談橡膠瀝青混凝土路面施工技術(shù)

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摘要：為了響應國家廢棄資源再利用的號召，將廢舊橡膠輪胎研磨制成不同粒徑的粉狀顆粒，并將其應用到瀝青路面中，提高了路面的路用性能。文章從原材料的選取、配合比的設計、拌和、運輸、攤鋪和碾壓等各個施工環(huán)節(jié)的技術(shù)要點，深入分析了橡膠瀝青混凝土路面施工的關鍵技術(shù)，最后結(jié)合實際工程施工段，總結(jié)出了橡膠瀝青和混合料的制備、運輸與施工過程中需注意的要點，為橡膠瀝青混凝土路面的設計和施工奠定了強有力的支撐和指導。

關鍵詞：廢舊輪胎；橡膠粉；瀝青混凝土路面；空隙率；施工溫度

1引言

自十三五規(guī)劃以來，我國的經(jīng)濟快速提升，汽車工業(yè)也得到了快速的發(fā)展，這也造成大量廢舊輪胎的產(chǎn)生。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年大約產(chǎn)生2×108條廢舊輪胎。廢舊輪胎難降解，長期堆積極易引起火災，如圖1和圖2所示。截至2020年，我國廢舊輪胎預計達到2000×104噸，廢舊輪胎的“污染”問題日益嚴重。就技術(shù)而言，將廢舊的輪胎加工成橡膠粉運用在道路工程建設之中完全可行而且可提高工程質(zhì)量，廢舊的輪胎橡膠粉大量的使用具有環(huán)境、經(jīng)濟和實用三重價值。橡膠瀝青是將橡膠粉加入到瀝青中進行改性，橡膠瀝青在選材和選制備時可以貫徹資源循環(huán)利用和節(jié)能的理念。公路工程用量大，因此將廢舊輪胎應用到瀝青混凝土中對瀝青的生產(chǎn)和廢舊輪胎的處理均具有重大的意義。我國相應政策方面也對橡膠瀝青的推廣應用提供了大量的支持，例如《建設低碳交通運輸體系指導意見》中“綠色循環(huán)低碳公路建設”相關主題以及國家低碳交通運輸體系的相關政策。橡膠瀝青混凝土路面與普通瀝青混凝土路面實體工程見圖3和圖4。橡膠瀝青是將廢舊的橡膠顆粒加入到基質(zhì)瀝青當中先后發(fā)生溶脹、網(wǎng)絡填充和交聯(lián)或降解一系列反應，從而制備出改性瀝青。相對于基質(zhì)瀝青，橡膠瀝青不但具有環(huán)境友好性，在其性能上，同樣具有較大的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在：橡膠瀝青改善了瀝青的黏附性、提高了抗磨性、抗車轍性及和耐久性，除此之外，橡膠瀝青中的橡膠顆?？梢杂行岣邽r青的抗老化性能。

2施工要點

2.1空隙率

橡膠瀝青混凝土路面施工成敗主要在于是否壓得住。究其根本，是因為橡膠瀝青混凝土路面將空隙率控制得過小。通常情況下瀝青混凝土路面的空隙率多控制在3%~4%，但實際工程實例表明橡膠瀝青路面的空隙率不可低于4％，孔隙率在4.5%~5.5%較好。橡膠瀝青混凝土路面制備所采用的結(jié)合料為橡膠粉改性瀝青，經(jīng)橡膠改性后的瀝青，橡膠粉多是以顆粒的形式存在的，若空隙率過小時，當混合料被碾壓時，橡膠顆粒因壓縮而體積變小，碾壓過后則又恢復正常，導致橡膠瀝青混合料被撐開，所以出現(xiàn)了壓不實的狀況。在此情況下，當橡膠瀝青混合料的溫度降低到某一范圍時，瀝青的凝聚力會超橡膠顆?；謴蜁r而產(chǎn)生的膨脹力，在此條件下橡膠瀝青混合料才會被充分壓實。而且在橡膠瀝青混凝土路面具有較為合適的空隙率時，在進行瀝青混合料碾壓時，膠粉顆粒的體積基本未發(fā)生變化，而是被填充到混合料的空隙中，因此在道路通車后的路面則不會出現(xiàn)松散等病害。所以，只要能引起空隙率變化因素都應嚴控，正常情況下應嚴控以下幾個要點：（1）設計混合料配合比，對橡膠瀝青混合料進行配合比設計時，空隙率應控制在4.6%~5.6%，若空隙率過小則壓不住，若空隙率過大則導致路面滲水。（2）嚴控材料。施工所選用材料的規(guī)格和質(zhì)量應同試驗時所選用的一致，提高材料配合比中各材料量的精確度。（3）嚴防橡膠瀝青混合料的離析。橡膠瀝青混合料在進行運輸及攤鋪的過程中，有可能會發(fā)生離析現(xiàn)象，若橡膠瀝青混合料出現(xiàn)離析則必導致其空隙率變化，從而橡膠瀝青混凝土路面出現(xiàn)壓不住或者路面滲水的可能性將急劇提高。

2.2施工溫度的控制

通常情況下，基質(zhì)瀝青在180℃時，旋轉(zhuǎn)粘度在0.175Pa▪S~0.180Pa▪S，在180℃時，橡膠改性瀝青的旋轉(zhuǎn)粘度在2Pa▪S~4Pa▪S，后者大約是前者的15倍左右。為了確保橡膠瀝青混合料的施工和易性，因此在路面施工的各個環(huán)節(jié)的溫度都應提高15℃~20℃。因此，應注意控制好以下幾點：（1）橡膠瀝青混合料制拌及出料的溫度應均不低于180℃；拌和橡膠瀝青混合料的設備可選擇采用拌和SBS瀝青混合料的專用機械設備，但建議將拌制SBS瀝青混合料的設備中的瀝青泵換成齒輪泵或者橡膠瀝青專用泵，電動機的功率要大于25kW;橡膠瀝青混合料在拌好后，將其儲存在儲存罐中的時間不應大于12h，存儲溫度不能小于175℃。（2）橡膠瀝青混合料從拌和站到施工場地的運輸距離不建議超過30km，不論大氣環(huán)境的氣溫高低，運輸全程都必須全面覆蓋，混合料從運輸?shù)綌備伂F(xiàn)場的溫度不可小于165℃，運輸車輛可以選用乳化食用油（地溝油）作為隔離劑，不可以采用柴油作為隔離劑使用，主要原因是柴油會對橡膠改性瀝青混合料進行污染損壞。（3）因為橡膠瀝青混合料的粘度很大，當攤鋪下承層時，攤鋪溫度要大于135℃，溫度如果過低易造成壓不實；在攤鋪過程中，為了保證混合料攤鋪的平整，因此要求攤鋪速度比普通瀝青混合料的速度要適當?shù)亟档鸵粋€檔位；攤鋪溫度方面，橡膠瀝青混合料應比SBS瀝青混合料提升15℃~20℃左右，其攤鋪的溫度不得小于165℃。（4）在同一個溫度條件下，橡膠改性瀝青比SBS改性瀝青要硬的很多，針對粘度而說，橡膠改性瀝青要比SBS改性瀝青大得多。因此，在對橡膠瀝青混合料進行碾壓時應采取如下措施：①適當進行提高碾壓溫度。從初壓至終壓過程，碾壓溫度都應比SBS改性瀝青混合料提高15℃~20℃，初壓、復壓及終壓溫度分別不應小于155℃、135℃及90℃。因此在壓實過程中要做到緊跟，快壓，和多配壓路機。②提高壓實功，若采用與SBS改性瀝青混合料同一個碾壓溫度，就必須提高壓實功，即要加大振力或者增大壓路機的噸位。③壓路機的輪應該用乳化食用油噴涂，防止粘輪，不可采用碾壓SBS改性瀝青混合料時噴涂水的方法，這主要是因為橡膠瀝青混合料的粘度較大的原因。

3工程實例分析

本文以某城市道路新建工程為工程實例，對橡膠瀝青混凝土路面的應用進行分析研究。設計前充分考慮到面層、基層、墊層和土基，并考慮各層的功能，制定出相應合理的結(jié)構(gòu)設計，最后根據(jù)其使用性能和環(huán)境友好設計結(jié)構(gòu)為：上面層AR-AC-13(8cm)、中面層AR-AC-20(10cm)、下面層AR-AC-30(12cm)、基層水泥穩(wěn)定碎石1(35cm)、底基層水泥穩(wěn)定碎石2（20cm)。

3.1目標配合比設計

（1）(AR-AC-13)生產(chǎn)配合比的設計：從倉庫中篩選出粒徑為：(0~3.0mm)、(3.0~6.0mm)、(6.0~10.0mm)和(10.0~17.0mm)共計4種不同尺寸的集料。上述4種粒集料、水泥及礦粉的比例為19∶8∶35∶33∶2∶3。攪拌溫度區(qū)間應控制在180℃~190℃。規(guī)定橡膠瀝青混合料攪拌溫度區(qū)間應控制在175℃~185℃。（2）(AR-AC-20)生產(chǎn)配合比的設計：從倉庫中篩選出粒徑為：(0~3.0mm)、(3.0~6.0mm)、(6.0~10.0mm)、(10.0~17.0mm)以及(17~27mm)。5種集料、水泥及礦粉比例為20∶8∶28∶35∶4∶2∶3，本項目在對橡膠瀝青混合料攪拌時溫度區(qū)間應控制在175℃~185℃。

3.2橡膠瀝青混合料的生產(chǎn)與施工

根據(jù)目標配合比設計出來的橡膠瀝青混合料不可直接使用，應測定其動穩(wěn)定度。在橡膠瀝青制備過程中，需嚴控其改性溫度、反應時長等參數(shù)。瀝青混合料制備過程原則上應大于4h，并且加熱的溫度要保持在180℃~190℃。

3.3混合料的運輸與施工

3.3.1裝料與運送在對瀝青混合料從儲存箱轉(zhuǎn)送到運輸卡車時，若操作不當，極有可能發(fā)生混合料顆粒的分離現(xiàn)象。本項目采用的做法是盡最大程度縮短排放口與托架的間距，建議0.5m。裝料的過程中，本項目分三批裝料：第一批次將料裝入到隔室主體的前1/2；第二批裝料到后1/2；第三批裝中間，本項目在進行轉(zhuǎn)運過程當中，嚴控了溫度。橡膠瀝青混合料的運輸過程如圖5所示。

3.3.2轉(zhuǎn)運本項目將運輸卡車運輸混合料改用轉(zhuǎn)運車輛進行運輸，而且混合料在運輸過程中可以又進行了二次混合，消除了各種不良后果。

3.3.3攤鋪在攤鋪作業(yè)正式的開始之前，預留出了1h時間，對熨平板和分料器進行預熱到溫度大于100℃。要在大氣環(huán)境溫度大于15℃時進行橡膠瀝青混合料的攤鋪，若碰到極端天氣，則立馬要停止攤鋪。橡膠瀝青的攤鋪過程如圖6所示。

3.3.4碾壓碾壓步驟主要包括初、復和終壓。每個階段選擇不同噸位和類型的碾壓設備進行了分階段作業(yè)。為其均勻性，兩車左右和前后形成梯形式軋制。碾壓過程要保證連續(xù)運行碾壓，碾壓設備采用12t的振動壓路機，數(shù)量采用兩臺及以上，最終達到了碾壓的輪跡無法識別的效果。橡膠瀝青混合料的碾壓過程如圖7所示。

4結(jié)語

本文分析了橡膠瀝青混凝土路面的實際應用價值，分析了橡膠瀝青混凝土路面施工時的關鍵要點，結(jié)合實際工程施工路段，提出了新的路面結(jié)構(gòu)方案；并且提出了橡膠瀝青混合料原材料的選擇原則和配合比的設計方案；結(jié)合現(xiàn)場施工，總結(jié)出了橡膠瀝青的與混合料的生產(chǎn)以及混合料的遠運與施工過程中眾多需要注意的要點。為今后橡膠瀝青混凝土路面的設計與施工提供了有力支撐和參考。

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作者：馬林 單位：青海省海東公路工程建設有限公司