馬亮

【摘 要】通過(guò)丹通高速公路路面第二合同段的ARAC-20橡膠瀝青中面層的施工，對(duì)施工中橡膠瀝青的生產(chǎn)、橡膠瀝青的改性原理及橡膠瀝青道路的優(yōu)點(diǎn)、配合比設(shè)計(jì)及施工工藝控制要點(diǎn)，闡述了橡膠瀝青應(yīng)用于高速公路建設(shè)中的施工要點(diǎn)。橡膠瀝青混合料的生產(chǎn)過(guò)程中特別關(guān)注兩個(gè)重要參數(shù)，溫度和拌和時(shí)間。其中溫度主要包括橡膠瀝青的加工溫度、儲(chǔ)存溫度、混合料的拌和溫度；時(shí)間主要包括橡膠瀝青的加工時(shí)間、拌和時(shí)間、混合料的拌和時(shí)間。在施工過(guò)程中也要控制好所有的工序，才能保證工程質(zhì)量的創(chuàng)優(yōu)，達(dá)到我國(guó)北方寒冷地區(qū)高速公路的典型示范樣板工程。同時(shí)，對(duì)今后同類型路面工程橡膠瀝青面層施工具有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】橡膠瀝青；級(jí)配；工藝

0.前言

橡膠瀝青（Asphalt Rubber）指廢胎膠粉與瀝青，摻加一定比例的添加劑（擴(kuò)展油聚合物），按一定比例拌合而得到的滿足相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求的產(chǎn)物，其中廢胎膠粉的摻量不小于15%（內(nèi)摻）或17.6%（外摻）。

在設(shè)計(jì)和施工良好的情況下橡膠瀝青材料能夠表現(xiàn)出良好的性能，橡膠瀝青路面與結(jié)構(gòu)等價(jià)的普通路面相比，具有環(huán)保和節(jié)約資源、抗低溫碎裂、抗高溫車轍、后續(xù)的損壞發(fā)展緩慢，對(duì)一些出現(xiàn)早期病害的路面需要的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大大降低。

丹（東）通（化）高速公路是國(guó)家重點(diǎn)高速公路鶴崗至大連的重要段落，是連接黑龍江、吉林重要的出海通道。丹通高速全長(zhǎng)196.4公路，雙向四車道，路面共劃分為6個(gè)合同段，由我單位承擔(dān)丹通路面第2合同段全長(zhǎng)25.5公里，起訖點(diǎn)樁號(hào)為K30+750—K57+040，其中瀝青中面層使用橡膠瀝青中面層（ARAC-20）試驗(yàn)路。我單位會(huì)同科研院、業(yè)主及監(jiān)理單位共同結(jié)合以往的其它路段的橡膠瀝青使用經(jīng)驗(yàn)，從原材檢測(cè)、選擇、配合比設(shè)計(jì)、橡膠瀝青的生產(chǎn)、混合料的拌和、攤鋪、碾壓等施工工藝作以嚴(yán)格控制，取得了較好的效果。

1.橡膠瀝青改性原理及優(yōu)點(diǎn)

橡膠瀝青（asphalt rubber）指廢胎膠粉與瀝青，摻加一定比例的添加劑（擴(kuò)展油聚合物），按一定比例拌合而得到的滿足相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求的產(chǎn)物，其中廢胎膠粉的摻量不小于15%（內(nèi)摻）或17.6%（外摻）。

在設(shè)計(jì)和施工良好的情況下橡膠瀝青材料能夠表現(xiàn)出良好的性能，橡膠瀝青路面與結(jié)構(gòu)等價(jià)的普通路面相比，后續(xù)的損壞發(fā)展緩慢，對(duì)一些出現(xiàn)早期病害的路面需要的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大大降低。

1.1橡膠瀝青改性原理

橡膠瀝青是輪胎橡膠粉粒在充分拌和的高溫條件下（180oC以上）與基質(zhì)瀝青（丹通高速采用90號(hào)基質(zhì)瀝青）充分熔脹反應(yīng)形成的改性瀝青膠結(jié)材料。橡膠粉不發(fā)生裂解，吸收基質(zhì)瀝青中的輕質(zhì)組分，一方面直接改善基質(zhì)瀝青，另一方面達(dá)到橡膠與瀝青充分復(fù)合的效果。橡膠瀝青中橡膠粉的含量摻量不小于15%（內(nèi)摻）或17.6%（外摻）。熔脹反應(yīng)后，橡膠顆粒的體積分?jǐn)?shù)在30%～40%，膠結(jié)料和混合料都能顯著地表現(xiàn)出橡膠的物理、力學(xué)、化學(xué)性能。

1.2橡膠瀝青道路的優(yōu)點(diǎn)

橡膠瀝青擁有較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、以及抗老化、抗疲勞、抗水損壞的特性。所以把橡膠瀝青設(shè)計(jì)應(yīng)用于道路方案中，可以充分體現(xiàn)以下特性與優(yōu)點(diǎn)：

（1）環(huán)保和節(jié)約資源。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，同時(shí)也帶來(lái)了大量的廢舊輪胎，對(duì)社會(huì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，橡膠瀝青技術(shù)以其環(huán)保和節(jié)約資源的特點(diǎn)可以為這些黑色污染提供一條永續(xù)性的環(huán)保解決方案。

（2）抗低溫碎裂。由于橡膠本身的可塑性和延展性，使得橡膠瀝青低溫延度增大，橡膠瀝青路面抗低溫脆裂能力大大增強(qiáng)。

（3）抗高溫車轍。橡膠瀝青本身?yè)碛休^強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性和粘性，所以用于路面結(jié)構(gòu)中的橡膠瀝青膠結(jié)料具有高粘性與不易流動(dòng)性。另外碎石外層所裹覆的橡膠瀝青膠結(jié)料中含有大顆粒的橡膠粉，可產(chǎn)生較大的磨阻力，也使碎石不易滑動(dòng)，可減少車轍形成，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)能力。

（4）降低噪聲。橡膠瀝青是城市道路降低噪聲的新材料，與普通瀝青相比，可降低行車噪聲3～6dB，提高人居舒適環(huán)境。

（5）超強(qiáng)粘結(jié)作用。因?yàn)橄鹉z瀝青擁有超強(qiáng)的粘性，所以它可以非常牢固地吸附粘結(jié)在水穩(wěn)層或舊水泥路面上，從而起到與路面的粘結(jié)作用。

（6）提高行車安全。橡膠中的炭黑能夠使路面黑色長(zhǎng)期保存，與標(biāo)線的對(duì)比度高，路面摩擦力和剎車阻力增大，提高了行車安全，尤其是在雪水路面上效果更加顯著。

（7）延長(zhǎng)使用壽命，節(jié)省養(yǎng)護(hù)成本。優(yōu)異的抗疲勞性可以提高路面的耐久性能，膠結(jié)料含量高、油膜厚以及輪胎中含有抗氧化劑，故提高了道路抗老化、抗氧化能力，由于道路的耐久性和性能得到提高，使得道路的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用顯著降低。

2.橡膠瀝青中面層配合比設(shè)計(jì)

2.1原材料

2.1.1粗集料

路面中面層粗集料采用優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r石料。要求碎石具有良好的棱角性，扁平及細(xì)長(zhǎng)顆粒含量、黏土含量、密度、堅(jiān)固性、安全性及有害物質(zhì)含量應(yīng)符合設(shè)計(jì)及《技術(shù)規(guī)范》。保證粗集料的潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)，具有足夠的強(qiáng)度、耐磨耗性，并符合圖紙要求。ARAC-20級(jí)配用碎石的質(zhì)量技術(shù)要求應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定，且石料壓碎值不大于24%，洛杉磯磨耗損失不大于30%。粗集料規(guī)格為：16-19mm、13.2-16mm、9.5-13.2mm、4.75-9.5mm，產(chǎn)地為：桓仁縣雅河鄉(xiāng)世元采石場(chǎng)。

2.1.2細(xì)集料

橡膠瀝青中面層混合料4.75mm以下的細(xì)集料必須采用優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r生產(chǎn)的機(jī)制砂。細(xì)集料應(yīng)潔凈、堅(jiān)硬、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)或其他有害物質(zhì)。規(guī)格為：2.36-4.75mm、0-1.18mm，產(chǎn)地為：桓仁縣雅河鄉(xiāng)世元采石場(chǎng)。

2.1.3 填料

填料必須采用由石灰石磨細(xì)的礦粉，礦粉必須保持干燥、潔凈，能從礦粉倉(cāng)中自由流出。為提高石料與瀝青之間的粘結(jié)力，在中面層瀝青混合料中摻加P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥代替部分礦粉，水泥用量為礦粉總量的1.5%～2%。

2.1.4瀝青

中面層瀝青混凝土采用橡膠瀝青；采用的基質(zhì)瀝青為國(guó)產(chǎn)90號(hào)道路石油瀝青。

2.1.5膠粉

根據(jù)我國(guó)的廢胎膠粉生產(chǎn)情況，按細(xì)度分為3種規(guī)格：

（1）粗膠粉，粒度在40目以下（0.425mm以上）。

（2）細(xì)膠粉，粒度在40～80目之間（0.425～0.180mm之間）。

（3）微細(xì)膠粉，粒度在80～200目之間（0.180～0.075mm之間）。

路用廢胎膠粉應(yīng)選用常溫研磨粉碎的輪胎膠粉，且宜選擇斜交胎膠粉或天然膠含量較高的膠粉，并應(yīng)滿足相應(yīng)物理、化學(xué)指標(biāo)。在保證易于碾壓成型，且滿足使用性能要求的前提下，應(yīng)盡量選用較粗的廢胎膠粉。宜選擇30～80目之間的路用廢胎膠粉。

2.1.6橡膠瀝青

橡膠瀝青采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌法加工的方式進(jìn)行生產(chǎn)，采用間歇式生產(chǎn)橡膠瀝青，橡膠瀝青中廢胎膠粉的摻量可根據(jù)實(shí)際使用的技術(shù)要求確定，其摻量有一定的合理范圍，一般為基質(zhì)瀝青質(zhì)量的外摻17.6%～30%，我標(biāo)段根據(jù)基質(zhì)瀝青和使用的技術(shù)要求確定膠粉摻量為內(nèi)摻17.75%。橡膠瀝青加工完成后應(yīng)在6小時(shí)內(nèi)使用完畢，其指標(biāo)應(yīng)符合下表的要求。

2.1.7外摻劑

為了進(jìn)一步改善橡膠瀝青的某些技術(shù)性能，在橡膠瀝青加工過(guò)程中，可摻加一定比例的天然橡膠含量較高的橡膠類材料或某些輕質(zhì)油分。外摻劑一般可與廢胎膠粉一起摻加到瀝青中拌和、加工，摻加量一般為1%～2%。

2.2橡膠瀝青生產(chǎn)工藝

2.2.1 橡膠瀝青加工前的準(zhǔn)備

加工橡膠瀝青前，橡膠瀝青加工設(shè)備中的計(jì)量裝置應(yīng)進(jìn)行專門標(biāo)定，并貼有計(jì)量標(biāo)簽，有固定式的加工設(shè)備和移動(dòng)式的加工設(shè)備。

2.2.2橡膠瀝青的加工流程：

（1）第一步：基質(zhì)瀝青，橡膠粉等原材料的添加。

（2）第二步：基質(zhì)瀝青，橡膠粉等原材料的預(yù)混。

（3）第三步：橡膠瀝青的反應(yīng)過(guò)程。

（4）第四步：橡膠瀝青質(zhì)量控制。

2.2.3橡膠瀝青的加工

（1）橡膠瀝青采用攪拌法加工。

（2）橡膠瀝青生產(chǎn)分為連續(xù)式和間歇式，宜采用間歇式生產(chǎn)橡膠瀝青。

橡膠瀝青的加工溫度宜控制在180～190oC，當(dāng)廢胎膠粉摻量較大時(shí)，加工溫度可適當(dāng)提高，但不應(yīng)高于210oC，橡膠瀝青加工攪拌的時(shí)間，一般為45-60min。在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)檢測(cè)每鍋橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)，當(dāng)采用連續(xù)式生產(chǎn)時(shí)，每鍋45-60min抽樣檢測(cè)橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)。

當(dāng)橡膠瀝青粘度大于2.5Pa.s時(shí)，橡膠瀝青的加熱溫度應(yīng)提高5-10oC。

2.3配合比設(shè)計(jì)

合理的集料級(jí)配，可以提高瀝青面層的整體性能，我項(xiàng)目通過(guò)篩分后的級(jí)配碎石進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。集料的級(jí)配對(duì)混合料質(zhì)量起著決定性作用，級(jí)配的改變有時(shí)可導(dǎo)致混合料性能改變，影響著結(jié)構(gòu)層的耐久性，我們非常重視混合料的級(jí)配問(wèn)題，合理的保證集料級(jí)配在設(shè)計(jì)范圍中值附近，發(fā)揮集料的骨架密實(shí)、高溫抗車轍、低溫抗裂作用，從而提高工程質(zhì)量。

2.3.1配合比設(shè)計(jì)的各項(xiàng)檢測(cè)

（1）水穩(wěn)定性檢驗(yàn)。

按照最佳油石比6.0%制件，進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)及浸水馬歇爾試驗(yàn)，殘留穩(wěn)定度為89.5%大于設(shè)計(jì)值85%，符合要求。

（2）高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)。

按照最佳油石比6.0%進(jìn)行車轍試驗(yàn)，動(dòng)穩(wěn)定度3859次/mm大于設(shè)計(jì)值3000次/mm，符合要求。

（3）滲水系數(shù)檢驗(yàn)。

利用輪碾機(jī)成型的車轍試件進(jìn)行滲水試驗(yàn)，檢驗(yàn)的滲水系數(shù)為41.6ml/min，符合施工圖紙不大于120ml/min的要求。

2.3.2生產(chǎn)配合比的確定

中面層瀝青混凝土材料生產(chǎn)配合比

3.橡膠瀝青中面層施工工藝及主要工序說(shuō)明

3.1施工工藝

檢查下承層——混合料的拌和——混合料的運(yùn)輸——混合料的攤鋪——混合料的碾壓——開(kāi)放交通

3.2主要施工工序說(shuō)明

（1）混合料攤鋪：通過(guò)試驗(yàn)段確定松鋪系數(shù)1.26，松鋪厚度為6.3cm。正常施工時(shí)，橡膠瀝青混合料的最低攤鋪溫度根據(jù)鋪筑層厚度、氣溫、風(fēng)速及下臥層表面溫度，不得低于表二要求。每天施工開(kāi)始階段宜采用較高溫度的混合料。當(dāng)氣溫低于15℃時(shí)，不得攤鋪橡膠瀝青混合料。

（2）混合料的壓實(shí)：混合料完成攤鋪后立即進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。并檢查寬度、松鋪厚度、平整度、橫坡和攤鋪溫度，對(duì)不合格之處及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。橡膠瀝青混凝土的碾壓溫度的高低與橡膠瀝青的黏度有關(guān)，黏度越大、碾壓溫度越高。橡膠瀝青混凝土的初壓溫度一般不宜低于155℃，復(fù)壓溫度不宜低于135℃，終壓的結(jié)束溫度不宜低于90℃。

碾壓組合方式：

①初壓：用一臺(tái)CC624雙鋼輪壓路機(jī)，緊跟碾壓。靜壓0.5遍，振壓0.5遍，速度2～3km/h（相鄰碾壓帶應(yīng)重疊10～20cm）

②復(fù)壓：用一臺(tái)CC624雙鋼輪壓路機(jī)，緊跟碾壓，振壓1遍。再用XP301型、CP271型膠輪壓路機(jī)各碾壓一遍。速度3～4km/h。

③終壓：用CC522雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍，速度3～4km/h。達(dá)到表面平整、密實(shí)無(wú)輪跡。

3.3 開(kāi)放交通

熱拌瀝青混合料攤鋪壓實(shí)后，經(jīng)自然冷卻，待混合料表面溫度低于50℃后，方可開(kāi)放交通。

3.4檢測(cè)

（1）對(duì)施工完的中面層厚度、平整度、彎沉、壓實(shí)度、橫坡、高程等一系列指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，確定是否符合設(shè)計(jì)要求。

（2）對(duì)外觀要求：

①表面平整密實(shí)，無(wú)泛油、松散、裂縫和明顯離析等現(xiàn)象。

②表面無(wú)明顯碾壓輪跡。

③搭接處應(yīng)緊密、平順，燙縫不枯焦。

④面層與路緣石及其他構(gòu)筑物銜接平順，無(wú)積水或漏水現(xiàn)象。

⑤瀝青面層內(nèi)部及表面的水要排除到路面范圍之外，路面無(wú)積水。

4.總結(jié)

為了保證工程質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量、成品橡膠瀝青指標(biāo)及各道施工工序。另外，成品橡膠瀝青的黏度、集料級(jí)配、油石比的確定也是十分關(guān)鍵。在生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)與拌和樓緊密配合，做到冷料倉(cāng)供料均勻、平衡、避免大規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)生等料、溢料等現(xiàn)象。集料的級(jí)配不偏離中線，集料中的粉塵含量不超標(biāo)，才能確保瀝青混合料質(zhì)量的因素。

施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制各道工序。橡膠瀝青混合料的生產(chǎn)過(guò)程中特別關(guān)注兩個(gè)重要參數(shù)，溫度和拌和時(shí)間。其中溫度主要包括橡膠瀝青的加工溫度、儲(chǔ)存溫度、混合料的拌和溫度；時(shí)間主要包括橡膠瀝青的加工時(shí)間、拌和時(shí)間、混合料的拌和時(shí)間。在攤鋪過(guò)程中要保證穩(wěn)定均勻的攤鋪速度，保證夯錘的頻率，碾壓要高溫緊跟，并采用雙膠輪大噸位的壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓，通過(guò)試驗(yàn)路的證明這樣能夠提高瀝青中面層的壓實(shí)度，并控制好開(kāi)放交通時(shí)間，只有控制好所有的工序，才能保證工程質(zhì)量的創(chuàng)優(yōu)，達(dá)到我國(guó)北方寒冷地區(qū)高速公路的典型示范樣板工程。