談橡膠瀝青在公路工程中的應用

楊 鋒

(太原路橋建設有限公司，山西太原 030012)

近年來，在我國公路建設中，橡膠瀝青路面是一種新材料、新工藝的路面形式。較之普通公路路面，橡膠瀝青路面具有彈性度高、噪聲低、壽命長、抗高溫和重載性能強、行駛舒適度高等優點，因此得到廣泛重視。在橡膠瀝青中，橡膠粉粒主要來源于廢舊輪胎，推廣使用橡膠瀝青，不但節能環保，實現資源循環利用，還能提高路面質量，延長其使用壽命?？梢哉f，橡膠瀝青在我國具有廣闊的發展前景。

1 橡膠瀝青概述

橡膠瀝青，也稱“環保瀝青”，是用廢舊輪胎橡膠粉粒在高溫(180℃以上)條件下，經過充分拌和，并與基質瀝青充分溶脹反應形成的改性瀝青膠結材料，其中廢胎膠粉的摻量為20%左右，具有高溫穩定、低溫抗裂、抗車轍、抗老化、抗疲勞、抗水損壞等優良的路用性能。橡膠瀝青中，廢胎膠粉熔脹后的體積達到膠結料的30%～40%，膠粉顆粒通過凝膠膜連接，形成一個粘度很大的半固態連續相交的體系(見圖1)。橡膠粉與瀝青拌和主要是熔脹反應，它不僅僅是簡單的物理填充，也不是完全發生化學反應，而是處于兩者共存的一種狀態，其產物是橡膠粉和瀝青的共混體系，對瀝青的物理性能和化學性能都有所改善。橡膠瀝青性質的變化是體系結構變化和基質瀝青品質變化雙重作用的結果。

隨著我國經濟快速增長，物流需求急劇爆升，大量交通道路的病害癥狀日趨嚴重，傳統養護手段已無法滿足其養護需求，預防性養護技術的不斷完善及新型路面材料受到了高度關注，橡膠瀝青進入了人們的視野。在20世紀60年代，美國道路專家Mc Donald首次提出橡膠瀝青的概念，并成功應用于路面鋪筑，緊接著橡膠瀝青在美國、法國、南非、澳大利亞、日本、俄羅斯、加拿大等國家得到了大力推廣并成功將其應用于高等級公路路面的鋪筑。我國自20世紀80年代起開始研究橡膠瀝青，取得了不凡的技術成果，實現了從借鑒國外成果到如今的自主研發，不僅生產技術領先，而且產品性能也優于國外產品。2010年，忻阜高速公路(山西忻州—河北阜平)是國內廢舊輪胎膠粉筑路技術第一次在實體建筑中最大規模的應用，全長124 km，其中80多千米使用了橡膠瀝青路面。2011年，隆百高速公路(廣西隆林—百色)主線路面全長177.5 km，全部采用橡膠瀝青攤鋪，這在全國的高速公路建設中尚屬首例，加工應用廢舊貨車輪胎20萬個，建成后的隆百高速公路呈現交通噪聲降低、路面使用壽命延長的特征，成為“環保之路”。橡膠瀝青在我國得到了廣泛重視，并逐步開始了大規模應用。

圖1 橡膠瀝青溶脹反應過程

2 橡膠瀝青在路面結構應用的優勢

橡膠瀝青具有良好的高溫穩定性、低溫抗裂性以及抗老化、抗疲勞、抗水損壞的特性。把橡膠瀝青設計應用于道路方案中，具有以下優勢:1)可以有效遏制裂縫的反射。輪胎橡膠粉的加入，能大大提高基質瀝青的粘度，它可以非常牢固的吸附粘結在水穩層或舊水泥路面上，從而起到與路面的粘結作用，形成裂縫反射層(見圖2)，水穩層或舊水泥路面的各種裂縫將很難穿透該膠粉反射層，可以有效遏制裂縫的反射。2)具有良好的抗水損壞性能。首先，橡膠瀝青應力吸收層可以在原路面上形成瀝青膜，可以防止雨水的向下滲透，對下面層起到保護作用。其次，在攤鋪瀝青混合料面層時，橡膠瀝青應力吸收層頂部的橡膠瀝青會二次熔化，經路面壓實后充分填充面層混合料底部的縫隙，可解決水滲透問題，從而排除層間存水的可能(見圖3)。3)具有良好的粘結性能。橡膠瀝青擁有超強的粘性，它可以非常牢固的吸附粘結在水穩層或舊水泥路面上，從而起到與路面的粘結作用。橡膠瀝青應力吸收層完全可以解決與路面的連接問題。4)可大幅度降低路面噪聲。橡膠瀝青摻有20%左右的橡膠粉粒，當行駛中的汽車輪胎與路面接觸時，由于橡膠粉粒極具彈性，且與輪胎屬同種材料，所以不會產生較大的噪聲，也就降低了行車噪聲(約3 dB～6 dB)(見圖4)。5)可以大幅度降低建造成本，并延長路面使用壽命。在工程應用中，使用橡膠瀝青混凝土面層的厚度大約可減薄30%，當使用橡膠瀝青應力吸收層時，厚度還可以進一步減薄。由于施工厚度薄，有利于減少施工時間，縮短建設工期，降低建設成本;橡膠瀝青還以其優異的抗疲勞性能提高了道路的抗老化、抗氧化能力，可延長路面使用壽命3年～5年，使道路的養護費用顯著降低。

3 橡膠瀝青的施工工藝及施工要點

目前，橡膠瀝青主要應用于道路結構中應力吸收層及路面表層。

3.1 橡膠瀝青應用于應力吸收層

圖2 橡膠瀝青路面結構示意圖

圖3 橡膠瀝青抗水損壞性能

圖4 橡膠瀝青良好的降噪性能

將單一粒徑的石料(9.5 mm～13.2 mm)均勻的滿鋪在橡膠瀝青層(約2.3 kg/m2)上(橡膠瀝青撒布及碎石撒鋪見圖5)，用膠輪壓路機進行碾壓作業(膠輪碾壓見圖5)，橡膠瀝青被擠壓到石料高度約3/4～4/5處，這時所形成碎石封層模式的路面即為橡膠瀝青應力吸收層(橡膠瀝青應力吸收層見圖5)。

3.1.1 施工流程

橡膠瀝青應用于吸收層施工流程圖見圖5。

3.1.2 主要施工機械

橡膠瀝青撒布車、碎石撒鋪車、膠輪壓路機為主要的施工機械。

3.1.3 橡膠瀝青應力吸收層功能特點

1)抗反射裂縫，在橡膠瀝青應力吸收層中，橡膠瀝青與單一粒徑的碎石強力粘結所形成裂縫反射結構層可有效遏制裂縫的反射。2)抗水損壞，橡膠瀝青形成的瀝青膜可以防止雨水的向下滲透，有利于保護路基。3)粘結作用，橡膠瀝青可以非常牢固的吸附粘結在水穩層或舊水泥路面上，從而起到與路面的粘結作用。

3.1.4 應力吸收層的施工要點

1)基層頂面的處置。a.基層頂面的清掃、吹塵和清洗。先人工用竹掃帚將基層表面進行全面清掃，再用2臺～3臺鼓風機沿縱向排成剝線將浮灰吹凈，若不能達到除凈的要求，則用水沖洗，清除基層表面浮灰和泥漿，盡量使基層頂面集料顆粒能部分外露;b.進行水穩層的表面透油處理，以保證表面不松散;c.碎石處置，進行升溫及預裹附處理。2)橡膠瀝青的撒布。a.在撒布橡膠瀝青前，應注意檢查空氣溫度和地面溫度都不得低于15℃，下層必須干燥，路緣石防護良好，風速不影響橡膠瀝青撒布效果;b.橡膠瀝青撒布溫度在200℃以上;c.起步和終止位置鋪工程紙，以準確進行橫向銜接，撒布車經過后應及時取走工程紙;d.縱向銜接應與已撒布部分重疊10 cm左右;e.撒鋪碎石前禁止任何車輛、行人通過橡膠瀝青層。3)撒鋪碎石。噴撒橡膠瀝青后立即撒鋪碎石，以滿鋪為宜;對于局部碎石不足的地方，應立即人工補足。

4)膠輪碾壓。碎石撒鋪后應立即進行碾壓作業，兩臺膠輪壓路機應緊跟碎石撒鋪車同時進行碾壓，碾壓次數不少于3遍，碾壓時間不短于20 min。5)清理松散碎石。在鋪筑上層瀝青混合料前，對橡膠瀝青應力吸收層進行清掃，以清除沒有粘結的松散碎石，避免影響應力吸收層與上面層的粘結。

3.2 橡膠瀝青應用于路面表層

圖5 橡膠瀝青應用于應力吸收層施工流程圖

路面車轍及裂縫等是我國公路路面最常見的病害之一。國內外的研究一致表明，橡膠粉粒對于瀝青高溫性能的改性效果非常明顯，對于提高路面使用壽命具有重要意義。

3.2.1 施工流程

橡膠瀝青應用于路面表層施工流程圖見圖6。

3.2.2 主要施工機械

拌和站、鋪攤機、鋼輪壓路機為主要施工機械。

3.2.3 橡膠瀝青面層的功能特點

1)降低路面噪聲3 dB～6 dB，相當于減少交通量30%;2)提高行車安全性及舒適度，橡膠瀝青路面能增加構造深度，增大摩擦系數，從而提高行車安全性及舒適度;3)延長道路使用壽命，相比普通瀝青路面，可延長使用壽命1倍～3倍;4)降低工程成本，使用橡膠瀝青路面可有效縮短工期和減少材料成本，并實現廢舊輪胎循環利用，社會綜合效益高。

圖6 橡膠瀝青應用于路面表層施工流程圖

3.2.4 橡膠瀝青路面的施工要點

橡膠瀝青在路面表層的應用中，主要做好兩點控制:溫度控制及碾壓控制。

1)溫度控制見表1。

表1 溫度控制表 ℃

2)碾壓控制見表2。

表2 碾壓速度控制表 km/h

初壓:首先采用兩臺壓路機靜壓一遍，然后振動碾壓三遍;復壓:采用兩臺壓路機振動碾壓三遍;終壓:采用一臺壓路機靜壓一至兩遍，直到消除輪跡為止。

4 結語

橡膠瀝青具有良好的路用性能，在我國已有不少成功應用的經驗。相比目前大量使用的SBS瀝青混凝土，橡膠瀝青可降低工程成本20%以上，且克服了普通瀝青溫度敏感性大、高溫流動性大、水穩定性不足等導致的諸多路面病害問題;同時，橡膠瀝青有助于解決我國日益嚴重的廢舊輪胎污染(黑色污染)問題。可以說，大力推廣橡膠瀝青，不僅能夠解決廢舊輪胎污染帶來的社會問題，而且可以延長路面使用壽命、降低行車噪聲、降低工程成本等，對于解決我國當前道路普遍面臨的重載交通、早期損壞等問題具有重要意義，具有廣闊的發展及應用前景。

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