膠粉-SBS復合改性瀝青路面碾壓新工藝在北方低溫地區(qū)的應用

摘要 為確保北方低溫地區(qū)山西朔州-神池高速公路工程質量，有效減少、消除路面質量通病，延長路面使用壽命，實現(xiàn)創(chuàng)建“內在質量優(yōu)，外觀形象美”的工程目標，文章本著重點突破、整體提高的原則，根據現(xiàn)行規(guī)范要求和工程實踐，總結膠粉改性瀝青路面的建設經驗，借鑒國內外先進技術和科技創(chuàng)新成果，結合北方低溫地區(qū)項目公路建設的特點，改進了膠粉改性瀝青路面的碾壓工藝，并取得了良好的應用效果。

關鍵詞 膠粉改性；瀝青路面；碾壓工藝

中圖分類號 U445 文獻標識碼 B 文章編號 2096-8949（2025）03-0099-03

0 引言

《橡膠瀝青路面技術標準》（CJJ/T 273—2019）、《路用廢胎膠粉橡膠瀝青》（JT/T 798—2019）實施以來，大量工程實踐表明橡膠粉改性瀝青混凝土面層結構更適合南方的高溫多雨地區(qū)，尤其是降噪排水路面[1-3]，而對北方低溫少雨地區(qū)則很不“友好”，尤其是施工中的溫度喪失快給施工帶來了極大的難度。但目前在“雙碳”目標下，在固廢利用、循環(huán)經濟的大背景下，相關部門為貫徹落實“碳達峰、碳中和”的部署要求，很多路面項目的上面層均設計為橡膠粉改性瀝青[4-6]。以交通公路行業(yè)為例，近幾年關于膠粉等綠色材料循環(huán)利用技術研究與應用的示范項目層出不窮，山西省近幾年高速公路項目路面工程上面層均有此設計，上述種種均對北方低溫地區(qū)路面施工單位的施工技術水平提出了挑戰(zhàn)[7-9]。

1 膠粉-SBS復合改性瀝青路面在北方低溫地區(qū)的應用背景

氣溫較低且大溫差范圍下橡膠瀝青膠結料的應用，2022年首次在山西朔神高速公路實施，圍繞橡膠改性瀝青在公路領域中的性能需求和應用場景，研究橡膠粉原材料的質量控制、橡膠瀝青黏度及施工參數控制等技術課題，針對生產工序中的常見問題提出實際的解決方案。我國季節(jié)性冰凍地區(qū)橡膠粉改性瀝青、橡膠粉SBS復合改性瀝青及相應瀝青混合料的成套技術研究，最早始于吉林省交通科學研究院（2013—2014年），至今已有10年[10-11]。該項目為山西朔州-神池高速公路（以下簡稱朔神高速），項目屬地為山西省氣溫的最低地區(qū)，但從最大凍土深度、凍土初日終日及時空變化特征等來看，朔州并不屬于季節(jié)性冰凍地區(qū)（達不到季節(jié)性冰凍地區(qū)的標準），但作為山西氣溫的最低地區(qū)，仍存在結合季節(jié)性冰凍地區(qū)的特殊需求。該文系統(tǒng)研究橡膠粉復合改性瀝青的新技術，同時著重解決目前儲存穩(wěn)定性的難題，為橡膠粉改性瀝青在季節(jié)性冰凍地區(qū)的推廣應用提供技術支持[12-14]。該復合改性瀝青在低溫抗裂性能方面表現(xiàn)出良好的路用性能，更適用于溫差較大地區(qū)。

2 應用情況分析

2.1 項目情況

朔神高速第1B合同段包含主線12.24 km及連接線9.05 km。主線里程為K0+000～K12+240，線路起點位于朔州市朔城區(qū)張蔡莊鄉(xiāng)黃兒莊村東，與已建成的朔州環(huán)城高速張蔡莊樞紐相接，終點位于忻州市神池縣龍泉鎮(zhèn)丁莊窩村，全線設趄坡互通一處，連接線起終點樁號為LK0+000～LK9+059.950，長9.06 km，途經神池縣丁莊窩村，以及朔城區(qū)窯子頭鄉(xiāng)上圪塔村、西套村、梵王寺村和沙河村后與G241連接。

2.2 “交誼式舞蹈”套壓工藝

為解決膠粉-SBS復合改性瀝青混合料在北方低溫地區(qū)溫度降低過快的問題，創(chuàng)新采用“交誼式舞蹈”套壓工藝，即膠輪壓路機和振動壓路機緊跟同進同退的碾壓工藝，同步前進、同步后退[15-17]，不再按照傳統(tǒng)初壓、復壓、終壓三階段的碾壓速度與遍數，總體原則為“加大噸位、減少遍數、速度遞增、縮短時長”的十六字原則，通俗地講即保證在最短時間內縮短初壓距離，趁熱完成碾壓。采用“交誼式舞蹈”套壓工藝，保證在較高溫度下進行碾壓可收到事半功倍的效果，所以把這種同進退碾壓方式形象地稱為“交誼式舞蹈”的碾壓方式。

（1）碾壓順序及遍數如下：

壓輪重疊寬度規(guī)定輪胎壓路機為30 cm，鋼輪壓路機為20 cm。碾壓順序及遍數如下：

1）初壓：首先，14 t雙鋼輪壓路機靜壓1遍（5 km/h）以迅速封住熱量。

2）復壓：30 t輪胎壓路機（2 km/h）在前，14 t雙鋼輪雙振動壓路機振動壓實（7 km/h）緊跟在后，同進退碾壓各2遍（將輪胎壓路機的輪胎先預熱至不黏輪，并加設保溫罩）。

3）終壓：3 t雙鋼輪壓路機振動碾壓面層邊部1遍（6 km/h）（在第1遍第1列外側低處，雙鋼輪壓路機靜壓畫弧后振動碾壓2遍），14 t雙鋼輪壓路機靜壓1遍（8 km/h）。

（2）碾壓工藝創(chuàng)新

“加大噸位、減少遍數、速度遞增、縮短時長”的十六字原則，具體如下：

1）加大噸位。雙鋼輪壓路機由12 t調整為14 t，膠輪壓路機由26 t調整為30 t。

2）減少遍數。復壓：將膠輪壓路機振動碾壓的3～4遍調整為2遍；終壓：將雙鋼輪壓路機靜壓的2遍調整為1遍。

3）速度遞增。5 km/h—7 km/h—8 km/h。

4）縮短時長。縮短時長1/4。

5）膠輪碾壓采用“鏈式碾壓”。

工作面配備4臺膠輪壓路機（過去傳統(tǒng)只配備2臺）。每組1臺雙鋼輪振動壓路機和2臺膠輪壓路機，相距15 m左右，每組壓路機各負責半幅，同進同退，不再區(qū)分初壓與復壓，每一壓實遍數完成后整體前進緊跟攤鋪機。膠輪壓路機碾壓采用“鏈式碾壓”，即兩排膠輪壓路機同進同退，碾壓段落為40 m?？傊?，將膠輪壓路機作用發(fā)揮到最大。膠輪壓路機前進20 m，后退40 m（雙倍關系），或前進30 m，后退60 m（雙倍關系），具體以輪胎不黏料為標準，此方法也稱搭積碾壓法[15-17]。

2.3 40%膠粉超高摻量的試驗段碾壓工藝分析

項目首次進行了40%膠粉超高摻量的試驗段，完全突破現(xiàn)行規(guī)范的碾壓工藝，完全打破“初壓-復壓-終壓”三階段的壓實工序，顛覆了先無振動穩(wěn)壓（初壓），后無振動收面（終壓）的固有思維，推翻了先上膠輪的傳統(tǒng)思路，而注重雙鋼輪壓路機振動參數（頻率和振幅）的靈活變化，這在全國尚屬首次。

現(xiàn)場試驗時共采用四種碾壓工藝，它們主要差別在于膠輪與振動壓路機是否交叉作業(yè)、振動壓路機作用遍數及振動參數（頻率和振幅）的選擇，不再機械地執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范“高頻低幅”的規(guī)定。在全幅施工時，將攤鋪機夯實的初始壓實效果發(fā)揮至最大以代替初壓，將4臺鋼輪壓路機分為兩組，2臺在前，2臺在后，各壓實2遍，緊跟攤鋪機10 m區(qū)間內開展作業(yè)，直接振動碾壓，鋼輪振動第一遍采用42 Hz+高幅，第二遍采用50 Hz+低幅膠輪1～2遍。為減少橫梗、印跡，膠輪壓路機的碾壓區(qū)長度應為鋼輪壓路機的2倍左右，碾壓全部結束。

3 工程應用實例

3.1 材料試驗

主線上面層設計為4 cm細粒式膠粉復合改性瀝青混凝土（ARAC-13），ARAC-13原材料的使用情況如下：

（1）瀝青：膠粉復合改性瀝青，試驗結果見表1所示。

（2）集料：10～15 mm、5～10 mm集料采用材料，3～5 mm集料為自加工碎石。

（3）機制砂：采用自加工0～3 mm機制砂。

（4）礦粉：采用自加工礦粉，性能指標試驗結果見表2所示。

混合料級配應符合礦料合成級配，具體見表3所示。橡膠粉的性能指標應滿足表4中的相關要求。

3.2 工程施工

瀝青混合料拌和采用日工4000型瀝青混凝土拌和樓進行混合料的集中拌和生產，集料加熱溫度比規(guī)范規(guī)定的集料加熱溫度高10℃左右，保證集料加熱溫度在190℃～200℃。攤鋪時采用中大KDT2200型攤鋪機進行全斷面作業(yè)，在攤鋪機上安設非接觸式平衡梁以控制平整度和厚度。在試驗段鋪筑過程中，拌和樓生產情況及現(xiàn)場施工工藝總體情況見表5～6所示。

3.3 現(xiàn)場檢測

上面層試驗段鋪筑后，對上面層進行了鉆芯取樣，檢測鉆芯厚度、壓實度，并檢測滲水系數，結果見表7～8所示。

從表8中的數據可知，ARAC-13瀝青上面層除了有一處壓實度不滿足要求外（主要原因為碾壓不及時、混合料溫度下降過快），其他各項指標均滿足規(guī)范要求。要求施工單位在路面攤鋪過程中嚴格控制施工工藝，加強混合料溫度檢測，及時掌握現(xiàn)場攤鋪情況，進一步調整碾壓工藝，保證路面鋪筑質量。

4 結語

該技術適用于施工單位對公路工程質量的管理、監(jiān)控，施工具體參數指標以設計圖紙為準。施工中的橡膠粉應選擇由天然膠含量較高的廢輪胎加工而成的橡膠粉，利用RT膠粉，成功制備出適合于大溫差范圍下的橡膠瀝青膠結料，并將其應用于路面鋪筑中，解決了裂縫問題，為大溫差下地區(qū)的RT橡膠粉應用打下良好基礎，同時這也是橡膠瀝青優(yōu)良路用性能和對環(huán)境保護特殊意義的具體體現(xiàn)。

參考文獻

[1]張國斌，申鐵軍.花崗片麻巖用于膠粉瀝青路面上面層的試驗分析[J].交通科技與管理， 2023（18）：123-125.

[2]王晟敏，申鐵軍.山西省西縱高速公路隰吉段建設管理新探索[J].四川建材， 2024（4）：81-83.

[3]金濤，申鐵軍.泡沫瀝青再生混合料與水穩(wěn)碎石試驗對比分析[J].四川建材， 2024（4）：74-75+90.

[4]閆文悅，申鐵軍.某公路項目重難點工程分析與施工方案的優(yōu)化[J].交通科技與管理， 2023（14）：141-143.

[5]金濤，申鐵軍.芻議路面工業(yè)固廢鋼渣集料粒徑規(guī)格質量提升[J].四川建材， 2024（2）：157-158.

[6]陰亞芳，申鐵軍.鋼渣SMA改性瀝青混凝土路面應用與管控研究[J].四川建材， 2023（5）：186-187.

[7]張智聰，申鐵軍.基于GTM設計方法的鋼渣瀝青混凝土試驗研究[J].山東交通科技， 2023（1）：70-72.

[8]吳非，申鐵軍.山西公路工程質量管理與關鍵工序控制研究[J].四川建材， 2023（5）：209-211.

[9]王青宇，申鐵軍.山西吉縣至隰縣路面高標準施工項目案例分析[J].四川建材， 2023（4）：148-150.

[10]陳永勇，申鐵軍.新技術在山西省公路施工養(yǎng)護中的應用與效果分析[J].交通科技與管理， 2023（4）：65-67.

[14]秦棟華，申鐵軍.淺析昔陽至榆次高速公路新技術應用與管理[J].四川建材， 2022（3）：124-125.

[16]張璠，申鐵軍.新型筑路材料在公路路面工程的試驗檢測分析[J].四川建材， 2022（9）：109-110+113.

[17]溫利強，申鐵軍.淺析山西省交通行業(yè)新興業(yè)態(tài)發(fā)展前景與規(guī)劃[J].四川建材， 2022（9）：133-134+136.

收稿日期：2024-07-29

作者簡介：田海銳（1986—），男，本科，工程師，主要從事公路建設管理工作。

通訊作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，研究方向：高性能瀝青路面。