高速公路橡膠粉改性混凝土施工技術分析

高建華

（宜春市交通公路工程建設有限公司，江西宜春336000）

0 引言

公路橡膠粉改性混凝土技術，主要是利用橡膠改性粉進行拌和，從而得到的一種混凝土材料。橡膠粉的應用能夠實現能源環保，且該材料的獲取渠道也比較多，所以將該技術應用到公路項目建設中，能夠達到生態環保的要求。

1 橡膠粉改性瀝青的原理

1.1 改性瀝青原理

改性瀝青主要是通過加入改性劑材料，讓瀝青或混合料的性能得到提升，從而形成的一種全新的材料，改性劑的加入量一般不會超過4%。瀝青屬于聚合物分布在瀝青材料內，因為聚合物內吸收了瀝青材料的油分，所以會使瀝青材料的使用量增加，由此其內部的黏度與彈性也會有所提高。在高溫條件下，大約60℃，聚合物的勁度模量會超出連續相的勁度模量參數，從而使瀝青材料的力學性能得到改善。目前，所應用的改性劑材料主要是橡膠類、樹脂類、熱塑性橡膠類等。

1.2 廢輪胎膠粉改性瀝青

在該類型的改性瀝青材料中，主要應用的改性劑是廢舊輪胎顆粒、基質瀝青等材料，將其加入混合料內進行充分攪拌、研磨、加工處理，形成符合路面施工要求的新型施工材料。橡膠材料主要包括天然橡膠、合成橡膠、再生橡膠等。按照要求選擇合適的橡膠材料，保證混合料的性能合格，以達到工程的質量標準要求，確保施工的總體效益。

2 廢橡膠粉改性瀝青的研究意義

使用廢舊輪胎制作而成的橡膠粉材料，是經過硫化處理的橡膠材料，其內部的網狀結構，雖然經過機械處理后已經形成粉末狀，但是粒子的微觀結構仍是網狀交聯的結構。將該材料和瀝青材料聯合應用，可提升路面結構的抗病害性能，延長路面的使用壽命。由此可見，進行橡膠改性瀝青研究有很重要的現實意義，具體可以從以下幾方面進行分析。

2.1 環境保護意義

在第二次工業革命之后，汽車成了人們的重要消費品，汽車保有量呈現出逐年增加的趨勢，很多家庭都會優先選擇汽車作為交通工具，所以，車輛的生產數量也在不斷增加。隨著汽車使用量的增加，廢舊橡膠汽車輪胎的數量也在逐年的增長，如果不能得到合理的利用或處理，就會嚴重污染環境。

如果將廢舊輪胎用于改性瀝青材料的制作，按照加入量為15%的比例計算，每年可以消耗30～45 萬t廢舊輪胎橡膠粉。要知道，每年需要處理的廢舊輪胎高達5400～8100 萬t，這樣一來，就可以將大量的廢舊輪胎重復利用，為橡膠改性瀝青提供充足的原材料，同時還能減少對環境的污染，滿足施工道路的鋪設。20世紀末期，美國鋪設的廢舊橡膠粉瀝青路面的長度就已經超過了1.1 萬公里，其他國家也在紛紛效仿，這對于環保意義是非常巨大的[1]。

2.2 巨大的經濟效益

當前，在我國的高速公路建設施工中，主要的施工材料就是SBS 改性瀝青材料，其在市場中的占比達到98%。該材料的價格比較高，而隨著石油價格的不斷上漲，其采收價格已經達到20000 元/t。但是，廢舊輪胎的成本卻非常低，且其存在的數量巨大，供應量充足，各項指標也符合工藝技術標準。經過計算、分析發現，廢舊輪胎改性瀝青材料的成本僅為SBS 改性瀝青成本的70%左右，如果每年的建設施工中，用超過100 萬t 橡膠粉取代SBS 改性瀝青，那么總成本將會降低7 億元以上，同時所耗費的廢舊輪胎橡膠粉將超過15 萬t，約為2500 萬條汽車輪胎。如此，不僅可以降低項目建設成本，還能夠滿足公路建設需要，對于社會發展也是有益的。

2.3 良好的使用性能

2.3.1 降低行車噪聲

在汽車工業領域的高速發展之下，道路噪聲成了危害人們生命健康的主要原因之一。所以，降低道路噪聲也就此成為人們關注的重要問題。研究學者分析發現，橡膠瀝青彈性性能較高，可以實現較高的路面平整度，從而不但能夠有效降低道路噪聲，還能吸收噪聲，且符合交通通行量要求，即使是高等級的道路，也能夠滿足其行駛需要。有資料顯示，橡膠瀝青在中類型的道路結構中，可降低3～8dB 的噪聲。橡膠瀝青作為城市道路建設的施工材料，效果良好，完全滿足運行標準，所以很多設計人員都會優先選擇這種材料。

2.3.2 改善瀝青的低溫性能

研究人員通常將普通瀝青看作第一代瀝青，改性瀝青則被認為是第二代瀝青，橡膠瀝青即為第三代瀝青。瀝青材料的低溫特性就是其低溫的脆性、抗裂性，我國在生產瀝青材料時，主要是通過石蠟基原油煉制的方式。

由于瀝青材料的高溫敏感性較高，在施工中，如果夏季環境溫度較高，瀝青就會發軟，冬季則會脆性開裂，出現早期損壞嚴重的問題。在我國的道路建設中，鋪設瀝青混凝土材料時，要保證夏季與冬季溫度都符合運行要求，由此在滿足交通通行質量和標準的同時，還能夠延長道路的使用壽命[2]。

2.3.3 抗老化、抗疲勞性能明顯提高

通過使用較多的輪胎橡膠粉，可以提高瀝青路面的抗老化、穩定性的標準，且由于材料的彈性性能較高，能夠在比較大的溫度變化中保持良好的運行狀態，具備較高的抗裂縫性能，從而可以延長道路的使用壽命。技術資料分析結果顯示，橡膠瀝青路面是普通瀝青材料路面壽命的1～3 倍，日本、俄羅斯、瑞典等國家都開始全面應用橡膠瀝青建設高速公路及高等級道路，且運行效果良好。

2.3.4 提高瀝青的黏度

黏性對于提高瀝青材料的高溫穩定性有著重要的影響。黏性高，可提高瀝青的抗變形能力以及瀝青材料與碎石之間的黏結效果，同時封水性能也能達到要求。在瀝青材料內加入由廢舊瀝青材料粉末制作的聚合物，以保證其結構的流動效果滿足要求，降低其脆性以及受溫度的變化影響，這一方法已經被廣泛使用于美國、歐洲等地區，并產生了良好的效果。通過引入這種施工方式，確保了瀝青材料的黏度達到合格標準，提高了施工水平。

2.3.5 提高行車的舒適性和安全性

橡膠瀝青路面材料為柔性結構，可以及時對道路中局部不平整的位置進行處理，保證車輛行駛的穩定性與安全性，還能提高輪胎的附著力，縮短車輛的制動距離，有效提升車輛運行的舒適性，降低振動對瀝青路面產生的不利影響。

總之，應用橡膠粉改性瀝青材料，可以更好地利用廢舊橡膠輪胎，滿足人們的使用需要，同時還能減少資源浪費，對環境保護起到積極的促進作用。但是，目前我國對橡膠粉改性瀝青材料的應用還處于初期階段，很多相應的標準和規范尚不完善，也不能對其進行有效監管，所以還要制定有效的管理規范和要求，才能滿足實際的應用需要。

3 橡膠瀝青混合料的使用要求

橡膠瀝青混合料的使用要求比較多，主要包括以下幾個方面。

第一，應用橡膠瀝青混合料時，應該做好質量的管理和控制。材料運輸到施工現場后，應進行必要的質量檢查，達到要求后才能投入使用，否則應該作廢。

第二，橡膠瀝青路面集料應選擇使用各項性能指標完全合格的石料，盡量應用玄武巖材料，且各個粒徑必須經過孔篩處理，不能將不同規格、型號的材料混合存放，否則將會出現質量問題。

第三，在應用廢舊輪胎制作橡膠瀝青混合料的過程中，應盡量選擇卡車等大型運載車輛的輪胎，比如斜交胎等，并在常溫的條件下進行破碎處理，以保證材料的性能符合使用要求。

第四，橡膠碎屑應該按照干燥、無污染的標準要求進行處理，且和瀝青、骨料的混合料流動而不發泡，為了能夠避免橡膠屑與瀝青材料出現過度黏合的情況，應該在混合料內加入必要的碳酸鈣與滑石粉，并且將加入比例控制在3 以內。

第五，除了橡膠屑，加入的瀝青材料也必須符合要求，其制作時的溫度應該控制在190～218℃之間，其反應的時間控制在45min 以上。

第六，粗細集料應該滿足國家標準要求，從而達到石料的性能要求，盡量選擇應用玄武巖材料進行制作；而細集料最好是應用石屑或石灰巖材料，用生產機制砂，以確保結構的總體性能合格。

第七，根據需要選擇合適的填料形式，以達到技術標準要求，但是不能選擇使用粉煤灰或拌和機形成的粉塵材料，可將水泥材料作為礦粉材料使用，但應確保其技術指標和性能滿足要求[3]。

4 橡膠瀝青混凝土路面的施工管控

4.1 準備工作

4.1.1 監控技術資料

在項目建設施工開始前，準備技術資料是基礎。技術人員應進入現場面的勘察，分析、了解工地的具體情況及經濟條件，選擇應用合適的施工技術，為項目施工方案的確定提供基礎。此外，技術人員還應結合現場情況，確定最佳的設計方案，明確技術標準和要求，保證各項指標和參數符合要求，為施工的順利進行提供基礎。

4.1.2 做好圖紙審核

在設計方案確定后，應組織專業人員對于圖紙進行審核，保證圖紙的各個細節符合實際施工的情況及要求，防止因為設計方案的缺陷而影響施工進程，保障施工質量，進而提高工程的總體效益。

4.1.3 做好現場監控

在現場施工環節，很多因素都會對工程質量產生影響，所以做好檢查、監控和管理尤為重要。相關人員應做好對現場準備工作的管理，保證設備性能、材料質量符合要求，實施全面管理和控制，確保現場施工作業和具體情況一致，為項目的順利進行起到積極的促進作用。

4.2 運輸混合料

4.2.1 在材料溫度較高的情況下進行運輸，需要采用必要的覆蓋、保溫措施，保證材料的溫度符合要求，避免運輸階段出現材料性能下降的情況。通常來說，可選擇應用具有隔熱性能的車廂進行運輸。

4.2.2 材料運輸過程中，應用苫布進行覆蓋處理，做好材料的保護和管理，防止出現溫度下降或粉塵污染等問題，確保工程項目總體效果合格，避免出現質量問題。

4.3 攤鋪橡膠瀝青混合料

攤鋪施工作業開始前，為了保證工程質量，應做好以下幾方面的工作。

4.3.1 橡膠瀝青混合料的攤鋪施工環節，應準備好施工機械設備和施工材料，確保其具備較高的專業性能，同時還應采取必要的管控措施，使其溫度處于合理范圍內。攤鋪階段，熨平板是關鍵的施工部分，必須進行加熱處理，且要做好溫度調節，達到施工標準要求。

4.3.2 全面落實料斗的頻率和對路面溫度的監控。在現場施工環節，攤鋪施工的溫度和速度都應達到穩定狀態，不會給工程質量產生任何的負面影響。

4.3.3 進行攤鋪施工作業時，應選擇合適的設備，主要是自卸車、攤鋪機等，以保證施工順利的進行。工作人員和設備之間應相互協調配合，提高施工的質量和效率。

4.3.4 在碾壓施工階段，關鍵是做好對平整度的控制，以保證密實度合格。攤鋪環節要做好全面管控，保持緩慢、均勻的狀態，一般來說應將速度控制在3～5m/min[4]。

4.4 碾壓施工

碾壓施工階段，一旦確定碾壓速度，就不能隨意更改，也不能中斷，如果在施工時突然剎車，會影響平整度乃至工程的整體質量。應用壓路機時，要做好對速度的控制，通常來說，碾壓施工的速度不應超過4km/h。同時，在碾壓環節還要做好對各個部分碾壓質量的控制，尤其是邊角的位置，應符合公路工程技術標準，規避對工程質量產生任何的影響。

4.5 養護路面

高速公路施工中，路面養護是重要的工序，這對工程質量有著直接的影響。養護路面環節，必須選擇合適的養護施工方式，保證養護的時間符合要求，切實提升施工的質量水平和效果，滿足現場運行標準。比如，路面施工結束后，在強度達到規定標準后，應直接使用麻袋或塑料布進行覆蓋處理，避免出現結構裂縫的問題。此外，如果發現結構表面存在細微的裂縫，應該噴灑一定量的乳化瀝青，然后再鋪設干燥的粗砂材料，保證其厚度達到2～5mm，并做好碾壓控制，避免滲水，從而提高工程的質量水平[5]。

5 結語

高速公路橡膠粉改性混凝土施工技術先進性高，是傳統路面材料無可比擬的，其穩定性、安全性符合工程要求，所以應用前景非常廣闊。未來，還應加強該技術的研發和應用，消除一切不利因素，保證工程的質量，促進經濟效益、社會效益的全面實現。