橡膠瀝青同步碎石封層技術在機場跑道改造中的應用

李文廣

（北京中航空港建設工程有限公司，北京 101399）

前言：橡膠瀝青同步碎石封層技術有著巨大的優(yōu)勢，它不僅可以避免路面上已有的病害擴展到整個路面上，還可以直接對沖路面使用性能的惡化，使得路面的使用壽命顯著增加，進而使路面的服務效能明顯提升?；诖?，本文以某市機場的跑道為工程案例，分析在機場跑道改造過程中，橡膠瀝青同步碎石技術的應用。

一、橡膠瀝青同步碎石封層結(jié)構(gòu)形成

由同一輛車負責瀝青的噴灑和碎石的撒布，因此，這兩種材料之間的距離極小，按照通常的道路施工速度，只需要經(jīng)過一秒的間隔，便可以在瀝青噴灑之后完成碎石的撒布，因此，可以將這兩個工作環(huán)節(jié)視為同步進行。在如此短的時間間隔之下，橡膠瀝青的溫度較高，具有極高的流動性，當碎石與瀝青接觸時，瀝青會因為自身的毛細管特性，直接流入碎石表面的紋理之中，并且，瀝青將會緊緊包裹碎石，碎石被瀝青禁錮，就不會發(fā)生封層脫粒的問題。

在完成瀝青和碎石封層之后，接下來必須完成碾壓的工作，讓碎石處于更加穩(wěn)定的狀態(tài)下，在穩(wěn)定到一定的強度之后，要進行面層結(jié)構(gòu)的鋪筑工作。此時，封層在瀝青面層和基層之間形成一個軟介層，該層的特性為具有較高的粘彈性。軟介層可以借助瀝青和碎石兩種材料，將基面兩層緊密結(jié)合在一起。鑒于此可知，在提升我國道路建設和養(yǎng)護技術、提高路面使用壽命的過程中，需要充分利用橡膠瀝青碎石封層技術[1]。

二、橡膠瀝青同步碎石封層技術性能及優(yōu)勢

（一）橡膠瀝青同步碎石封層技術性能

1.防水性能

在完成橡膠瀝青的封層之后，可以形成一層膜，用于防水，并將基層表面封閉，避免原先存儲在基層中的水分逃逸，也可以避免外界的水分進入到封層之中，進而在基層頂面形成一個密封性優(yōu)良的層，為基層的水化作用保駕護航，讓基層的水量始終保持在合理的程度上，形成最佳的強度。同時，在封層中保留定量的水分避免流失，這樣可以避免道路基層受到嚴重的流水侵蝕作用，延長基層的壽命[2]。

2.粘結(jié)性能

基層和瀝青面層之間由于有橡膠瀝青封層的存在，會產(chǎn)生較好的粘結(jié)性，可以顯著提升瀝青路面的質(zhì)量。這是因為，路面的基面兩層之間有效結(jié)合在一起有助于提高面層的強度，此時面層上經(jīng)過車輛產(chǎn)生的溫度變化也相對難以影響面層，不至于出現(xiàn)瀝青面層被剝落的現(xiàn)象。此外，在瀝青混合料的優(yōu)勢作用下，下封層可以與面層緊密結(jié)合在一起，進而達成了弱結(jié)合層，使得路面整體的強度得到顯著提升[3]。

3.防裂性能

基層可以受到橡膠瀝青封層的保護，來自外部的重型施工機械和行駛的大型車輛會對基層造成不可逆的損傷，臨時交通的變道也會對基層產(chǎn)生影響，因此厚度一定的橡膠瀝青封層可以保護基層免于受到上述因素的影響。同時，以往在水泥混凝土路面上鋪設瀝青容易導致反射裂縫的產(chǎn)生，面層會逐漸出現(xiàn)剝落的現(xiàn)象，導致外部的水分滲入路面中，此時有橡膠瀝青下封面的幫助就會顯著提升路面反射裂縫的形成，可以減輕路面承受的外部壓力，這一類優(yōu)勢較多的下封層被稱為應力吸收膜。

（二）橡膠瀝青同步碎石封層技術優(yōu)勢

與其他碎石封層的不同之處在于，橡膠瀝青碎石封層有著較為優(yōu)異的粘結(jié)性能，可以顯著延緩反射裂縫的生成，同時，防水性能優(yōu)異，有著極高的耐久度。下面將詳細展開論述：

首先是具有優(yōu)良的橡膠瀝青彈性。橡膠瀝青從本質(zhì)上來講是一種具有粘彈性的粘結(jié)劑，因此，粘性較高是它的本質(zhì)屬性，而瀝青的高溫穩(wěn)定性就體現(xiàn)在粘性上，瀝青的粘性越高，抗擊形變的能力就越強，橡膠瀝青與碎石結(jié)合在一起，可以加倍提升路面的粘結(jié)力，可以有效防止水分滲入或者外溢。

其次，具有突出的抗老化性能。在輪胎加工的過程中產(chǎn)生橡膠粉，在生產(chǎn)輪胎的過程中存在其他的添加劑，使得就抗老化這一項性能來說，橡膠瀝青要強于普通瀝青數(shù)倍，并且橡膠瀝青在彈性上有其他瀝青不具備的優(yōu)勢，使得瀝青路面更具柔性，能夠更好應對各種裂縫。由此，橡膠瀝青路面的使用壽命被延長了數(shù)倍，由于耐久度的提升，后續(xù)的維修工作可以延緩數(shù)年進行[4]。

最后，保護環(huán)境。橡膠瀝青是一種改性瀝青，具有環(huán)保型的特征，主要的來源為廢輪胎的橡膠粉，使用廢棄材料顯著降低了其他材料的使用量，達到了資源節(jié)約的目的，并且與普通的瀝青相比，橡膠瀝青的性能極為優(yōu)異，再加上較低的鋪設成本，使得橡膠瀝青的性價比處于較高的位置[5]。

三、工程案例分析

（一）工程概況

某市的機場跑道已經(jīng)使用超過半個世紀，并且在上世紀末和本世紀初經(jīng)過了多次的修繕，加鋪了多次瀝青混凝土。但是由于數(shù)十年的使用，機場的跑道路面已經(jīng)裂縫叢生，突發(fā)性的損壞也屢見不鮮。為了保證飛機起飛和降落的安全，該市的機場管理部門準備再對該機場跑道進行加鋪。

（二）橡膠瀝青同步碎石封層方案的提出

由于航班往來頻繁，因此施工不能影響航班的正常起降，在加鋪的過程中，還需要使用瀝青混凝土，但是就過去多次加鋪的表現(xiàn)來看，即使使用瀝青混凝土完成這次加鋪，反射裂縫的問題也不會斷絕，幾年后還要加鋪，費時費力。由于反射裂縫的存在，道路路面的服務水平將顯著降低，為安全事故的發(fā)生埋下巨大的隱患。

反射裂縫的問題存在已久，因此，從上世紀六十年代開始，國外的研究人員就將目光集中在遏制反射裂縫數(shù)量上，開展了諸多的研究。我國在八十年代也開始了該項研究，并研究出相應的防范措施。包括：提升瀝青混凝土材料的性能、加厚鋪設瀝青混凝土厚度、將土工織物置于瀝青混凝土加鋪層上，或者使用應力吸收層。

因此，在該市的這次機場跑道加鋪過程中，將原有的瀝青混凝土層較好地保留下來，但是由于以往的瀝青混凝土層存在較多的反射裂縫，為了避免這些裂縫對新鋪設的路面產(chǎn)生影響，使得新鋪設的路面加快產(chǎn)生反射裂縫，提升本次混凝土加鋪層的使用壽命，因此，機場跑道的設計人員在進行周密地部署之后，提出了以下兩條措施：

其一是提升鋪設瀝青混凝土材料的質(zhì)量。使得材料在低溫的狀態(tài)下也不容易被改變形態(tài)，并且有著較強的抗剪切的能力，同時，在高溫的狀態(tài)下必須具有較強的穩(wěn)定性。其二是，吸收其他公路在鋪設橡膠瀝青過程中總結(jié)的經(jīng)驗，在本次加鋪過程中增加一層橡膠瀝青碎石封層，置于瀝青混凝土加鋪路面之下，經(jīng)過論證分析，厚度為1cm，新增的這一層為應力吸收層，不僅可以防止水分的散失，還可以顯著遏制反射裂縫的生成，保證在施工的過程中，飛機可以正常起降。

在原有的路面上鋪設一層橡膠瀝青，再在其上鋪設瀝青混凝土，可以將外來的盈利較好吸收，也會使得機場的跑道路面柔韌性增加，具有一定的彈力。同時，外來的應力在被消除之后，反射裂縫的生成概率將大大降低，即使生成裂縫，發(fā)展速度也極為緩慢。同時，在攤鋪上層時，橡膠瀝青碎石層中的碎石會嵌入上面的瀝青混凝土中，使得兩個面層可以更好地融合在一起，避免在層面之間產(chǎn)生滑動，造成安全事故。此外，中間多出一層橡膠瀝青碎石路面，外部的水分進入路基就需要經(jīng)過兩層防護，難度極大提升。

但是由于是首次使用橡膠瀝青路面，此前毫無經(jīng)驗，為了避免安全事故的發(fā)生，施工單位需要慎重考慮施工中的每一步方案。

（三）橡膠瀝青同步碎石封層技術要求

1.橡膠瀝青同步碎石封層車

在該設備的幫助下，噴灑瀝青和撒布石料可以同步進行，這樣橡膠瀝青與石料之間將會充分粘合，并達到最大的限度，提高面層的穩(wěn)定性。

2.封層施工工藝

噴灑瀝青工藝：在正式的噴灑之前，必須完成現(xiàn)場的勘察工作，明確在此次施工中噴灑的瀝青量；在噴灑的過程中必須保證均勻，因為瀝青的溫度難以控制，如果溫度較低，瀝青的粘性會增加，一旦噴灑不均勻，就會產(chǎn)生條文；應當在噴灑的起始位置放置氈布，避免其他區(qū)域噴灑上瀝青，此舉也有利于均勻噴灑瀝青。

撒布碎石的工藝：與上述瀝青噴灑一樣，在撒布之前需要完成勘察工作，根據(jù)勘察的結(jié)果確定撒布的碎石量；在撒布碎石的過程中與橡膠瀝青噴灑同步進行，在撒布的過程中同樣要注重均勻性，如果某些地方撒布不均勻，后續(xù)的人工要及時彌補。

碾壓工藝：在撒布碎石之后，必須立即使用壓路機完成碾壓工作，而且要使用腳輪壓路機，避免碎石被嵌入輪胎中；壓路機的速度要保持在每小時10 千米，避免速度過快，石子飛起，要重復碾壓，至少三次；壓路機在行駛的過程中要保證勻速前行，避免中斷。

清掃工作：當封層施工30 分鐘后，必須使用全自動路面清掃車將道路上的集浮石收集起來、然后完成最上層的瀝青混凝土鋪設。上層瀝青混凝土的鋪設要盡量縮短與下層橡膠混凝土層施工的時間間隔，兩層絕不能分開施工。

3.機場跑道改造效果

在此次機場跑道的改造過程中，選用的橡膠瀝青碎石層厚度為1cm，此次在機場道面加鋪中使用橡膠瀝青碎石層尚屬國內(nèi)首次，因此，此次施工具有重要的意義。在施工完畢之后，機場跑道性能良好，在施工的過程中沒有影響到航班的正常起降。就最后的施工效果來說，橡膠瀝青路面的厚度平均為0.7-0.8cm。在鉆芯取樣之后可以知悉，兩層之間的粘合效果較好。

結(jié)論：通過文章的分析和研究可知，在機場跑道路面增設橡膠瀝青碎石面層可以起到加固路面作用，可以防止外部的水分進入到基層中，可以有效遏制反射裂縫的生成，因此，值得在更多的道路場合應用。