張可強(qiáng)

(1.江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司，江蘇 南京 211112；2.江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京 210005）

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)高等級(jí)路面服務(wù)水平的要求也越來越高。排水降噪瀝青路面具有良好的排水功能，可減少雨天行車的水霧、水飄，提高路面抗滑能力，且具有降噪的功能，可顯著減少行車對(duì)沿線居民的噪音干擾，顯著提高路面服務(wù)水平。排水降噪路面在美國、日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)廣泛應(yīng)用。根據(jù)排水降噪路面在國外工程應(yīng)用的情況，膠結(jié)料主要為TPS高黏瀝青、SBS改性瀝青、橡膠瀝青等。目前，國內(nèi)主要是采用TPS高黏瀝青，其黏度大，能較好地滿足排水降噪路面對(duì)混合料高低溫性能、水穩(wěn)定性和耐久性的需求。但TPS高黏瀝青的價(jià)格昂貴，這是排水降噪路面推廣的瓶頸。研究表明，橡膠瀝青60℃運(yùn)動(dòng)黏度可達(dá)20 000Pa·s，能滿足排水降噪路面對(duì)瀝青的技術(shù)要求，且橡膠瀝青與SBS改性瀝青價(jià)格相當(dāng)。良好的性價(jià)比和特殊的環(huán)保意義使橡膠瀝青在排水降噪路面的應(yīng)用日益得到重視。

1 原材料

廢舊汽車輪胎被稱為“黑色污染”，長期以來，廢舊輪胎的處理一直是環(huán)境保護(hù)的世界性難題。制備橡膠瀝青（Asphalt Rubber）是一種減少“黑色污染”的有效辦法，它主要是通過一定的生產(chǎn)工藝將橡膠粉加入瀝青中，形成一種以橡膠粉為改性劑的改性瀝青[1-3]。

橡膠瀝青膠粉用量設(shè)計(jì)主要考慮路用性能和施工性能兩個(gè)方面，參照亞里桑那州的技術(shù)要求，以177℃旋轉(zhuǎn)黏度為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，要求范圍一般為1.5~4.0，下限是保證良好的路用性能，上限保證一定的施工性能，防止因黏度過大造成泵送、拌和困難[4-5]。本項(xiàng)目采用70號(hào)道路石油瀝青與20目級(jí)配膠粉進(jìn)行橡膠瀝青級(jí)配設(shè)計(jì)，選取16%、18%、20%和22%四種摻量進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1，最終確定膠粉摻量為19%，177℃黏度為2.900Pa·s。水泥采用P.C32.5復(fù)合硅酸鹽水泥；集料采用優(yōu)質(zhì)玄武巖，集料壓碎值、磨耗值、磨光值、級(jí)配和粉塵含量等各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

表1 膠粉摻量設(shè)計(jì)

2 配合比設(shè)計(jì)

排水降噪混合料級(jí)配設(shè)計(jì)的基本思路是通過減少細(xì)集料（小于2.36mm）用量獲取較大的空隙率，級(jí)配的差異主要在于粗集料搭配的不同。由于混合料的設(shè)計(jì)空隙率大，粗集料間的搭配組合對(duì)集料嵌擠效果影響較小。排水降噪路面瀝青混合料的路用性能與其空隙率關(guān)系密切，相關(guān)研究表明，其排水性能隨空隙率增加而提高，而力學(xué)性能、水穩(wěn)定性、疲勞性能等則隨空隙率增大而降低。根據(jù)不同國家或地區(qū)開級(jí)配混合料設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)研，OGFC的空隙率要求比較接近，如美國加利福尼亞州要求大于18%、德克薩斯州要求為18%~22%[6]，我國交通運(yùn)輸部規(guī)范要求為18%～25%[7]。參照我國頒布的規(guī)范，初步確定AR—OG?FC13的空隙率要求為18%～25%。

最佳級(jí)配是特定試件成型方式下的產(chǎn)物，最能模擬現(xiàn)場壓實(shí)方式的試件成型方法，得到最佳級(jí)配的實(shí)用價(jià)值，試驗(yàn)試擊實(shí)方法和標(biāo)準(zhǔn)主要考慮施工條件（壓實(shí)功）和交通狀況。在AR—OGFC13的混合料中，約有40%的集料為9.5mm以上的粗集料，這部分集料相互嵌擠，同時(shí)由于開級(jí)配混合料空隙率大，粗骨料之間缺少相應(yīng)的細(xì)料支撐[8]，就需要較大的功使混合料碾壓密實(shí)，以滿足渠化交通的需要。目前，壓路機(jī)設(shè)備噸位和性能有較大程度的提高。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判斷，50次的擊實(shí)次數(shù)偏少，75次的擊實(shí)次數(shù)合理。

為取得更好的排水降噪效果，采用兩檔粗集料（5~10cm和10~15cm），不使用細(xì)集料，兩檔集料比例為56∶44，外摻2%的水泥作為抗剝落劑。級(jí)配設(shè)計(jì)曲線見圖1。

圖1 級(jí)配設(shè)計(jì)曲線圖

日本的OGFC混合料設(shè)計(jì)技術(shù)相對(duì)成熟，其最佳瀝青用量的確定方法為：按±0.5%、±1%變化瀝青用量，分別進(jìn)行析漏試驗(yàn)、飛散試驗(yàn)；根據(jù)析漏試驗(yàn)和飛散試驗(yàn)的結(jié)果，以瀝青析漏試驗(yàn)的反彎點(diǎn)作為最大瀝青用量，以試件飛散試驗(yàn)的反彎點(diǎn)作為最少瀝青用量，由此得到瀝青用量的范圍。試驗(yàn)結(jié)果見圖2、3，油石比范圍確定為7.9%~8.4%，在此范圍內(nèi)再參照馬歇爾試驗(yàn)的結(jié)果，選擇合適的瀝青用量作為最佳瀝青用量。

圖2 析漏試驗(yàn)結(jié)果

圖3 飛散試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述混合料礦料級(jí)配及析漏、飛散試驗(yàn)結(jié)果，采用三種油石比通過馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行最佳橡膠瀝青用量試驗(yàn)，試驗(yàn)兩面各擊實(shí)75次成型馬歇爾試件，計(jì)算各組試件密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等相關(guān)指標(biāo)，并對(duì)成型試件進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，三種油石比孔隙率均滿足技術(shù)要求，當(dāng)油石比為8.3%時(shí)，馬歇爾穩(wěn)定度最大，試驗(yàn)結(jié)果列于表2。

表2 AR—OGFC混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

參考相關(guān)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用8.3%為最佳橡膠瀝青油石比，并在最佳油石比下進(jìn)行析漏和飛散檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表3，滿足規(guī)范要求。

表3 AR—OGFC13飛散試驗(yàn)結(jié)果

3 實(shí)體工程驗(yàn)證

江蘇省省道S338高峰至鹿苑段（張家港張揚(yáng)路），原路面是三幅式水泥混凝土路面。由于水泥路面的特點(diǎn)，交通噪音較大，隨著通車年限的增加，近年來路面出現(xiàn)了不同程度的破損。為改善道路服務(wù)水平，公路管理部門決定對(duì)其進(jìn)行改造。在改造方案設(shè)計(jì)中，為貫徹“和諧交通”的思想，不僅需要考慮方案的路用性能，而且要兼顧路面的排水降噪效果，降低公路對(duì)環(huán)境的影響，改善沿線居民的生活水平和出行條件。采用排水路面可減少因雨天路面濕滑而引起的交通事故，顯著提高路面行駛安全性，體現(xiàn)以人為本的管理理念。項(xiàng)目研究采用AR—OGFC13，路面結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 項(xiàng)目路面結(jié)構(gòu)圖

在路面施工中，混合料出場溫度為175℃左右，攤鋪溫度為165℃左右。碾壓方案為：HD130雙鋼輪壓路機(jī)前靜后振碾壓兩遍，DD110雙鋼輪壓路機(jī)靜壓兩遍。碾壓完成后對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢測，路面芯樣馬歇爾壓實(shí)度平均值為99.6%，現(xiàn)場空隙率平均為22.3%，與實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)空隙率相近，說明試驗(yàn)擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)場工況相接近。

對(duì)實(shí)體工程進(jìn)行滲水系數(shù)與降噪能力進(jìn)行跟蹤檢測，并與未鋪筑AR—OGFC路面的路段（AC—13）進(jìn)行對(duì)比，檢測結(jié)果見表4。其排水效果明顯，降低噪聲在4dB左右，雖然噪音降低絕對(duì)值不大，但相當(dāng)于交通量減少一半，能有效減少交通噪音對(duì)沿線居民的影響。

表4 滲水系數(shù)與降噪能力跟蹤檢測結(jié)果

檢測結(jié)果顯示，通車3年后AR—OGFC罩面內(nèi)部空隙率保持較好，沒有被粉塵等雜物堵塞，排水性能理想。隨著通車運(yùn)營，后期降噪效果稍有衰減，但衰減速率不大。同時(shí)，實(shí)體工程未出現(xiàn)車轍、推移、坑漕等病害，路面狀況良好。

4 結(jié)論

（1）結(jié)合國內(nèi)的施工條件和交通特點(diǎn)，提出采用馬歇爾擊實(shí)儀雙面擊實(shí)75次的方法進(jìn)行AR—OGFC配合比設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)體工程驗(yàn)證，技術(shù)指標(biāo)合理。

（2）采用析漏、飛散試驗(yàn)和馬歇爾試驗(yàn)，確定AR—OGFC最佳油石比，路面未出現(xiàn)車轍、泛油、松散現(xiàn)象，表明油石比選取適當(dāng)。

（3）試驗(yàn)路通車3年后仍保持良好的排水降噪性能，路用性能較好，值得推廣。

[1] 孫祖望，陳飆.橡膠瀝青技術(shù)應(yīng)用指南[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 黃文元，張隱西.道路路面用橡膠瀝青的性能特點(diǎn)與指標(biāo)體系[J].中南公路工程，2007，32（1）：111-114.

[3] 楊志峰，李美江，王旭東.廢舊橡膠粉在道路工程中應(yīng)用的歷史和現(xiàn)狀[J].公路交通科技，2005，22（7）：19-22.

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[5] 曹榮吉,陳榮生.橡膠瀝青工藝參數(shù)對(duì)其性能影響的試驗(yàn)研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，38（2）：269-273.

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