橡膠瀝青混合料在省道養護工程的應用探析

朱榮芳

(江蘇省漣水縣交通運輸局 漣水 223400)

橡膠瀝青具有良好的抗疲勞性能和高溫性能，且再生技術對環境保護意義重大，在瀝青路面維修工程中得到一定的應用，取得了滿意的使用效果[1-2]。在基質瀝青中加入橡膠粉改性得到的橡膠瀝青，其改性效果在某些方面優于其他改性瀝青，技術性能優良。且橡膠粉可由廢舊汽車輪胎制備，減少廢舊輪胎帶來的“黑色污染”，降低工程造價，具有良好的應用前景。

1 工程概況

340省道是江蘇省蘇南地區重要的東西向通道，全長164.2 km，其中常州段總里程約48.7 km。由于長期運營和重型車輛的碾壓，部分路段出現了較為嚴重的路面病害，需對路面結構進行修復。本路段路面工程養護中，結合路面病害的狀態，對K138+200-K145+200路段進行銑刨和路面加鋪施工，銑刨厚度4 cm。基于環保和路用性能要求，考慮采用橡膠瀝青混合料進行路面面層的攤鋪。由于采用斷級配設計的橡膠瀝青混合料具有更好的嵌擠效果、高溫性能、低溫性能和 疲勞性能[3]。本路段按照斷級配的理念，進行骨架密實結構的橡膠瀝青混合料級配設計。

2 橡膠瀝青混合料施工關鍵技術

原材料質量、配合比設計和施工控制是影響路面早期破損最為重要的3個因素，而施工控制是路面施工流程的核心環節，任何高質量的原材料和配合比設計都必須通過施工環節，才能轉化為高質量的路面[4]。

本項目采用英國產ACP4000型拌和樓，生產過程中對各種不同規格集料用量大小的設定，由拌和樓的計算機系統自動控制，整體調整材料進料量，調節拌和樓產量。拌和樓篩網由施工單位根據本項目礦料的級配及對該拌和樓的應用經驗配置，拌和樓篩網尺寸分別為19.0，11.0，5.6，3.0 mm。在生產配合比設計過程中，為保證二次篩分試樣的代表性和真實性，拌和樓上料速度與正常生產時上料速度相一致。

依據目標配合比設計級配及熱料倉篩分試驗結果，進行了生產配合比級配組合設計，經過室內馬歇爾擊實成型試驗最終確定各熱倉料及水泥質量比，礦料合成級配見表1。

表1 生產配合比礦料級配組合設計

根據生產配合比的級配調試結果，進行了最佳油石比(8.4±0.3)%下的馬歇爾體積性能指標的測試，根據試驗結果確定最佳油石比為8.4%。按設計馬歇爾擊實次數(75次)成型試件，不同瀝青用量下馬歇爾試件的體積參數和穩定度測試結果見表2。

表2 生產配合比各瀝青用量下的各項體積指標

對生產出的橡膠瀝青混合料進行路用性能檢測，包括凍融劈裂、浸水馬歇爾、車轍試驗、小梁彎曲試驗[5]，測試結果見表3。

表3 橡膠瀝青混合料路用性能指標測試結果

根據對混合料性能的檢測，表明現場生產的橡膠瀝青混合料具有優異的性能，滿足設計要求。施工單位可根據生產配合比的確定結果進行瀝青混合料的試拌、試鋪、大規模應用工作。

橡膠瀝青的性能直接影響拌制混合料的性能，而橡膠瀝青粘度高，泵送難度大，建議采用2臺瀝青泵串連泵送[6]。為防止橡膠瀝青析漏，出場溫度控制為165～175 ℃，混合料拌和時間為60 s左右。現場運輸車輛采用前、后、中的順序分堆裝料，可有效避免混合料在裝料過程中產生離析。每一運料車均有篷布覆蓋并扣牢，以保證混合料運輸到現場的溫度。

瀝青路面的攤鋪采用2臺德國產ABG-423攤鋪機梯隊作業，拼接寬度為7.0 m+4.5 m，靠中央分隔帶一側的攤鋪機在前，2臺攤鋪機間距約控制在3～4 m，攤鋪機熨平板振動頻率設定為4.0級，夯錘振搗頻率設定為4.0級。瀝青混合料到場溫度為170～176 ℃，攤鋪溫度為165～174 ℃，最初段攤鋪速度為1 m/min，隨著拌和樓產量增加，攤鋪速度增加至2 m/min。路面壓實分為初壓、復壓、終壓，壓路機選擇、壓實溫度、開放交通溫度與改性瀝青混合料路面壓實一致。

3 橡膠瀝青混合料的應用效果分析

從鋪面外觀來看，斷級配橡膠瀝青混合料具有較好的構造深度，外觀效果與SMA類似，且均勻性較好。橡膠瀝青路面施工完成后的第2天，對新鋪設路面進行了鉆芯取樣，同時檢測路面的滲水系數、構造深度等指標。

正常隨機抽檢路段芯樣壓實度按馬歇爾試件毛體積相對密度計算，壓實度均滿足技術要求，按理論最大相對密度計算，壓實度均滿足技術要求，壓實度的代表值滿足技術要求。從橡膠瀝青混合料抽提結果來看，混合料的瀝青用量滿足要求，各篩孔通過率均滿足要求。滲水試驗試驗所選的點與鉆芯的點位置一致，檢測過程中先做滲水試驗，然后在該點鉆取芯樣并在芯樣附近進行構造深度試驗，確保瀝青路面空隙率與滲水系數相對應。隨機抽檢段的路面滲水系數均滿足技術要求，合格率100%。

在瀝青路面施工完成約1年后，再次對本工程橡膠瀝青路面的應用情況進行調查和測試，路面狀況良好，橡膠瀝青AR-AC13面層未發生水損害、雍包波浪等病害。此外，還對橡膠瀝青路面的車轍、平整度和摩擦系數進行了全面檢測。

平整度測試的測試結果分左、右幅進行統計匯總，路面平整度以50 m為一個單元。測試結果表明，省道340路面平整度較好，IRI指數平均值小于2.0 m/km，按照規范評價均為優級。路面車轍以20 m為一個單元進行測試，測試結果表明：該路段橡膠瀝青路面的車轍平均值基本小于4 mm，表明橡膠瀝青具有優良的抗車轍性能，與其他類型的混合料形式相比，具有抗車轍優勢。實測的路面橫向力系數SFC均在58～80范圍內，路面抗滑性能評價為優，表明橡膠瀝青混合料具有較好的路用抗滑性能。

4 橡膠瀝青加鋪層經濟性分析

橡膠瀝青技術用于舊瀝青路面改造是否具有推廣價值，不僅需考慮工程的初期造價，還應重視其使用壽命能否減少后期工程養護費用。在高等級公路加鋪層設計時，希望選用初期費用低的方案，但對于路面這種投資期長的工程來說，初期費用不一定是衡量經濟效益的最關鍵因素，應綜合考慮路面壽命周期內所有費用[7-8]。因此，橡膠瀝青路面的經濟分析可采用壽命周期費用分析法進行計算。

本文對SBS改性瀝青混合料AC-13、SBS改性瀝青SMA13和橡膠瀝青混合料AR-AC13 3種面層的壽命周期費用對比分析。根據江蘇省干線公路工程應用經驗，3種混合料路面加鋪方案的初期造價見表4。

表4 上面層瀝青混合料造價

根據以往工程經驗，SBS改性瀝青AC-13的壽命按10年計算，SMA路面的使用壽命按15年計算。橡膠瀝青路面由于在我國剛剛起步，其路面壽命沒有確定數字，但根據其優良的高溫性能和低溫抗裂性能，亦按15年估算。取費用利率為8%，計算30年壽命周期內3種上面層加鋪材料的壽命周期費用，結果見表5。

表5 30年壽命周期費用現值

由表5可見，3種材料的費用略有差別，按由小到大排序：AR-AC13

5 結語

公路建設創新不單是技術的研究，更重要的是技術的推廣應用，只有進行橡膠瀝青應用技術的工程實踐，才能將橡膠瀝青技術轉換為生產力。實際工程項目的橡膠瀝青路面性能檢測結果表明，橡膠瀝青具有優異的抗車轍、抗滑性能，在通車運營1年后仍能保持良好的路用性能。橡膠瀝青雖然初期投資費用比SMA13，AC13等混合料高，但從壽命周期費用角度分析，橡膠瀝青性價比最高，值得推廣與應用。

[1] 張榮榮,薛忠軍,王春明.橡膠瀝青開級配瀝青混合料路用性能及降噪效果研究[J].公路,2016(9):247-249.

[2] 柴明明.密級配橡膠瀝青混合料配合比及性能研究[J].江西建材,2016(12):2-3.

[3] 牟濤.廢舊橡膠瀝青混合料在路面養護中的應用研究[J].交通科技,2017(5):100-102.

[4] 謝孔云.AR-AC13橡膠瀝青混合料在城市道路翻修中的應用[J].城市道橋與防洪,2015(5):217-218.

[5] 趙文美.對橡膠瀝青混合料路用性能的研究[J].低溫建筑技術,2016(3):27-28.

[6] 王穎,孫凌,張家平.橡膠瀝青混合料路用性能分析[J].交通科技與經濟,2016,18(4):57-59.

[7] 王志祥,霍洋洋,黨合歡,等.溫拌橡膠瀝青混合料拌和和壓實溫度研究[J].武漢理工大學學報(交通科學與工程版),2015(3):647-651.

[8] 黃方勇,胡苗,彌海晨.ARC-13橡膠瀝青混合料在勉寧中修罩面工程中的應用[J].石油瀝青,2015,29(5):57-62.