膠粉改性瀝青技術在公路施工中的應用

張志剛

（山西交控臨浮高速公路有限公司，山西臨汾041000）

0 引言

在我國公路建設規模不斷擴大的背景之下，對于瀝青材料的需求量不斷增大，瀝青路面建設數量日益增多。在瀝青路面投入使用一段時間后，會出現一些病害，常見的損壞問題是水損壞、低溫開裂等。因此，選擇合適的應對措施極為重要，其中選擇新型瀝青混凝土膠結材料尤為關鍵。膠粉改性瀝青材料在生產的環節，主要的材料是廢舊橡膠，通過一系列加工處理后形成質量合格的膠結材料。這種材料在制作時會充分利用廢舊橡膠，環境污染問題得到改善，還能減少瀝青材料的使用量，所以成本比較低。由此可見，公路施工中應充分利用膠粉改性瀝青技術，發揮出先進技術的優勢，帶動公路領域的發展。

1 公路采用膠粉改性瀝青的優勢分析

經過大量公路工程的運營經驗分析，應用普通瀝青混合料建設的公路路面，在投入使用后容易發生車轍、路面開裂等病害問題。膠粉改性瀝青材料中，膠粉材料的占比較多，可以實現普通瀝青材料的性能改變，提高公路工程的質量水平。基于此，公路采用膠粉改性瀝青材料具備如下優勢：通過使用廢舊材料，降低環境污染，節約材料制造的成本。膠粉改性瀝青材料制作時，以廢舊輪胎作為主要的制造原材料，將廢舊輪胎全面利用，減少環境污染，實現廢舊資源的再利用。

2 應用實例

2.1 項目概況

某公路項目建設長度為85km，雙向4 車道，路面寬24m，時速為100km，荷載為汽車-超20，掛-120。該項目施工單位經過多方面的考察與分析，總結經驗教訓，確定選用膠粉瀝青材料展開施工，研究分析該材料的應用效果。

2.2 膠粉改性瀝青配合比設計

2.2.1 選擇粗集料。瀝青混合料中粗集料是支撐骨架，在此次工程中選用石灰巖作為粗集料，而細集料則是機制砂制作的。

2.2.2 選擇合適級配參數。經過對以往的試驗參數以及工程分析，考慮該項目的特點，對該項目的瀝青路面膠粉改性瀝青進行配合比設計。檢測混合料的性能，主要是通過馬歇爾試驗方式確定，結論可見表1。

表1 配合比的生成級配選取

按照試驗結果分析，該項目所確定的配合比參數具備可行性，符合相應規范和標準的要求。此外，此次項目應用膠粉改性瀝青材料，高溫穩定性、水穩定性等方面的性能達到標準，完全滿足公路工程的運行需要，見表2。

表2 基于生產級配下的馬歇爾試驗結果

3 膠粉改性瀝青施工技術

3.1 前期準備

3.1.1 膠粉材料在制作中要進行烘干處理，所以這個階段應加大力度進行溫度管控，無論溫度過高還是過低，都會影響材料的性質。溫度不足的情況下，會造成膠粉內水分無法蒸發干凈，對于膠粉性能產生影響；如果溫度較高，則會造成內部的膠粉網狀結構損壞，性能也會降低。經過大量的試驗，確定膠粉烘干溫度最佳為100～110℃。

3.1.2 為了防止加熱環節瀝青從加熱鍋內溢出，需要在準備環節就要完成脫水。

3.2 拌制

3.2.1 脫水作業結束后，稱取相應質量的基質瀝青，加熱到180℃，然后加入一定比例的膠粉，加入的同時進行攪拌處理，防止噴濺造成傷人事件。然后開啟攪拌機，把瀝青與膠粉充分攪拌混合，攪拌階段應該做好轉動速度控制，先慢后快，加強溫度控制，以190～220℃位移，不能超過220℃[1-2]。

3.2.2 攪拌環節應做好時間的控制，通常基質瀝青的膠粉反應時間在45min 左右，使瀝青和膠粉符合溶脹反應，核心顆粒達到完整性標準。

3.2.3 攪拌完成后要進行瀝青的再脫水處理，從而防止攪拌環節進入水汽而影響材料的性能。

3.3 膠粉改性瀝青路面施工要點

3.3.1 拌和

通過加入膠粉材料，使瀝青材料的性能發生改變，形成改性瀝青混合料。要想使集料與改性完成后的瀝青達到充分攪拌處理，符合質量標準，就應做好如下工作：第一，膠粉改性瀝青施工時，材料傳輸的長度不能太長，可以使用直徑較大的管道，并增加設備的功率，在拌和前進行管道預熱，以30min 為宜。拌和環節要做好冷料上料速度與材料重量的控制，預防發生不均勻的問題，根據配合比要求配制集料與礦粉，偏差在合理的范圍內。第二，拌和時間嚴格控制，攪拌的時間足夠才能滿足均勻性要求，沒有花白、結團、離析等問題。膠粉的性質較為特殊，如果選擇干拌的方法，拌和時間應超過10s，濕拌則在40s 以上。第三，拌和操作中礦料、瀝青加熱溫度必須全面控制，監測溫度參數，以確保混合料的溫度符合要求，一般來說瀝青加熱溫度在185～195℃之間，礦料為200～210℃之間，混合料的溫度不能超過195℃，否則直接作廢。第四，攪拌前后要進行篩分試驗，檢驗生產級配參數，查看是否符合設計要求，如果相差較大，則應以篩分數據為準，并做好比例的控制。第五，攪拌合格后的混合料不能貯存使用，如果實在無法使用完，則應做好貯存環境的控制，有保溫設備，并且控制貯存時間，以免影響最終施工效果。在整個保溫存儲的環節，材料溫度下降不超過10℃。此次工程項目在施工中，瀝青面層結構的施工極為重要，應用厚度為4cm的膠粉改性瀝青鋪設形成。經過對比后發現，膠粉改性瀝青混合料要比傳統瀝青混合料的性能更加優越，同時也對施工環節要求較高，每個工序的材料溫度都要滿足要求，具體可見表3。

表3 溫度要求

3.3.2 運輸

（1）制作完成且驗收合格的混合料及時裝載運輸，對車廂內壁進行清潔處理，達到光滑、平整性要求。裝載材料之前，進行表面的涂抹柴油處理，以防止發生黏附車廂內壁的情況。

（2）混合料的運輸環節，應用篷布進行保溫處理，確保溫度降低不會超過規定的要求。混合料裝載的環節做好落距的控制，防止發生離析的問題。每次卸載一次后，及時開動車輛，預防出現粗細集料存在的離析問題。運輸車輛在行駛的環節，保持均勻、慢速行駛，通常控制在40km/h 左右，如果路況比較差則可以降低車速。

（3）在混合料運輸到現場后，直接停在攤鋪機車輛前部30cm 的位置上，掛空擋，攤鋪機推動前進，然后卸載施工材料。

3.3.3 攤鋪

（1）膠粉改性瀝青混合料在開始攤鋪前，應對下承層結構進行質量檢查，各項參數都符合要求后即可開始攤鋪作業。在攤鋪前進行熨平板的預熱處理，溫度超過120℃。現場操作中，應把熨平板放置在平整的地面上，預熱時間嚴格控制，不能過長，否則容易出現變形的問題。如果在現場施工中出現混合料拉溝的情況，則表示熨平板的預熱溫度較高，這時應先停止施工，將溫度降低到規定范圍內才能繼續施工。

（2）攤鋪施工保持連續進行，中途不能停頓，攤鋪機勻速行駛，不能隨意調整攤鋪行駛的速度，否則會給攤鋪施工的質量和效果造成不利的影響。攤鋪施工中，要確保混合料的虛鋪厚度符合要求，符合設計方案和工藝標準。

（3）應用汽油清洗攤鋪機的環節，采取措施預防油滴灑落在攤鋪完成的路面上，如果發現存在油液滴落的情況，則要及時進行廢油處理，防止對攤鋪層結構造成嚴重的污染問題。如果不能及時發現，出現廢油進入攤鋪層結構的情況，則要及時將受到污染的路面挖除掉，然后再填充混合料并夯實處理。

3.3.4 碾壓

因為膠粉改性瀝青的黏合性較強，所以碾壓時間較短，為了保證碾壓效率和質量，該項目中的膠輪與鋼輪結合料黏度較高。在碾壓施工現場，復壓環節的碾壓遍數應做好控制，以達到碾壓質量的標準。在此次工程中，正式施工前選擇試驗路段進行遍數的檢查，經過試驗發現，碾壓在5 遍時，壓實度超過98%。因此，在此次工程中，碾壓施工的遍數要求在5 遍以上，各個階段碾壓遍數與要求見表4。

表4 碾壓參數

碾壓施工主要按照如下程序進行：初壓應用13t鋼輪壓路機進行，以靜壓方式為主，通常為2 臺設備交替進行，輪跡重合1/2 輪寬。復壓應用雙鋼輪壓路機與膠輪壓路機進行，每種設備是2 臺，開啟振動功能進行碾壓，且保持相鄰碾壓結構重合1/2 的輪寬。終壓環節的目的是去除表面輪跡，達到平整性要求，通常選擇應用1 臺雙鋼輪壓路機進行，靜壓施工，達到工程質量標準。

3.3.5 接縫處理

（1）在碾壓工作結束后，要立即采取措施處理接縫的部位，保證達到平順、緊密性要求，不能有任何離析的問題。熱接縫現場施工中，上、下層交錯為15cm以上，冷接縫則應該達到30～40cm。在接縫部位施工結束后，及時應用長度3m 的直尺進行檢查，平整度符合標準要求。

（2）兩臺攤鋪機同時進入現場作業，保持梯隊作業方式，縱接縫采用熱接縫的施工方式。橫向接縫在布置的環節，要及時采取必要的措施處理，接縫達到垂直性要求，并在表面涂抹一層改性瀝青材料。接縫再處理的環節，應用壓路機保持橫向碾壓施工，并且壓路機停放在壓實結束的路面上。碾壓開始之后，每次都要向新鋪設結構上移動20cm，在全面鋪設結束后，對于整個路面進行碾壓施工。

3.4 效益分析

在此次工程項目施工完成后進行壓實度、滲水、構造深度等方面的檢測，發現其各項指標與參數都符合設計方案的要求，所以公路面層結構應用膠粉改性瀝青的施工完全可以滿足工程的建設標準。

在此次項目中，膠粉改性瀝青混合料的成本比SBS 改性瀝青每噸減少570 元左右，每噸降低成本約22.8%，這就表示應用膠粉改性瀝青混合料的成本是比較低的，尤其是在大型項目中，成本降低的優勢更加明顯，這是其他材料所不具備的優勢。因此，在公路工程中，應用膠粉改性瀝青材料進行公路路面施工，經濟效益提升明顯，同時也具備較高的社會效益、生態環保效益。

4 結語

在公路路面的施工環節，選擇應用膠粉改性瀝青混合料進行施工，可以有效提升公路工程的路面性能，滿足公路交通的通行需要。在此次研究中，選擇以實際工程案例展開分析，探討膠粉改性瀝青混合料的施工工藝和特點，同時加強現場施工管理和控制，發現該材料施工后，各項參數都得到提升，而施工成本有很大程度的降低，具備較高的經濟效益與社會效益，還能減少環境污染的問題，為我國社會可持續發展做出貢獻。