公路的橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)及施工

傅立歡 言明忠 蔡加忠

（嘉興市中路交通設(shè)計(jì)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(nèi)外研究表明，廢舊橡膠粉可明顯提高基質(zhì)瀝青的使用性能，橡膠瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)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(yōu)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(duì)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?xì)夂虻挠绊懀m宜于高等級(jí)公路瀝青路面工程。

2 項(xiàng)目概況

某高速公路第25標(biāo)段試驗(yàn)路段,瀝青面層采用4cm厚AR-AC13橡膠瀝青混合料，并設(shè)置平均厚度為1cm的橡膠瀝青SAMI應(yīng)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(shè)計(jì)

3.1 原材料選擇

3.1.1 基質(zhì)瀝青

本項(xiàng)目采用AH-70基質(zhì)瀝青，其主要技術(shù)指標(biāo)經(jīng)測(cè)定滿足規(guī)范要求，技術(shù)要求主要參照J(rèn)TGF40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》。

3.1.2 集料

AR-AC13橡膠瀝青混合料中，粗集料多，細(xì)集料少，所以必須采用堅(jiān)固、針片狀含量少，同時(shí)有較好黏附性能的石料。本試驗(yàn)路采用本地碎石，填料采用P.O.32.5緩凝水泥，以增強(qiáng)瀝青與石料的黏附性。經(jīng)驗(yàn)證，所采用集料的主要技術(shù)指標(biāo)均能滿足規(guī)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(jié)構(gòu)利于橡膠與瀝青的吸附。本試驗(yàn)路采用某橡膠粉廠生產(chǎn)的20目膠粉。

3.2 橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

項(xiàng)目根據(jù)地區(qū)的氣候條件以及橡膠瀝青混合料的技術(shù)特點(diǎn)，取5.4%作為AR-AC13橡膠瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率。

橡膠瀝青混合料級(jí)配，參考國外的級(jí)配范圍，本試驗(yàn)路的混合料配合比要求較高的粗集料含量，粗集料骨架結(jié)構(gòu)的形成，將有效避免橡膠顆粒干涉壓實(shí)作用；這種混合料的細(xì)集料較少，形成類似于SMA的斷級(jí)配形式，混合料的設(shè)計(jì)油石比為8.4%。

4 橡膠瀝青路面施工技術(shù)

4.1 橡膠瀝青的制備

橡膠瀝青制備采用現(xiàn)場(chǎng)改性方法,在生產(chǎn)工藝中，攪拌速度、反應(yīng)時(shí)間及溫度等因素影響橡膠瀝青品質(zhì)，需根據(jù)實(shí)際情況確定。其中，反應(yīng)溫度尤其重要，橡膠瀝青的生產(chǎn)溫度宜控制在 180℃～195℃，反應(yīng)時(shí)間一般為45～60min。

本次試驗(yàn)段基質(zhì)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(zhì)瀝青與20%的橡膠粉。由于橡膠粉與瀝青的反應(yīng)過程較慢,橡膠瀝青采用間歇式方式加工，先將AH-70基質(zhì)瀝青加熱到170℃左右，再將基質(zhì)瀝青和橡膠粉按確定的比例同時(shí)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(yīng)釜中反應(yīng)45min，使橡膠粉與瀝青的反應(yīng)充分，同時(shí)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(zhì)有多項(xiàng)指標(biāo)表示，其中黏度指標(biāo)對(duì)于橡膠瀝青特別重要，高溫黏度能夠反應(yīng)橡膠瀝青的可施工性能，而且對(duì)膠粉摻量敏感、與混合料性質(zhì)相關(guān)性好。所以在橡膠瀝青拌制混合料之前，進(jìn)行了黏度等指標(biāo)檢測(cè)。

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(wǎng)設(shè)置決定了混合料級(jí)配的穩(wěn)定性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)本試驗(yàn)路所用礦料的級(jí)配情況，熱料倉選擇的篩網(wǎng)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(chǎn)過程中需要嚴(yán)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(duì)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(qiáng)輝綠巖集料與橡膠瀝青的粘結(jié)性能，特?fù)饺?.5%的緩凝水泥作為抗剝落劑，水泥從礦粉倉進(jìn)入拌和鍋。生產(chǎn)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(yùn)輸

為了確保攤鋪時(shí)混合料的溫度保持在175℃左右，混合料應(yīng)采用大噸位自卸車運(yùn)輸，運(yùn)料時(shí)所有車輛采取加蓋雙層棉被等保溫措施。開始攤鋪時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)待卸料車輛不得少于5輛，以保證連續(xù)攤鋪。卸車時(shí)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(shí)度和平整度，需要采取措施保證攤鋪機(jī)的連續(xù)運(yùn)作。本試驗(yàn)路采用2臺(tái)攤鋪機(jī)聯(lián)合攤鋪：1臺(tái)ABG423攤鋪機(jī)，攤鋪寬度為6.25m，攤鋪主車道和路肩一側(cè)；1臺(tái)ABG325攤鋪機(jī)，攤鋪寬度為4.25m，攤鋪超車道一側(cè)，攤鋪速度約2.5m～m·min-1。由于混合料的級(jí)配較粗，攤鋪時(shí)在搭接位置和路緣帶附近容易出現(xiàn)集料離析帶，為防止橫向離析，在ABG325攤鋪機(jī)加裝了一個(gè)螺旋葉片及前擋板，并適當(dāng)調(diào)整了搭接寬度。此外，為防止攤鋪過程中出現(xiàn)溫度離析，導(dǎo)致碾壓不足的現(xiàn)象，應(yīng)保證攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的連續(xù)性，協(xié)調(diào)好運(yùn)輸車與攤鋪機(jī)的銜接，切勿出現(xiàn)停機(jī)待料的情況。

4.5 橡膠瀝青混合料碾壓

橡膠瀝青級(jí)配混合料級(jí)配粗，膠結(jié)料黏稠，相比普通動(dòng)壓實(shí)功。橡膠瀝青級(jí)配混合料不推擠，初壓就可以采用振動(dòng)方式緊跟攤鋪機(jī)進(jìn)行碾壓。為了防止黏輪和泛油現(xiàn)象，本試驗(yàn)路采用了4臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)在全寬范圍內(nèi)分別緊跟2臺(tái)攤鋪機(jī)負(fù)責(zé)約半個(gè)攤鋪路面的壓實(shí)。碾壓遍數(shù)為:先初壓2遍，前進(jìn)時(shí)靜壓后退時(shí)振壓，復(fù)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(cè)與施工效果分析評(píng)價(jià)

試驗(yàn)路完工后，實(shí)驗(yàn)室按照驗(yàn)收評(píng)定相關(guān)要求，組織了對(duì)部分驗(yàn)評(píng)項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目包括滲水系數(shù)、構(gòu)造深度和壓實(shí)度。

為檢驗(yàn)路面的密水效果和表面抗滑性能，對(duì)完工路面的6個(gè)位置進(jìn)行了檢測(cè)，每個(gè)位置取3個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行滲水系數(shù)和構(gòu)造深度試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果取均值。檢測(cè)點(diǎn)路面滲水系數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求 (滲水系數(shù)設(shè)計(jì)值要求不大于120mL.min-1)；表面構(gòu)造深度均值大都控制在1.1mm左右，表明設(shè)計(jì)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(yàn)路面的壓實(shí)效果，對(duì)路面壓實(shí)度進(jìn)行了檢測(cè)。芯樣厚度、馬氏壓實(shí)度和理論壓實(shí)度均滿足技術(shù)要求，路面現(xiàn)場(chǎng)空隙率為5.3%，與配合比設(shè)計(jì)空隙率基本吻合，表明采用的碾壓工藝合理，取得了預(yù)期效果。本工程通車一年后檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)大的反射裂縫現(xiàn)象發(fā)生，說明采用路面橡膠瀝青混合料施工取得了良好的實(shí)際效果。

結(jié)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(duì)高性能瀝青混凝土不斷增長的需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低污染回收利用廢舊輪胎，應(yīng)用前景遠(yuǎn)大。室內(nèi)的初步試驗(yàn)表明，橡膠粉能同時(shí)顯著改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)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(yùn)卸鋪離析減少，施工工藝只須在現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)上稍作調(diào)整，技術(shù)指標(biāo)和手段進(jìn)行少量的補(bǔ)充,就可以更好控制施工質(zhì)量。可以預(yù)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(yīng)用前景。

[1]王偉.橡膠瀝青混合料高溫性能研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2008.

[2]JTGF40-2004.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].