橡膠瀝青在山區(qū)普通公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用研究

文∕楊鵬

1 前言

恩施州位于湖北省西部，與重慶、湖南接壤，境內(nèi)喀斯特地貌十分突出，境內(nèi)山巒起伏、溝壑縱橫，河谷深切，高差懸殊，平均海拔1000米，雨水豐富，氣候差異十分明顯，俗有“一山有四季，十里不同天”之稱。由于其氣候、地質(zhì)差異較大。近幾年來，恩施州國省道的路面受今年來高速公路施工等重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)和連續(xù)降雨影響，損壞比較嚴(yán)重，PQI 下降，導(dǎo)致道路服務(wù)功能降低，行車舒適性較差，對(duì)道路通行帶來嚴(yán)重影響。

研究證明，橡膠瀝青混凝土具有溫感低、柔韌性強(qiáng)、抗變形抗疲勞能力強(qiáng)、降噪效果好、抗滑性能好等特性。為此，恩施州公路部門于2007年開展橡膠瀝青的研究與試生產(chǎn)，將其應(yīng)用于山區(qū)道路建設(shè)，提高公路的建、養(yǎng)技術(shù)水平。目前已連續(xù)十多年在恩施州國省道干線大修項(xiàng)目和城區(qū)路面黑色化工程廣泛應(yīng)用。

2 橡膠瀝青特點(diǎn)

橡膠瀝青混凝土具有溫感低、柔韌性強(qiáng)、抗變形抗疲勞能力強(qiáng)、降噪效果好、抗滑性能好等特性。我州2007年開展橡膠瀝青的研究與試生產(chǎn)，將其應(yīng)用于山區(qū)道路建設(shè)，提高公路的建、養(yǎng)技術(shù)水平。近年來，特別是2009年～2019年在經(jīng)過長期的科技攻關(guān)和大量的成功應(yīng)用后，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。其優(yōu)良的路用效果和性價(jià)比，贏得了各界的一致認(rèn)可，橡膠瀝青已在我州形成規(guī)模化應(yīng)用，在連續(xù)十余年大修項(xiàng)目廣泛應(yīng)用中，為提升我州公路建養(yǎng)技術(shù)水平，節(jié)約建設(shè)養(yǎng)護(hù)成本和公路建設(shè)“節(jié)能減排”做出了重要貢獻(xiàn)。

3 橡膠瀝青應(yīng)用探索案例

經(jīng)過幾年的不斷探索，利用橡膠瀝青的高彈性、高粘性等特性，摸索總結(jié)了橡膠瀝青4種成功應(yīng)用的路面結(jié)構(gòu)組合類型：一是密級(jí)配瀝青碎石基層（ATB）+應(yīng)力層+橡膠瀝青面層（ARAC）；二是水穩(wěn)基層+70#石油瀝青混凝土下面層（AC）+ 應(yīng)力層+ 橡膠瀝青面層（ARAC）；三是中修罩面：老路清洗干燥+應(yīng)力層+橡膠瀝青面層（ARAC）；四是橡膠瀝青開普封層（預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路面表處）：老路清洗干燥+橡膠瀝青碎石封層+稀漿封層。

3.1 ATB+應(yīng)力層+ARAC 結(jié)構(gòu)組合

對(duì)于公路大修補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，可以采用挖除原有路面，鋪筑半剛性基層再加鋪瀝青面層的方式，對(duì)原路面進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。對(duì)于水泥路面大修補(bǔ)強(qiáng)，建議挖除水泥路面，然后鋪筑半剛性基層，再加鋪瀝青面層。應(yīng)力吸收層能有抗水損、抗反射、抗裂縫的能力非常強(qiáng)，而且具備粘結(jié)功能。

為了解決養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)不足的困難，充分利用原有水泥路面、半剛性基層的強(qiáng)度，我們采用了“破碎成塊、行車穩(wěn)壓、應(yīng)力吸收”的方案，即如原有水泥路面（或者半剛性基層）破損較嚴(yán)重，存在板塊有翹動(dòng)，對(duì)原路面進(jìn)行打碎，撒石屑嵌縫，利用行車碾壓使其穩(wěn)定，然后鋪筑8cm 的密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石ATB-25+橡膠瀝青應(yīng)力吸收層+4㎝的ARAC-16C 表面層。

橡膠瀝青應(yīng)力吸收層設(shè)計(jì)厚度為1㎝，橡膠瀝青用量為1.0～2.0㎏∕㎡，碎石粒徑為4.75～9.5㎜，石料加熱溫度為150℃，灑布量為6㎏∕㎡，灑完后立即用膠輪壓路機(jī)緊跟碾壓。橡膠瀝青應(yīng)力吸收層設(shè)置在兩層瀝青面層之間。

在3年和5年期的觀測(cè)中，該結(jié)構(gòu)3年使用期路面無任何路面裂縫，5年使用期路面只有少量輕微裂縫，沒有其他龜網(wǎng)裂等重度病害。經(jīng)多年來經(jīng)驗(yàn)證明，該結(jié)構(gòu)組合適合恩施州高山、二高山、低山等各類氣候，使用壽命較長，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3.2 水穩(wěn)+AC+應(yīng)力層+ARAC 結(jié)構(gòu)組合

“十二五”和“十三五”期間由于恩來恩黔、宣鶴高速建設(shè)以及各縣市“工業(yè)園區(qū)”等重點(diǎn)工程相繼開工建設(shè)，部分國省道路段作為重點(diǎn)工程建設(shè)運(yùn)輸主要通道，長期受重載車輛碾壓，路基路面已全部報(bào)廢，在建設(shè)期間基本上是按照砂石路在養(yǎng)護(hù)。

對(duì)于這批路基大部分已經(jīng)損壞的路段，恩施在路面改造中采用處理方式是：原路基路面進(jìn)行調(diào)形整型，對(duì)路基強(qiáng)度不足的進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，經(jīng)彎沉檢測(cè)其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，其設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)組合為：18cm 水泥穩(wěn)定基層+乳化瀝青透層+4cm 厚AC-16 瀝青混凝土下面層+應(yīng)力層+ARAC-16 橡膠瀝青混凝土上面層。

由于養(yǎng)護(hù)資金不足，這種路面結(jié)構(gòu)在恩施應(yīng)用較少，總計(jì)只有300 公里左右。這么多年來大規(guī)模設(shè)計(jì)應(yīng)用只在宣恩椒石線椒園至平地壩段和209 國道宣恩境板寮至川大河段，應(yīng)用了60 公里該組合結(jié)構(gòu)。

經(jīng)觀察，由于該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有半剛性基層，其半剛性基層固有病害依然存在，在路面使用1-2年時(shí)間后，表面橫向裂縫呈均勻分布狀態(tài)。除建設(shè)成本較高外，這也是恩施州極少使用該組合結(jié)構(gòu)的原因之一。

3.3 中修罩面：應(yīng)力層+ ARAC 結(jié)構(gòu)組合

318 國道K1432 至K1457 段路面基層完好，沒有沉陷、翻漿等病害，路面病害主要是瀝青老化，表面脆裂形成的小型坑槽和大面積的龜網(wǎng)裂，若不及時(shí)維修，繼續(xù)損壞將危及路面基層造成更深層的破壞。為此，恩施州公路局決定在該路段進(jìn)行中修罩面處理，同時(shí)應(yīng)用恩施州成熟的橡膠瀝青技術(shù)，經(jīng)多方試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一種中修罩面的組合結(jié)構(gòu)：老路坑槽修補(bǔ)清洗干燥后+應(yīng)力層+ 4cmARAC-16 橡膠瀝青面層。

開普封層工藝為利用同步碎石封層車灑鋪橡膠瀝青封層，破乳后實(shí)施稀漿封層，這樣做的目的主要是為了提高橡膠瀝青同步碎石封層的平整度，提高行車舒適性。實(shí)施橡膠瀝青開普封層后，極大的提高了路面的抗?jié)B水性能和抗滑性能，延長了公路的使用壽命，保障了公路交通的安全通暢。

通過近年來大量實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)橡膠瀝青開普封層可以延緩龜網(wǎng)裂的進(jìn)一步發(fā)展，用于路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果很好。

3.4 微表處：碎石封層+稀漿封層結(jié)構(gòu)組合（橡膠瀝青開普封層）

以G209 恩施境K1971+500～K1986+400路段為例，該路段為高海拔路段，路面出現(xiàn)輕微裂縫、車轍和龜裂病害，如不及時(shí)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過一個(gè)冬季的使用及鏈條車輛的反復(fù)摩擦，病害會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。為此，我們開展了橡膠瀝青同步碎石封層加稀漿封層在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究。

開普封層施工工藝就是首先利用同步碎石封層車施工橡膠瀝青封層，施工工藝與橡膠瀝青應(yīng)力吸收層相同。然后施工稀漿封層，目的主要是為了提高橡膠瀝青同步碎石封層的平整度，并提高行車舒適性。通過對(duì)該路段實(shí)施橡膠瀝青開普封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，極大的提高了路面的抗?jié)B水性能和抗滑性能，延長了公路的使用壽命，保障了公路交通的安全通暢。

實(shí)踐表明：橡膠瀝青開普封層可以彌合龜網(wǎng)裂，延緩龜網(wǎng)裂的進(jìn)一步擴(kuò)展，作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果很好。

4 結(jié)語

橡膠粉改性瀝青既能有效降低道路建設(shè)成本，改善路用性能，又能明顯降低道路噪音，變廢輪胎“黑色污染”為“綠色”環(huán)保型資源。針對(duì)路面養(yǎng)護(hù)難題，于2007年開始在G209 國道恩施境柳樹溝段成功實(shí)施500m 試驗(yàn)段后，于2009年起開始在公路養(yǎng)護(hù)中大量使用。近年來，特別是2010年～2019年在經(jīng)過長期的科技攻關(guān)和大量的成功應(yīng)用后，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。截至目前，橡膠粉瀝青路面已在恩施州G318、G209 國道、各省道大修升級(jí)項(xiàng)目中實(shí)施近1500 公里；城市道路黑色化實(shí)施15萬平方米；橡膠粉瀝青累計(jì)用量達(dá)35187 T。其優(yōu)良設(shè)置的路用效果和性價(jià)比，贏得了各界的一致認(rèn)可，橡膠粉瀝青已在我州形成規(guī)?；瘧?yīng)用，為提升我州公路建、養(yǎng)技術(shù)水平，節(jié)約建設(shè)養(yǎng)護(hù)成本和公路建設(shè)“節(jié)能減排”做出了重要貢獻(xiàn)。試驗(yàn)研究表明，橡膠改性瀝青軟化點(diǎn)較高、低溫延度好、黏度高等優(yōu)點(diǎn)，在特殊氣候環(huán)境下的山區(qū)道路使用效果突出，能有效提高山區(qū)公路的使用壽命。橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)具有斷級(jí)配、高油石比、大空隙率的特點(diǎn)。橡膠瀝青混合料施工工藝具有高溫拌和、高溫?cái)備仭⒏邷啬雺旱摹叭摺碧攸c(diǎn)。橡膠改性瀝青彈性回復(fù)高、柔韌性好，因此橡膠瀝青應(yīng)力吸收層能有效解決反射裂縫，能防止水分侵入，起到保護(hù)路面和基層的作用，延長道路的使用壽命。

經(jīng)過恩施州公路部門近年來的不斷研究、探索，橡膠瀝青在恩施州公路建、養(yǎng)工作中進(jìn)行了大量試驗(yàn)和應(yīng)用，并取得了重大的技術(shù)突破。因此，我們認(rèn)為橡膠瀝青及相關(guān)技術(shù)是著力提升我州公路建、養(yǎng)技術(shù)水平的創(chuàng)新型道路建設(shè)材料和施工技術(shù)，在公路建設(shè)領(lǐng)域值得大力推廣。