工作，提高機(jī)械設(shè)備的完好率和利用率，降低機(jī)械設(shè)備使用成本；根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)合理規(guī)劃大型設(shè)備使用時(shí)間，對(duì)于大型拌合站、攤鋪設(shè)備以及壓路機(jī)等道路施工設(shè)備，其使用費(fèi)用較高，應(yīng)根據(jù)施工順序進(jìn)行設(shè)備的總用調(diào)配，防止設(shè)備閑置增加成本。

4.3 施工過(guò)程管理

合理優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，做好施工進(jìn)度規(guī)劃及過(guò)程進(jìn)度控制，從而使施工有序開(kāi)展，減少各工序間的時(shí)間間隔，確保高效銜接，避免窩工、怠工，造成的“工、料、機(jī)”成本浪費(fèi)；施工過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格控制油石比和礦料級(jí)配，嚴(yán)控施工質(zhì)量，確保從拌合、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生各環(huán)節(jié)不出現(xiàn)返工，以及質(zhì)量缺陷造成的成本浪費(fèi)；加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)標(biāo)牌、周轉(zhuǎn)材料、模板等的日常管理，確保維護(hù)、保養(yǎng)到位，合理延長(zhǎng)使用壽命、再生利用節(jié)約成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，抑冰橡膠顆粒瀝青路面不僅可以有效抑冰，同時(shí)具有較好的路用性能。應(yīng)加強(qiáng)提升施工工效、提高工程質(zhì)量、提高廢舊橡膠的回收再利用水平等方面進(jìn)行深入研究，具有顯著的社會(huì)效益，值得推廣。