關于RCA改性劑在閃長巖上面層的應用研究

彭塬富 潘莉娜 盤力寧 張凌 黃瑞彬

摘 要：為了進一步改善粵桂跨省高速公路的路用性能與延長高速公路使用壽命，RCA復配雙改性瀝青添加劑（以下簡稱RCA）結合玉湛高速（廣西玉林至廣東湛江）項目地區高溫、多雨、重載的實際情況，采用RCA改性劑鋪筑瀝青路面中上面層，先后進行了室內試驗與試驗段鋪筑。結果表明，RCA改性劑不僅能極大地提升路面質量，還能為道路建設投資節約資金成本，帶來巨大的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：RCA;閃長巖;玉湛高速;高溫穩定性;配合比設計;經濟效益

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）12-0138-03

0 引言

RCA復配雙改性瀝青添加劑具有優越的高溫穩定性、低溫穩定性與水穩定性，在廣西、云南、四川、內蒙古、北京、重慶等地均有工程項目使用經驗。目前，改性產品市場的傳統改性產品（如：SBS改性劑、抗車轍劑、橡膠粉類等改性產品）已難以滿足車輛軸載繁雜、車流量劇增、車速提升等現代化交通背景的要求。RCA則可以很好地彌補上述改性產品的抗高溫、水損害大、離析嚴重等缺陷。RCA顯著提高瀝青道路使用壽命，在擁有優越的力學性能及各項技術指標的基礎上，能減少道路的瀝青用量，有效的節約了道路的施工、運營、養護等資金成本。

1 工程概況

路線起于玉林至鐵山港高速公路玉林南互通，終點在湛江市區與環城高速及海西快線相接，全長約145km。玉湛高速公路（廣西段）全長74.75km，項目起于玉林市陸川縣馬坡鎮，止于粵桂兩省（區）交界處的博白縣文地鎮，采用雙向4車道高速公路標準建設，設計時速120km。RCA改性瀝青路段鋪設位置于玉湛高速陸川北互通EK0+300～EK0+400與DK0+129～DK0+320處以及陸川服務區AK0+145～AK0+676與BK0+145～BK0+675處。

2 原材料情況

RCA復配雙改性瀝青添加劑是以天然瀝青為母體，加以廣西路冠公司研發納米高分子材料配制而成的瀝青改性劑。RCA在技術上具有優越的耐高溫性、水穩定性、耐低溫性，能在SBS改性劑的基礎上提高10%～15%的使用壽命，經濟上能顯著降低油石比，節省成本造價[1]。

2.1 耐高溫，抗車轍能力強

RCA中天然瀝青軟化點一般可達到90℃，摻配RCA改性混合料具有優良的高溫抗車轍性能，動穩定度較普通瀝青混凝土提高8～10倍[2]。

2.2 抗水損能力強

RCA含氮量高，比普通瀝青高出幾十倍，且以官能團形式存在，使得瀝青有很強的浸潤性與對自由氧化基的高抵抗性，總體表現為瀝青粘度大，抗氧化性增強，抗水損能力更穩定且耐久。

2.3 改性瀝青混合料生產方便

RCA屬于不流動的顆粒狀材料，儲存時不易結塊。無需與基質瀝青預混，采用直投式與骨料拌合和均勻，也無需高溫條件下剪切均化、發育、溶脹等加工工序。

集料：該項目采用的閃長巖由玉林市陸川縣馬坡鎮珠砂村曉成石場供應，RCA路段采用規格為0mm～3mm，3mm～6mm，6mm～12mm，12mm～16mm，16mm～18mm，閃長巖為中性侵入巖，暗色礦物質較少，抗壓強度為120MPa～150MPa，壓碎值為11%，洛杉磯磨耗損失為15%，吸水率為1.5%，該類閃長巖的粗、細集料經試驗分析，各項技術指標均能符合各項《公路工程集料試驗規程》（JTG-F42-2005）的技術要求。

瀝青：本路段采用A級70號普通瀝青，瀝青所檢指標符合JTG F40-2004及設計要求，檢測結果如表1所示。

3 配合比設計

按照《公路瀝青路面施工技術規范》（TJT03294）要求，對RCA改性瀝青混凝土進行目標配合比設計、生產配合比設計和生產配合比驗證。

（1）試驗室對各規格閃長巖熱料進行篩分，結合各礦料篩分通過百分率（%），計算得出生產配合比為1#∶2#∶3#∶4#∶礦粉=30∶7∶38∶22∶3。

（2）礦料合成級配曲線符合設計級配AC-13上/下限范圍，關鍵孔篩2.36mm，4.75mm通過百分率控制良好。如圖1所示。

（3）最佳油石比，試驗室按照《公路瀝青路面施工技術規范》（TJT03294）要求，油石比參考RCA前期的使用經驗，間隔0.4%選取3.4%，3.8%，4.2%油石比進行馬歇爾試驗，經項目監理工程師批準RCA-AC-13混合料生產配合比為1#∶2#∶3#∶4#∶礦粉=30∶7∶38∶22∶3最佳油石比為3.8%，RCA摻量為1.2%（RCA與混合料總量質量比）。

4 RCA投料拌合與鋪筑施工

（1）RCA瀝青混合料的拌合生產配備提料機使用，該提料設備采用氣壓泵送的原理將RCA改性劑輸送到拌合站的拌合層。該套提料設備主要由空壓機、儲存倉、操作平臺三大部分組成。泵送效率60kg改性劑需時間10s，輸送計量精準，誤差范圍僅3g～5g，提料機如圖2、圖3所示。

（2）拌合站型號為西筑SG5000型，采用間歇式生產，每鍋生產混合料5t，則按照RCA摻量1.2%計算，每鍋混合料需提料機泵送RCA改性劑60kg。現場投料工人按照拌合站控制室發出的投料信號，將25kg包裝的RCA破包倒入提料機的入料。RCA經入料口濾網進入提料機儲倉，待其拌合層粗細集料稱量完畢后，RCA則通過氣壓管道直接泵送至攪拌層與集料拌合，整個泵送過程僅需10s，投量迅速且準確。

（3）拌合站共有干拌與濕拌兩個程序，RCA泵送到拌合層后干拌10s～15s，后噴入熱瀝青濕拌35s。石料的加熱溫度控制185℃～195℃，基質瀝青加熱溫度控制150℃～160℃，RCA混合料出料溫度控制170℃～180℃，對每車混合料的溫度檢測并做記錄，拌合的瀝青混合料均勻一致，無花白料，無結團結塊或嚴重的粗細集料分離現象。

（4）RCA混合料裝料時，自卸車前后移動，分堆裝料，減少粗集料的離析現象。RCA混合料的運量較拌合能力和攤鋪速度有所富余，攤鋪機前有3～5輛運料車等候卸料。

（5）攤鋪前檢查下承層的質量，控制橫縱向的平整度與標高，采用兩臺同型號的攤鋪機成梯隊作業進行聯合攤鋪，相鄰兩幅的攤鋪有5cm～15cm左右寬度的攤鋪重疊部分，攤鋪溫度不小于150℃。

（6）RCA混合料碾壓采用雙鋼輪振動壓路機+膠輪壓路機的機械組合形式，壓實順序是“靜壓—振動—輪胎—靜壓”，按照“三壓”原則施工。初壓：鋼輪壓路機前進靜壓，返回弱振一遍;復壓：鋼輪壓路機振動壓三遍，輪胎壓路機搓揉碾壓三遍;終壓：鋼輪壓路機靜壓收光一遍，直到消除輪跡。

瀝青面層碾壓過程中應安排專人配3m直尺進行步檢，及時處理不平整位置，碾壓完成后，再次測量混合料高程，并計算得出松鋪系數。碾壓時現場進行壓實度的跟蹤檢測，為大面積施工提供參考數據。

（7）橫向接縫采用平接縫方式，上面層碾壓完成后，采用3m平整度尺檢查平整度，不合格部位劃線，采用切割機切除。新鋪筑層攤鋪前，接縫部位灑乳化瀝青粘層油。攤鋪后，橫縫采用先騎縫碾壓，再縱向碾壓的方式。碾壓帶的外側放置供壓路機行使的墊木，碾壓式壓路機位于已壓實的混合料上，伸入新鋪層的寬度為15cm，然后每壓一遍向新鋪層移動15cm～20cm直至全部在新鋪層上，再縱向碾壓。在相鄰攤鋪層已經成型必須施做冷縱向接縫時，用鋼輪壓路機騎縫碾壓，每碾壓一遍向新鋪筑層移動15cm～20cm，直至壓路機全部位于新鋪層之上。

（8）每一段碾壓完成以后應立即進行質量檢查，壓實度檢測完畢并合格后，封閉交通禁止任何車輛機械設備停留在已鋪筑路面。熱拌瀝青混合料路面應待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50℃后，方可開放交通。

5 經濟性對比

5.1 直接經濟效益

RCA改性瀝青由于本身含有天然瀝青，在相同集料和礦粉拌合下，瀝青混合料需要的油石比更少。RCA-AC-13改性瀝青混合料的油石比3.8%與SBS改性采用5.1%的油石比降低了15%～25%，使得改性成本大幅度降低，應用前景廣闊。

5.2 間接經濟效益

RCA采用“干法”改性，無需與基質瀝青進行預混，減少了前期瀝青的加熱環節，其具有節省能源、降低排放等社會功能。丁苯類聚合物、橡膠粉加熱過程中則產生大量硫化有毒氣體，嚴重破壞空氣環境且影響從業人員身心健康，如環保、安監等執法部門介入則影響工程進度。RCA改性瀝青混合料相對于SBS改性瀝青，減少了剪切機、均化磨、溶脹發育罐、恒溫控溫系統等輔助設備的投入。

6 結語

RCA復配雙改性瀝青添加劑在玉湛高速公路（廣西段）與閃長巖的拌合生產施工活動中得到了充分的驗證與應用。在不增加施工難度的基礎上添加RCA，能夠改善基質瀝青及混合料的高溫穩定性，RCA與巖性一般的閃長巖都有良好的配伍性與裹覆性，能夠極大地提升高溫、水穩定、耐久等路用技術指標，從而延長高速公路的使用壽命。RCA在經濟方面能有效降低路面油石比，節約改性成本，同時能實現節能減排，為道路前期建設、后期管養節省大量資金。故此，RCA能極大地彌補SBS等改性產品的缺陷，在改性產品市場完全可以取代SBS，同時能提高國產瀝青在國內公路建設項目的使用地位，減少對昂貴進口瀝青的依賴，促進民族瀝青工業的發展。

參考文獻

[1] 周勇.復配雙改性添加劑RCA的運用對降低瀝青路面工程造價的研究[J].公路，2017（11）：183-187.

[2] 彭松.復配天然巖改性瀝青（RCA）混合料的性能研究與應用[J].市政技術，2017（B06）：50-53.