公路的橡膠瀝青混合料配合比設計及施工

傅立歡 言明忠 蔡加忠

（嘉興市中路交通設計有限公司，浙江 嘉興 314000）

1 引言

廢舊輪胎中含有天然橡膠、合成橡膠、硫磺和碳黑等成分，是道路瀝青良好的改性劑。國內外研究表明，廢舊橡膠粉可明顯提高基質瀝青的使用性能，橡膠瀝青混合料具有優良的高溫穩定性、低溫抗裂性、抗水損害能力，其抗老化性能和抗疲勞性能更優于其他改性瀝青混合料，橡膠瀝青混合料攤鋪成高油石比的高彈性低噪音路面，可有效地阻止水對路面的破壞，提高行車的舒適性，降低噪聲污染，減薄路面層的厚度，抵抗重交通荷載和不良氣候的影響，適宜于高等級公路瀝青路面工程。

2 項目概況

某高速公路第25標段試驗路段,瀝青面層采用4cm厚AR-AC13橡膠瀝青混合料，并設置平均厚度為1cm的橡膠瀝青SAMI應力吸收層，以防止瀝青路面的反射裂縫并起到防水的作用。

3 AR-AC13橡膠瀝青混合料配合比設計

3.1 原材料選擇

3.1.1 基質瀝青

本項目采用AH-70基質瀝青，其主要技術指標經測定滿足規范要求，技術要求主要參照JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術規范》。

3.1.2 集料

AR-AC13橡膠瀝青混合料中，粗集料多，細集料少，所以必須采用堅固、針片狀含量少，同時有較好黏附性能的石料。本試驗路采用本地碎石，填料采用P.O.32.5緩凝水泥，以增強瀝青與石料的黏附性。經驗證，所采用集料的主要技術指標均能滿足規范要求。

3.1.3 橡膠粉

廢舊輪胎生成的橡膠粉顆粒表面呈羽絮狀，表面呈毛刺狀，比表面積較大，這樣的結構利于橡膠與瀝青的吸附。本試驗路采用某橡膠粉廠生產的20目膠粉。

3.2 橡膠瀝青混合料配合比設計

項目根據地區的氣候條件以及橡膠瀝青混合料的技術特點，取5.4%作為AR-AC13橡膠瀝青混合料的設計空隙率。

橡膠瀝青混合料級配，參考國外的級配范圍，本試驗路的混合料配合比要求較高的粗集料含量，粗集料骨架結構的形成，將有效避免橡膠顆粒干涉壓實作用；這種混合料的細集料較少，形成類似于SMA的斷級配形式，混合料的設計油石比為8.4%。

4 橡膠瀝青路面施工技術

4.1 橡膠瀝青的制備

橡膠瀝青制備采用現場改性方法,在生產工藝中，攪拌速度、反應時間及溫度等因素影響橡膠瀝青品質，需根據實際情況確定。其中，反應溫度尤其重要，橡膠瀝青的生產溫度宜控制在 180℃～195℃，反應時間一般為45～60min。

本次試驗段基質瀝青采用AH-70瀝青，橡膠粉采用某橡膠粉廠20目膠粉，80%基質瀝青與20%的橡膠粉。由于橡膠粉與瀝青的反應過程較慢,橡膠瀝青采用間歇式方式加工，先將AH-70基質瀝青加熱到170℃左右，再將基質瀝青和橡膠粉按確定的比例同時加入橡膠瀝青混融罐中，通過快速升溫罐將混合料升溫至190℃～200℃，再泵入反應釜中反應45min，使橡膠粉與瀝青的反應充分，同時也可減小橡膠瀝青離析的問題。橡膠瀝青的出料溫度控制在200℃左右。

橡膠瀝青的性質有多項指標表示，其中黏度指標對于橡膠瀝青特別重要，高溫黏度能夠反應橡膠瀝青的可施工性能，而且對膠粉摻量敏感、與混合料性質相關性好。所以在橡膠瀝青拌制混合料之前，進行了黏度等指標檢測。

4.2 橡膠瀝青混合料的攪和

本工程采用LB2000型瀝青混凝土拌和，篩網設置決定了混合料級配的穩定性和生產經濟性，根據本試驗路所用礦料的級配情況，熱料倉選擇的篩網孔徑為 18.0、11.0、6.0、3.0mm，混合料中粗集料用量比例較大，生產過程中需要嚴格控制好拌和樓冷料上料速度與熱料倉的料位平衡。

加工好的橡膠瀝青成品罐直接與拌和樓對接，由于橡膠粉能吸收瀝青中的油分，使稠度增加，橡膠瀝青裹敷在碎石表面的瀝青膜大為增厚，為了增強輝綠巖集料與橡膠瀝青的粘結性能，特摻入2.5%的緩凝水泥作為抗剝落劑，水泥從礦粉倉進入拌和鍋。生產過程中，拌和周期約為60s，其中干拌約8s，濕拌約40s，要求拌出的瀝青混合料瀝青裹覆得均勻，無花白料。瀝青加熱溫度為180℃～190℃，礦料加熱溫度為190℃～200℃，混合料出廠溫度控制在185℃左右。

4.3 橡膠瀝青混合料運輸

為了確保攤鋪時混合料的溫度保持在175℃左右，混合料應采用大噸位自卸車運輸，運料時所有車輛采取加蓋雙層棉被等保溫措施。開始攤鋪時，現場待卸料車輛不得少于5輛，以保證連續攤鋪。卸車時需做到不掀開棉被，直接卸料。

4.4 橡膠瀝青混合料攤鋪

橡膠瀝青混合料溫度一旦下降，混合料將難以碾壓，為了保證壓實度和平整度，需要采取措施保證攤鋪機的連續運作。本試驗路采用2臺攤鋪機聯合攤鋪：1臺ABG423攤鋪機，攤鋪寬度為6.25m，攤鋪主車道和路肩一側；1臺ABG325攤鋪機，攤鋪寬度為4.25m，攤鋪超車道一側，攤鋪速度約2.5m～m·min-1。由于混合料的級配較粗，攤鋪時在搭接位置和路緣帶附近容易出現集料離析帶，為防止橫向離析，在ABG325攤鋪機加裝了一個螺旋葉片及前擋板，并適當調整了搭接寬度。此外，為防止攤鋪過程中出現溫度離析，導致碾壓不足的現象，應保證攤鋪作業的連續性，協調好運輸車與攤鋪機的銜接，切勿出現停機待料的情況。

4.5 橡膠瀝青混合料碾壓

橡膠瀝青級配混合料級配粗，膠結料黏稠，相比普通動壓實功。橡膠瀝青級配混合料不推擠，初壓就可以采用振動方式緊跟攤鋪機進行碾壓。為了防止黏輪和泛油現象，本試驗路采用了4臺雙鋼輪壓路機在全寬范圍內分別緊跟2臺攤鋪機負責約半個攤鋪路面的壓實。碾壓遍數為:先初壓2遍，前進時靜壓后退時振壓，復壓3遍,前后開振，最后終(靜)壓2遍，碾壓速度控制在4km·h-1以下。

5 路面檢測與施工效果分析評價

試驗路完工后，實驗室按照驗收評定相關要求，組織了對部分驗評項目的現場檢測，檢測項目包括滲水系數、構造深度和壓實度。

為檢驗路面的密水效果和表面抗滑性能，對完工路面的6個位置進行了檢測，每個位置取3個測點進行滲水系數和構造深度試驗，測試結果取均值。檢測點路面滲水系數均符合設計要求 (滲水系數設計值要求不大于120mL.min-1)；表面構造深度均值大都控制在1.1mm左右，表明設計的混合料具有較好的抗滑性，施工均勻性也較為理想。

為了檢驗路面的壓實效果，對路面壓實度進行了檢測。芯樣厚度、馬氏壓實度和理論壓實度均滿足技術要求，路面現場空隙率為5.3%，與配合比設計空隙率基本吻合，表明采用的碾壓工藝合理，取得了預期效果。本工程通車一年后檢測，未發現大的反射裂縫現象發生，說明采用路面橡膠瀝青混合料施工取得了良好的實際效果。

結語

綜上所述，橡膠瀝青混凝土能全面提高路用性能，能很好迎合道路路面工程對高性能瀝青混凝土不斷增長的需求，同時實現低污染回收利用廢舊輪胎，應用前景遠大。室內的初步試驗表明，橡膠粉能同時顯著改善瀝青混合料的高溫穩定性、抗水損壞性能和低溫性能，使公路路面綜合性能得到較大范圍的提高。

此外，橡膠瀝青混合料施工工作性很好，施工溫度的要求不超過其他改性瀝青，運卸鋪離析減少，施工工藝只須在現有機械設備基礎上稍作調整，技術指標和手段進行少量的補充,就可以更好控制施工質量。可以預見，未來幾年橡膠瀝青混合料在我國瀝青路面工程中具有廣闊的應用前景。

[1]王偉.橡膠瀝青混合料高溫性能研究[D].上海:同濟大學,2008.

[2]JTGF40-2004.公路瀝青路面施工技術規范[S].