橡膠瀝青混合料用于工業(yè)園區(qū)路面加鋪改造技術(shù)研究

吉慶 董欣雨

摘 要：早期修建的工業(yè)園區(qū)道路由于長期經(jīng)受車輛重載等影響路面多已出現(xiàn)龜裂、橫向開裂以及沉陷變形等病害，整體承載力不足，制約了園區(qū)交通運輸、周轉(zhuǎn)的效率。本文采用高黏彈的橡膠瀝青與SMA礦料級配的結(jié)合，以提高工業(yè)園區(qū)路面耐久性為重點，開展橡膠瀝青混合料用于舊路加鋪改造技術(shù)研究，驗證了橡膠瀝青及混合料用于工業(yè)園區(qū)路面加鋪改造的可行性。

關(guān)鍵詞：工業(yè)園區(qū);重載;橡膠瀝青;耐久性;加鋪改造

工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)數(shù)量多，道路交通以貨運為主，導(dǎo)致工業(yè)園區(qū)的道路存在車輛重載、噪聲大等客觀不利條件[1]。傳統(tǒng)的瀝青路面經(jīng)受園區(qū)車輛重載碾壓后出現(xiàn)裂縫、沉陷變形等路面損害現(xiàn)象，嚴重制約園區(qū)運行效率以及整體發(fā)展。本文通過分析影響橡膠瀝青混合料技術(shù)性能的因素，結(jié)合橡膠瀝青路面耐久、降噪等特性[2-3]，討論適用于工業(yè)園區(qū)路面加鋪改造的混合料類型。

1 橡膠瀝青混合料技術(shù)性能分析

1.1 橡膠瀝青的黏度

黏度是橡膠瀝青的最重要的性能指標之一。與一般的基質(zhì)瀝青和普通改性瀝青不同，橡膠瀝青的黏度不僅僅是施工和易性上的控制技術(shù)指標，更是整個結(jié)合料品質(zhì)的決定因素。因此對橡膠瀝青合理的黏度控制是能否發(fā)揮橡膠瀝青特性的關(guān)鍵因素。

針對園區(qū)交通重載的客觀條件，以標準布式旋轉(zhuǎn)黏度計的175℃黏度指標作為評價指標，結(jié)合大量的試驗數(shù)據(jù)以及工程經(jīng)驗，認為橡膠瀝青黏度值在2.5 Pa·s～3.0 Pa·s范圍能夠達到較好的使用性能。而具體到材料因素和制備參數(shù)上，橡膠粉摻量是影響橡膠瀝青性能的最重要因素，在合理范圍內(nèi)瀝青各項性能隨膠粉摻量增加有所改善，20%～25%的膠粉摻量較為適宜，能夠發(fā)揮橡膠瀝青高黏彈的特性，達到理想的黏結(jié)效果，混合料整體耐久性也隨之提高。另外，為適應(yīng)交通重載條件，也可以摻用一定比例的輕質(zhì)油分等外摻劑來改善橡膠瀝青性能，具體的比例應(yīng)根據(jù)實際工程需要由試驗確定。

1.2 混合料的礦料級配

要克服園區(qū)高溫、重載等不利條件對路面的損害，對礦料級配選取尤為關(guān)鍵，而橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計的核心也集中在對“空隙率”的控制?？障堵蚀髮?yīng)混合料這種非均質(zhì)體的薄弱點也就隨之增多，在受力承載時尤其是園區(qū)重載條件下產(chǎn)生裂縫，發(fā)生疲勞破壞的概率就會增加;空隙率過小又會增加泛油的風(fēng)險。因此，配合比設(shè)計就是要控制好空隙率，滿足園區(qū)道路良好的抗疲勞性能。

本文參考SMA礦料級配，提高對混合料抗剪切性能的要求，礦料中作為骨架的粗集料應(yīng)形成“石碰石”的嵌擠結(jié)構(gòu)以達到較大的內(nèi)摩擦角，同時調(diào)整相對較高的礦料間隙率，提供足夠的空間和空隙容納高黏度的橡膠瀝青，一方面結(jié)合料提供黏結(jié)力滿足抗剪能力，另一方面也可以發(fā)揮高黏彈的橡膠瀝青降噪特性。

1.3 路面施工碾壓工藝

了解SMA混合料體積結(jié)構(gòu)原理對最終目標空隙率的控制以及壓實效果的實現(xiàn)都十分重要，壓實過度不僅會產(chǎn)生對粗集料嵌擠結(jié)構(gòu)的破壞，部分粗集料被壓碎，還會導(dǎo)致對結(jié)合料的溢流導(dǎo)致泛油等現(xiàn)象。

對SMA混合料的碾壓，主要是形成“石碰石”的骨架結(jié)構(gòu)，要求對碾壓程度的把控，不能完全通過壓實去達到目標空隙率的形成，必須要有充分的結(jié)合料和細集料填充空隙，才會發(fā)揮混合料整體的耐久性能。

2 橡膠瀝青路面用于工業(yè)園區(qū)重載路面技術(shù)

2.1 工程概況

某地工業(yè)園區(qū)建成時間較早，當(dāng)時路面設(shè)計參照《廠礦道路設(shè)計規(guī)范》（GBJ 22-87）的要求，柔性路面面層采用的是4 cm厚的基質(zhì)瀝青混凝土AC-13，路面結(jié)構(gòu)層較薄，路面強度不夠，加之園區(qū)重車超載嚴重，部分路面出現(xiàn)了龜裂、橫向開裂、沉陷變形等病害，制約了園區(qū)交通運輸、周轉(zhuǎn)的效率。考慮到園區(qū)的長遠發(fā)展，擬修建符合園區(qū)耐久性好、低噪音需求的橡膠瀝青路面，改善園區(qū)內(nèi)部交通條件。

2.2 橡膠瀝青性能指標

結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范和工程實例確定了橡膠瀝青的制備條件，橡膠瀝青采用的膠粉摻量為20%，攪拌時間為45 min，攪拌溫度為180℃，并外摻1%的芳烴油。相應(yīng)橡膠瀝青技術(shù)指標如表1所示：

2.3 混合料配合比設(shè)計

混合料配合比設(shè)計中通過馬歇爾試件體積法進行最佳油石比的確定，以目標空隙率為設(shè)計的核心，相應(yīng)確定出最佳油石比。本項目中，以4%～4.5%空隙率作為目標空隙率，找出相應(yīng)該目標空隙率下的結(jié)合料用量作為最佳結(jié)合料用量，并進一步制作混合料馬歇爾試件，測定析漏值并驗證各項馬歇爾指標符合相關(guān)規(guī)范要求。

結(jié)合橡膠瀝青結(jié)合料應(yīng)用特性，在保證骨架粗集料的嵌擠結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，級配設(shè)計要提供足夠空間容納高用量橡膠瀝青，進一步降低關(guān)鍵篩孔2.36 mm以下細料比例，形成了目標空隙率下的SMA混合料級配范圍，如表2所示：

2.4 試驗路施工

本項目在園區(qū)內(nèi)選取一段長度為1.0 km的試驗路進行試驗性施工，試驗路方案充分考慮了舊路面強度不足、重車超載車輛較多以及地區(qū)高溫時間長等因素，以達到提高園區(qū)道路路用性能、改善路面行車條件的作用。主要設(shè)計思路如下：

（1）設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，以減少和延緩路面反射裂縫的產(chǎn)生，增強路面的層間黏結(jié)，加強路面的整體性，并起到防水的作用。

（2）采用適配出的橡膠瀝青SMA-13混合料作面層，以提高路面耐久性能并降低路面噪聲。

在施工過程中，初壓溫度控制在160℃，靜壓2次，復(fù)壓溫度控制在140℃，前靜后壓5次，終壓溫度控制在120℃，靜壓1次。碾壓完成后，項目技術(shù)人員隨機選取了5個采樣點進行鉆芯取樣，壓實度為97.2%～99.0%，平均壓實度為98%，空隙率為4.0%～4.5%，平均空隙率為4.2%，構(gòu)造深度達到1.0以上，摩擦系數(shù)達到62以上，證明本段實驗路符合設(shè)計要求，并具備較好的抗滑能力，基本達到了試驗的預(yù)期指標要求，滿足園區(qū)的現(xiàn)實需求，擬對園區(qū)開展大范圍的內(nèi)部道路優(yōu)化升級。

3 結(jié)語

在保證瀝青路面基本路用性能的前提下，通過材料組合，并鋪筑試驗路，證明橡膠瀝青SMA混合料加鋪層達到設(shè)計預(yù)期指標要求，園區(qū)路面耐久性得到提高，驗證了橡膠瀝青及其混合料用于工業(yè)園區(qū)路面加鋪改造的可行性。針對現(xiàn)有工業(yè)園區(qū)道路耐久性不足、交通噪聲污染以及資源利用率不足等問題，其具有很大的應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1]張曉東.蘇州工業(yè)園區(qū)道路交通管理研究[D].蘇州大學(xué)，2020.

[2]房辰澤，郭乃勝，孫雅珍，等.基于勁度模量分析的橡膠瀝青混合料疲勞壽命研究[J].工程力學(xué)，2020，37（4）：196-204.

[3]肖飛鵬，王濤，王嘉宇，等.橡膠瀝青路面降噪技術(shù)原理與研究進展[J].中國公路學(xué)報，2019，32（4）：73-91.