淺談橡膠粉改性瀝青在路面施工中的應(yīng)用及發(fā)展前景

盧向峰

淺談橡膠粉改性瀝青在路面施工中的應(yīng)用及發(fā)展前景

盧向峰

本文介紹了橡膠粉改性瀝青的定義以及在我國的發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合具體的工程實例詳細介紹了橡膠粉改性瀝青的施工工藝及試驗檢測數(shù)據(jù)，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果表明使用橡膠粉改性瀝青鋪筑的路面能夠滿足道路使用要求并具有良好的使用特性。對橡膠粉改性瀝青的發(fā)展前景進行分析得出：使用橡膠粉改性瀝青一方面可以拓展我們材料選擇的空間，提高路面質(zhì)量、降低行車噪音、延長路面使用壽命，是道路工程發(fā)展的需要；另一方面是環(huán)境保護、回收利用廢舊輪胎的需要。

橡膠粉 路面施工 發(fā)展前景

一、橡膠粉改性瀝青的定義及我國使用現(xiàn)狀

1.橡膠粉改性瀝青的定義

橡膠粉改性瀝青（Asphalt Rubber，簡稱 AR）是一種新型的優(yōu)質(zhì)復(fù)合材料。在重交瀝青與廢舊輪胎橡膠粉和外加劑的共同作用下，橡膠粉通過吸收瀝青中的樹脂，烴類等多種有機質(zhì)，經(jīng)過一系列的物理和化學(xué)變化，是膠粉濕潤，膨脹，粘度增大，軟化點提高，并兼顧了橡膠和瀝青的粘性，韌性，彈性，從而提高了橡膠瀝青的路用性能。

橡膠粉改性瀝青是指把廢舊輪胎制成的膠粉，作為改性劑添加到基質(zhì)瀝青中，在一個專門的特殊設(shè)備中，經(jīng)高溫、添加劑和剪切混合等一系列作用制成的黏合材料。橡膠粉改性瀝青的改性原理是輪胎橡膠粉粒在充分拌合的高溫條件下與基質(zhì)瀝青充分熔脹反應(yīng)形成的改性瀝青膠結(jié)材料。橡膠粉改性瀝青對基質(zhì)瀝青的使用性能有很大的改善，且優(yōu)于目前常用的改性劑SBS、SBR、EVA等制成的改性瀝青。

2.橡膠粉改性瀝青在我國的使用現(xiàn)狀

我國從20世紀(jì)80年代開始進行膠粉改性瀝青的研究，也鋪設(shè)了試驗路段。但由于當(dāng)時粉碎技術(shù)不到位，只能生產(chǎn)粗顆粒膠粉，與瀝青的結(jié)合力差，所以試驗路段的效果并不好。隨著我國膠粉加工技術(shù)的發(fā)展，特別是研制出了世界上少有的常溫法膠粉裝備以及膠粉改性瀝青裝備，優(yōu)質(zhì)膠粉改性瀝青的生產(chǎn)有了技術(shù)保證。從1994年起，我國先后在首都機場高速公路、廣佛高速公路、成渝高速公路和上海虹橋機場跑道等工程中應(yīng)用了引進的膠粉改性瀝青專利技術(shù)，取得了較好的效果。2002年，交通部將膠粉改性瀝青的研發(fā)列入西部大開發(fā)項目，先后在廣東、山東、河北、四川、貴州等地鋪設(shè)了幾十條試驗路段。2003年，經(jīng)建設(shè)部批準(zhǔn)，天津市公路局開始將膠粉改性瀝青試用于城市道路建設(shè)，先后鋪設(shè)了好幾條試驗路段。其中，天津市公路局最早于1998年鋪設(shè)的寧漢大橋試驗路段，至今還沒有維修過。2004年，北京和上海也分別鋪設(shè)了試驗路段，目前已進入鑒定檢測階段。北京2012年還計劃再鋪5～10km的試驗路段，并開始制定膠粉改性瀝青的地方標(biāo)準(zhǔn)。

二、橡膠粉改性瀝青的應(yīng)用實例及施工工藝

1.橡膠粉改性瀝青的應(yīng)用實例

考慮到橡膠粉改性瀝青混合料具有優(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，用橡膠瀝青混合料鋪筑的公路具有平穩(wěn)、舒適、噪音低等優(yōu)點，北京市交通委員會路政局延慶公路分局決定在G6輔線（K79＋040～K82＋540）大修工程面層攤鋪橡膠粉（廢舊輪胎）改性瀝青AC－13C，并得到了良好的使用效果。

2.橡膠粉改性瀝青的施工工藝

（1）混合料的運輸

采用溫度計檢測瀝青混合料的出廠溫度和運到現(xiàn)場溫度。插入深度要大于150mm。運料車在裝料時，汽車應(yīng)前后移動三次成品裝料或采用五次裝料法，以盡量減少混合料在裝料過程中的離析現(xiàn)象。瀝青混合料運輸車的運量應(yīng)較拌和能力和攤鋪速度有所富余，根據(jù)工程規(guī)模攤鋪機前方應(yīng)有3～5輛運料車等候卸料。

由于橡膠瀝青混合料的溫度較高，運輸時要用阻燃布覆蓋，卸料過程中繼續(xù)覆蓋，直到卸料結(jié)束取走篷布，以保溫或避免污染環(huán)境。連續(xù)攤鋪過程中，運料車在攤鋪機前10cm～30cm處停住，不得撞擊攤鋪機。卸料過程中運料車應(yīng)掛空檔，靠攤鋪機推動前進。

（2）混合料的攤鋪

攤鋪時采用2臺德國產(chǎn)ABG－423攤鋪機梯隊全幅作業(yè)，攤鋪機之間距離不大于10m，兩機之間應(yīng)有20cm～40cm的搭接。為了保證攤鋪路面的均勻性，由專人跟蹤調(diào)整攤鋪機的工作狀態(tài)，使料門開度、鏈板送料器的速度與螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相匹配。螺旋布料器中的混合料以略高于螺旋布料器的2／3為度，使熨平板的擋板前混合料的高度在全寬范圍內(nèi)保持一致，避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象。為保證連續(xù)攤鋪，攤鋪過程中應(yīng)做好運輸車與攤鋪機的銜接，不得出現(xiàn)停機等料現(xiàn)象，且合理選擇收斗時機，避免混合料出現(xiàn)溫度離析。

（3）混合料的壓實

橡膠粉改性瀝青混合料的碾壓方式與SMA混合料基本類似。由于瀝青用量較高，為了防止膠輪壓路機粘輪和泛油現(xiàn)象，碾壓過程中不宜使用橡膠壓路機，同時由于橡膠瀝青粘度較大，在碾壓工程中應(yīng)嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)溫度。本試驗段碾壓過程中采用4臺BOMRG雙鋼輪壓路機和1臺HAMA壓路機。壓實過程采用全寬范圍內(nèi)攤鋪機后緊跟2臺壓路機同時進行碾壓，碾壓時采用靜1＋振5＋收面的方式，壓路機采用高頻低振幅的模式碾壓。混合料碾壓過程中應(yīng)指派專人對碾壓遍數(shù)、碾壓效果進行跟蹤，確保碾壓工藝匹配性。為了防止由于碾壓灑水而使混合料溫度降低過快，碾壓過程中嚴(yán)格限制壓路機的灑水時間和灑水量，必要時可適當(dāng)焊接部分出水孔。橡膠瀝青混合料的碾壓溫度的高低與橡膠瀝青的粘度有關(guān)，粘度越大，碾壓溫度則越高。SMAR混合料的施工溫度如表1所示。在碾壓過程中，為了保持正常的碾壓溫度范圍，每完成一遍重疊碾壓，壓路機就向攤鋪機靠近一點，這樣做也可避免在整個攤鋪層寬度上，在相同橫斷面換向所造成的壓痕。變更碾壓道應(yīng)在碾壓區(qū)較冷的一端，并在壓路機停振的情況下進行。壓路機不得在新鋪混合料上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動位置或突然剎車。碾壓后的路面在冷卻前，任何機械不得在路面上停放，并防止礦料、雜物、油料等落在新鋪路面上，路面冷卻后才能開放交通。

表1 橡膠粉改性瀝青混合料施工溫度 （℃）

（4）接縫處理

縱向施工縫。縱向接縫采用熱接縫，兩臺攤鋪機相距10m左右，整平板設(shè)置在同一水平。當(dāng)攤鋪搭接寬度合適時，可將搭接部分新攤鋪的熱混合料回推，在縫邊形成一小的凸脊形。如果搭接材料過多，則應(yīng)直接用平頭鏟沿縫邊刮整齊，刮掉的多余混合料應(yīng)廢棄，不得拋撒于尚未壓實的熱混合料上。

橫向施工縫。橫向接縫應(yīng)采用平接縫，宜在當(dāng)天施工結(jié)束后挖除、清掃、成縫。接續(xù)攤鋪前應(yīng)選用直尺檢查接縫處壓實的路面，如果平整度、厚度不符合要求，應(yīng)用鋸縫機切縫，切除后再攤鋪新的混合料。橫向接縫應(yīng)先涂一層瀝青使前后兩部分粘結(jié)好，攤鋪前熨平板應(yīng)充分預(yù)熱并應(yīng)在攤鋪機的熨平板下放置起始墊板，墊板的厚度應(yīng)等于混合料松鋪厚度與已壓實路面厚度之差，其長度應(yīng)超過整平板的前后邊距。橫向接縫處攤鋪混合料后應(yīng)先清縫，然后檢查新攤鋪的混合料松鋪厚度是否合適，清縫時不得向新鋪混合料方向過分推刮。碾壓時宜先按垂直車道方向沿接縫進行，并應(yīng)在路面縱向邊處放置帆布或土工布，其長度應(yīng)足夠壓路機駛離碾壓區(qū)。如果因為施工現(xiàn)場限制或相鄰車道不能中斷交通時，也可沿縱向碾壓，但應(yīng)在攤鋪機駛離接縫后盡快進行，且不得在接縫處轉(zhuǎn)向。

（5）施工質(zhì)量檢測

①道路碾壓成型后，經(jīng)外觀檢查，鋪面外觀均勻、密實、嵌擠、無泛油等現(xiàn)象；經(jīng)鋪砂法檢測，構(gòu)造深度基本在1.21cm左右，表明道路抗滑性能較好；經(jīng)擺式摩擦儀測定，擺值基本在72左右，說明抗滑性能可以滿足要求。

②現(xiàn)場隨機鉆取4個芯樣，檢查路面厚度和壓實度。檢查結(jié)果：路面壓實后厚度基本為4.1cm，路面壓實度基本為98.5%，滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。

③ 在試驗路面上進行滲水試驗，試驗結(jié)果表明：試驗路路面結(jié)構(gòu)滲水系數(shù)較小，基本為47mL／min（小于規(guī)范規(guī)定的50mL／min），表明試驗路具有良好的密水性能。

④用連續(xù)平整度儀測定了路面的平整度，測定結(jié)果：平整度為0.67（規(guī)范規(guī)定值為0.8），符合JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求，說明施工環(huán)節(jié)控制較好。

三、對橡膠粉改性瀝青發(fā)展前景的展望

廢舊輪胎是污染環(huán)境的固體廢棄物中最難處理的品種之一，橡膠粉改性瀝青使廢舊輪胎成為了一種可再利用的、綠色環(huán)保的資源。我國是世界上公路建設(shè)發(fā)展最快的國家，高速公路通車總里程已經(jīng)位居世界第二位，但我們公路的建設(shè)技術(shù)與道路質(zhì)量卻遠遠落后于發(fā)達國家。近年來，我國每年修建公路需消耗多達200～300萬t的瀝青，公路維護保養(yǎng)所消耗的瀝青還不包括在內(nèi)。因此每年都需要進口大量昂貴的SBS改性瀝青，公路建設(shè)遭遇資金和資源瓶頸。另一方面，我國已經(jīng)成為世界最大的橡膠消費國和橡膠進口國，在我國消費的橡膠中，有70%用于生產(chǎn)輪胎，與此同時，廢舊輪胎的產(chǎn)生量急劇增長。2003年我國廢舊輪胎年產(chǎn)量已超過一億條，并以每年12%的速度增加，到2010年將達到2.21億條。將廢輪胎加工成橡膠粉用于瀝青改性并應(yīng)用于公路工程中是世界上公認的廢輪胎橡膠無害化、資源化的處理方法。因此，充分回收利用廢舊輪胎，使其變廢為寶，彌補橡膠資源的短缺，這對我國來說有著十分重要的戰(zhàn)略意義。可以預(yù)計，將廢舊輪胎加工成橡膠粉在公路行業(yè)中使用，其應(yīng)用前景非常廣闊。在今后很長一段歷史時期將是廢舊輪胎處理的主要途徑之一。

四、結(jié)語

橡膠粉改性瀝青作為一種新型改性瀝青，具有其他改性瀝青所無可比擬的優(yōu)越性。一方面可以拓展我們材料選擇的空間，提高路面質(zhì)量、降低行車噪音、延長路面使用壽命，是道路工程發(fā)展的需要；另一方面是環(huán)境保護、回收利用廢舊輪胎的需要。相信在我國當(dāng)前建設(shè)節(jié)約型社會和可持續(xù)發(fā)展的政策驅(qū)使下，在今后相當(dāng)長的時期內(nèi)，在包括我國在內(nèi)的世界各國，橡膠粉改性瀝青將會得到更加廣泛的重視及其推廣使用。

［1］JTG F40—2004 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范.

［2］吳曉東.橡膠粉改性瀝青的路用性能及應(yīng)用［J］.公路交通科技，2009（11）：55－57.

［3］魏浩，王玉臣.橡膠瀝青碾壓工藝初探［J］.公路交通科技應(yīng)用技術(shù)版，2010，（2）.

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