高速公路施工中廢膠粉改性瀝青混合料的應用

宣濤

（江西贛東路橋建設集團有限公司，江西撫州 344000）

1 引言

現階段多數高速公路路面采用瀝青混凝土材料， 瀝青路面相比于其他類型材料的路面具備良好的平整度、 降噪性[1]、耐磨性等使用性能，可提供較高的行車舒適性和安全性，因此應用較為廣泛。 瀝青路面主要由瀝青膠結料、碎石集料、填料組成，通過攤鋪、碾壓施工而成。 然而，在外界環境和行車荷載的長期影響下， 瀝青路面在運營一段時間后難免出現一定的病害問題，如車轍、裂縫、坑槽等，降低公路整體美觀的同時影響正常行車，因此，要提高瀝青路面使用性能，可從材料優化的角度展開。 本文圍繞高速公路施工中廢膠粉改性瀝青混合料的應用展開分析，并在具體工程中進行應用。

2 工程概況

某高速公路建設項目全線長124.682 km， 設計行車速度為100 km/h，雙向四車道設計標準，路基寬度為27.5 m，路面選用瀝青混凝土結構形式，公路全線橋隧比為67.9%。 該高速公路所處區域常年高溫，日均氣溫較高，且降雨量不大，因此，對瀝青路面施工技術標準要求較高， 避免后期因行車荷載和高溫影響引發車轍、坑槽病害產生。 經研究決定，建設單位計劃選用廢橡膠粉作為改性劑，開展橡膠瀝青路面施工作業。

3 廢膠粉改性瀝青及混合料配合比設計

3.1 基質瀝青

本項目選用東海牌70#瀝青作為基質瀝青，用以制備橡膠瀝青膠結料，所用基質瀝青的主要技術指標見表1。

表1 基質瀝青主要技術指標

3.2 礦料

3.2.1 粗集料

在瀝青混合料骨架結構中，粗集料為重要組成部分之一，其外觀顆粒形狀直接決定著混合料的整體穩定性， 且其表面紋理程度也可有效提高混合料內部骨架的嵌擠作用[2]。 本項目瀝青路面粗集料選用紋理粗糙、表面干凈干燥的石灰巖碎石。

3.2.2 細集料

瀝青路面細集料大多會選用天然砂、石屑、機制砂等，所用不同類型細集料對應的工程特性也不一致， 拌制的瀝青混合料路用性能也存在差異[3]。 本項目為確保瀝青混合料的整體穩定性，經研究決定選用石灰巖碎石用作細集料。

3.2.3 填料

礦料應具備干燥、流動性高、整潔等特點，本項目選用石灰巖磨制而成的礦粉作為填料，其技術指標見表2。

表2 填料相關技術指標

3.3 橡膠粉

本項目選用廢棄橡膠粉作為瀝青膠結料的改性材料，橡膠粉的摻量確定為18%，采用干篩法進行橡膠粉篩分，其篩分級配要求見表3。

表3 橡膠粉篩分級配要求

3.4 級配設計

本項目選用經驗法進行瀝青混合料級配設計， 結合室內試驗，通過不斷調整得出最終級配值，如表4 所示，同時對應的油石比確認為5.43%。

表4 橡膠瀝青混合料合成級配

4 廢膠粉改性瀝青及混合料工程特性分析

目前，在高速公路建設項目中，路面結構常選用高性能瀝青膠結料， 以提高瀝青路面的使用性能， 降低路面病害的產生。 現階段，常用到的改性瀝青有SBS 改性瀝青、SBR 改性瀝青、PPA 改性瀝青、橡膠改性瀝青，其中，橡膠瀝青主要是將廢舊輪胎磨制成一定目數的細粉， 再結合高溫條件摻入基質瀝青內部，通過不斷攪拌，橡膠粉顆粒在高溫熔脹作用下與基質瀝青產生物理化學反應，以此提高瀝青的高溫性能與耐久性，拌制出的橡膠瀝青混合料具備良好的高溫穩定性、耐久性、抗車轍性能等路用性能[4]。 另外，相比于SBS 改性劑、PPA 改性劑等，橡膠粉顆粒來源廣，成本低，應用到高速公路中可起到廢物利用的作用，降低對環境的污染影響，因此，其工程特性較為突出。

為研究橡膠瀝青儲存穩定性，提高施工效率，按照上述提出的原材料和級配制備出橡膠瀝青， 分別選定儲存日期為1 d、3 d、5 d、7 d、7 d，在同等條件下分別存放1 d、3 d、5 d、7 d、10 d 養護完畢后分別進行瀝青離析試驗，試驗結果見表5。

表5 不同存放周期下橡膠瀝青離析試驗結果

結合表5 數據得到， 在1~7 d 內， 橡膠瀝青軟化點差值在＜2.5 ℃范圍內，表面無氣泡、改性劑析出，滿足瀝青路面施工技術規范規定，當橡膠瀝青存放超過一周后，橡膠瀝青有明顯的離析現象產生， 其性能已不滿足要求， 所以在規定要求下，橡膠瀝青存放時間不得超過7 d，且應盡量本著即制即用的原則。

5 廢膠粉改性瀝青混合料施工技術要點研究

5.1 施工工藝

提前預熱礦料、瀝青等，并開啟拌和樓設備，調試好拌和溫度，均勻將各材料投至拌和樓設備中，均勻攪拌并持續控溫加熱，避免出現混合料離析現象。 橡膠瀝青混合料的拌和溫度較一般瀝青混合料高出5 ℃左右，拌和完畢后，采用足夠數量的運輸車遵循前、后、中的順序進行裝料處理，裝料完畢后及時采用厚實帆布袋封閉，避免產生溫度離析，針對花白料應予以廢棄。 運輸過程中不得隨意加減速或者調頭[5]。

提前預熱攤鋪機熨平板，待運輸車到達施工現場后，即可開啟橡膠瀝青路面攤鋪施工，本項目采用全幅單機攤鋪方式，以提高橡膠瀝青施工質量， 針對邊角處攤鋪不到位處應采用人工方式進行處理。 攤鋪施工完畢后，及時開展碾壓施工，嚴格控制碾壓施工的溫度和速率， 針對凹凸不平處應進行人工補壓，現場定期監測溫度和壓實度變化。

5.2 質量檢測

本項目橡膠瀝青路面施工完畢后， 采用擺式摩擦系數儀對路面的質量進行檢查， 在試驗路段上選取兩個樁號進行質量評價。 同時對橡膠瀝青路面的外觀及平整度進行觀察，綜合分析得到橡膠瀝青路面的平整度滿足規范要求，且抗滑系數、抗車轍能力均優于普通瀝青路面。

6 結語

本文就高速公路施工中廢膠粉改性瀝青混合料的應用進行研究，結合實際高速公路路面工程，圍繞橡膠改性瀝青及混合料配合比設計、 級配優化設計、 工程特性以及施工技術要點，并結合試驗路段對橡膠瀝青路面的施工質量進行檢測。 研究結果表明， 采用橡膠改性瀝青混合料進行路面施工可有效提高路面使用性能，延長公路使用壽命。