橡膠瀝青施工技術(shù)在高速公路路面工程中的應(yīng)用

苑艷飛

（張家口市路橋工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，河北 張家口 075000）

0 引言

廢棄輪胎數(shù)量逐年遞增，已經(jīng)成為一種新的環(huán)境污染，而橡膠瀝青技術(shù)不僅可以有效解決廢棄輪胎重新利用的問題，還能夠增強傳統(tǒng)瀝青路面使用性能和安全性能[1]。但目前對橡膠瀝青的很多施工參數(shù)并未十分明確，橡膠粉摻加量也存在爭議。故本文依托實際工程，結(jié)合橡膠瀝青技術(shù)施工工藝，在試驗路段使用不同橡膠粉摻加量的橡膠瀝青進行攤鋪，通過檢測路面高溫穩(wěn)定性能和水穩(wěn)定性能，確定最佳施工參數(shù)及制備工藝。

1 原材料

1.1 瀝青

目前制備橡膠瀝青主要是通過濕法工藝獲取，即普通基質(zhì)瀝青中摻加橡膠粉并在高溫環(huán)境下高速攪拌。為使橡膠瀝青路面擁有更好的路用性能，普通基質(zhì)瀝青的選擇至關(guān)重要，本文試驗路段所用普通基質(zhì)瀝青各項性能檢測結(jié)果如表1所示。

表1 普通基質(zhì)瀝青性能指標(biāo)檢測結(jié)果

1.2 橡膠粉

本文試驗路段采用橡膠粉50 目廢棄輪胎橡膠粉，并對橡膠粉進行試驗檢測，檢測結(jié)果如表2 和表3所示。

表2 橡膠粉物理性能檢測結(jié)果表

表3 橡膠粉化學(xué)性能檢測結(jié)果表

對所用橡膠粉物理性能和化學(xué)性能進行檢測，檢測結(jié)果均滿足技術(shù)指標(biāo)要求。此外，橡膠粉密度必須滿足施工規(guī)范要求，在橡膠粉篩分時需要嚴(yán)格控制，其各級篩孔通過率嚴(yán)格滿足要求，橡膠粉篩分結(jié)果表如表4所示。

表4 橡膠粉篩分結(jié)果表如表

1.3 橡膠瀝青

為對比普通基質(zhì)瀝青與不同橡膠粉摻加量的橡膠瀝青三大指標(biāo)性能差異，本文制備五組不同橡膠瀝青，A 組為膠粉摻加為0 的普通基質(zhì)瀝青，B 組為膠粉摻加為5%的橡膠瀝青，C 組為膠粉摻加為10%的橡膠瀝青，D 組為膠粉摻加為15%的橡膠瀝青，E 組為膠粉摻加為20%的橡膠瀝青，并在實驗室內(nèi)對A 組到E 組五組瀝青進行試驗檢測，五組瀝青性能指標(biāo)檢測結(jié)果如表5 所示。橡膠粉摻加量與針入度和軟化點關(guān)系圖如圖1所示。

表5 五組瀝青性能指標(biāo)檢測結(jié)果

圖1 橡膠粉摻加量與針入度和軟化點關(guān)系圖

由表5 可知，橡膠瀝青比普通瀝青針入度明顯降低，而軟化點得到增加。由圖1 可知，隨著橡膠粉摻加量增加，瀝青軟化點從47.3℃增加到62.9℃，軟化點逐漸增加；而針入度從95.1mm 減少到43.3mm，軟化點逐漸增加；而普通基質(zhì)瀝青5℃延度超過100cm，而摻入橡膠粉瀝青延度明顯減小，且隨著橡膠粉摻加量增加，延度從6.9cm增加到8.9cm，表明加入橡膠粉可以有效改善瀝青性能[2]。因此，本項目工程試驗路段鋪筑過程瀝青混合料原材料選擇橡膠瀝青。

2 工程實例

2.1 工程概況

某高速公路項目工程位于河北省，全線長142km，起點樁號為K1220+000，終點樁號為K1362+000，經(jīng)過對該地區(qū)地質(zhì)探測發(fā)現(xiàn)，該路段長期受到高溫影響，普通瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)由于高溫穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫等病害，因此考慮工程所在地氣候、地質(zhì)等影響要素，決定對該項目高速公路采用橡膠瀝青混凝土路面，以提高路面的高溫性能。故本文根據(jù)施工規(guī)范要求對高速公路各結(jié)構(gòu)層采取的設(shè)計方案，上面層為厚度4cm 的橡膠瀝青土，中面層為厚度8cm 的AC-20 瀝青混凝土，下面層為厚度10cm的瀝青穩(wěn)定碎石，基層為厚度20cm 的水泥穩(wěn)定碎石，并優(yōu)選基層建筑材料，保證施工質(zhì)量。

2.2 施工工藝

2.2.1 施工前準(zhǔn)備工作

首先通過試驗檢瀝青、橡膠粉、玄武巖集料等原材料的各項性能指標(biāo)，保證每個原材料使用質(zhì)量滿足施工要求，并嚴(yán)格控制集料在不同尺寸篩孔通過率，篩分結(jié)果如表6所示，保證集料級配滿足施工要求。

表6 不同尺寸篩孔集料通過率

2.2.2 拌和與運輸

橡膠瀝青常見的制備方法為干拌法和濕拌法，干拌法施工工藝簡單，對儀器設(shè)備要求不高，目前國內(nèi)使用最多制備方法為濕拌法，制備時首先瀝青加熱灌溫度提升至190℃，保證灌內(nèi)溫度不得低于185℃，溫度達到要求后在反應(yīng)裝置內(nèi)放入橡膠粉，加入橡膠粉后提升反應(yīng)裝置內(nèi)部溫度，在恒溫恒濕保溫箱內(nèi)取出集料，將集料與橡膠瀝青放入拌和裝置中，拌和過程中要注意拌和溫度，溫度過低會導(dǎo)致橡膠瀝青混合料發(fā)生離析，溫度過高則會導(dǎo)致橡膠瀝青混合料出現(xiàn)分層，嚴(yán)重影響橡膠瀝青路用性能，拌和時間不得低于70min，混合料出料溫度應(yīng)控制在160～170℃[3]。

橡膠瀝青混合料拌和完成后，應(yīng)立即送至施工現(xiàn)場。裝車時在運輸車車壁內(nèi)涂抹潤滑劑，防止混合料黏附在車內(nèi)壁，導(dǎo)致清洗困難?；旌狭涎b卸作業(yè)時要保證運輸車平穩(wěn)。運輸過程中，運輸車應(yīng)勻速行駛，避免出現(xiàn)緊急制動導(dǎo)致混合料出現(xiàn)離析。

2.2.3 攤鋪

在高速公路項目路段K1350+000—K1350+500 道路右側(cè)作為試驗路段，研究不同橡膠粉摻加量對瀝青路面施工質(zhì)量的影響。將500m 試驗路段平均分成5段，每段長100m。將A組到E組五組不同摻量橡膠瀝青混合料均勻鋪筑在試驗路段上，攤鋪機應(yīng)勻速行駛，中途不得停車、加速或者減速，保證橡膠瀝青混合料攤鋪均勻。攤鋪作業(yè)時，現(xiàn)場工作人員應(yīng)在一旁監(jiān)督指導(dǎo)作業(yè)，保證攤鋪均勻，最后人工對路幅兩側(cè)修整，保證路面整潔[4]。

2.2.4 碾壓

橡膠瀝青混合料黏結(jié)能力較強，現(xiàn)場碾壓工作應(yīng)采用較大的壓實機器進行壓實作業(yè)。初壓使用22t 雙鋼輪振動壓路機進行碾壓作業(yè)，碾壓機速度在1km/h～2km/h 為佳，碾壓遍數(shù)為3～4 遍，保證集料不被碾壓破碎且能夠提高橡膠瀝青混合料壓實度；復(fù)壓作業(yè)使用22t 雙鋼輪振動壓路機，碾壓機速度在2～3km/h為佳，碾壓遍數(shù)為4～6遍，保證橡膠瀝青路面壓實度滿足施工要求；終壓用雙輪式缸筒式壓路機，碾壓機速度在1～2km/h 為佳，碾壓遍數(shù)為1～2 遍，用于消除路面車輪痕跡帶。壓實作業(yè)路面長度不宜過長，控制在50m內(nèi)[5]。

2.2.5 養(yǎng)護

路面完成攤鋪工作后，在路面適當(dāng)灑水和鋪養(yǎng)生布進行養(yǎng)護工作，養(yǎng)護時間為7d。

2.3 性能檢測

2.3.1 高溫穩(wěn)定性能

為探究不同摻量橡膠瀝青混合料對路面高溫穩(wěn)定性能的影響關(guān)系，本文選用五種不同橡膠粉摻加量制備混合料攤鋪試驗路段，攤鋪、碾壓施工完成后，分別在試驗路段A、B、C、D 和E 五個試驗路段右側(cè)車轍位置處選取五個取樣點，進行鉆芯取樣。鉆芯試樣在實驗室內(nèi)，進行馬歇爾穩(wěn)定度試驗、浸水48h 穩(wěn)定度試驗以及動穩(wěn)定度試驗，檢測結(jié)果如表7所示。

表7 五種不同橡膠粉摻加量橡膠瀝青試驗結(jié)果

由表7 可知，使用橡膠瀝青能夠有效提高路面高溫穩(wěn)定性能，試驗路段A～E馬歇爾穩(wěn)定度由8.7kN到9.8kN、浸水48h 穩(wěn)定度由6.1kN 到9.0kN、動穩(wěn)定度由3 001 次/mm 顯著增加到5 960 次/mm，表明橡膠瀝青混合料可以有效提高瀝青路面高溫穩(wěn)定性能。橡膠粉摻加量由5%增加到20%，瀝青路面高溫性能隨著膠粉摻加量增加而逐漸增加。因此本項目工程試驗路段鋪筑過程瀝青混合料原材料選擇橡膠瀝青，且需要根據(jù)施工要求合理選擇橡膠粉摻加量。

2.3.2 水穩(wěn)定性能

水穩(wěn)定性能關(guān)乎瀝青道路汽車行駛安全性，為探究橡膠瀝青與普通基質(zhì)瀝青對路面水穩(wěn)定性能的影響關(guān)系。在試驗路段A、B、C、D 和E 五個路段車轍位置處選取五個取樣點，鉆芯取樣。鉆芯試樣在實驗室內(nèi)，進行凍融劈裂試驗，檢測結(jié)果如表8所示。

表8 五種瀝青凍融劈裂試驗結(jié)果

由圖2 可知，橡膠瀝青較普通基質(zhì)瀝青鋪筑路面能夠有效提高路面水穩(wěn)定性能，試驗路段A 凍融殘余強度比為77.3%，明顯低于橡膠瀝青路面凍融殘余強度比，且隨著橡膠粉摻加量的增加，橡膠瀝青路面水穩(wěn)定性能先緩慢提高再降低。試驗路段D～E 凍融殘余強度比從82.1%增加到85.9%，再減小到84.3%。因此，需要根據(jù)施工要求合理選擇橡膠粉摻加量。

圖2 橡膠粉摻加量與凍融殘余強度比關(guān)系圖

3 結(jié)語

橡膠瀝青技術(shù)已經(jīng)運用在廣大高速公路中，本文依托實際工程，在試驗路段采用橡膠粉摻加量為0%、5%、10%、15%、20%進行路面施工，并對工程質(zhì)量進行檢測分析，結(jié)果表明，橡膠瀝青能夠有效改善路面高性能和水穩(wěn)定性能，且隨著膠粉摻加量增加，瀝青路面高溫性能逐漸提高，水穩(wěn)定性能先緩慢提高再降低。