陳永紅

(重慶市市政設(shè)計(jì)研究院，重慶 400020)

0 引言

近十余年是中國(guó)公路建設(shè)“大干快上”的高速發(fā)展期，公路總里程從2000 年的140 萬(wàn)km 躍升至2012 年的424 萬(wàn)km，其中高速公路里程從2000 年的1.63 萬(wàn)km 增長(zhǎng)到2012 年的9.62 萬(wàn)km，超越美國(guó)成為世界第一大的高速公路網(wǎng)。瀝青路面以良好的行車舒適性和優(yōu)異的使用性能占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。全球變暖、重載增加、車速提高使得瀝青路面建成早期就出現(xiàn)破壞，主要表現(xiàn)為水穩(wěn)定性和車轍。如何改善瀝青混合料性能、延長(zhǎng)路面使用壽命成為研究熱點(diǎn)。

我國(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展帶來(lái)了一系列問(wèn)題，廢舊輪胎堆積如山，“黑色污染”成為21 世紀(jì)重大環(huán)境問(wèn)題。對(duì)廢舊輪胎進(jìn)行燃燒填埋處理，既白白浪費(fèi)資源，又造成環(huán)境污染，廢舊橡膠輪胎如何應(yīng)用于瀝青路面成為研究熱點(diǎn)［1，2］。順應(yīng)時(shí)代潮流，橡膠瀝青技術(shù)迎來(lái)了發(fā)展良機(jī)［3－8］。目前，橡膠粉瀝青技術(shù)主要分“干法”和“濕法”兩種?！案煞ā本褪窃诩习韬线^(guò)程中直接將橡膠粉加入到瀝青混合料中，制成橡膠粉改性瀝青混合料;“濕法”是將橡膠粉在高溫下加入到熱瀝青中，制成改性瀝青，然后進(jìn)行混合料拌合。橡膠粉瀝青技術(shù)既可以變廢為寶，消耗廢舊輪胎，又可以顯著改善瀝青混合料性能，對(duì)構(gòu)建“綠色低碳環(huán)?！苯煌ㄟ\(yùn)輸事業(yè)具有重要意義。

1 橡膠瀝青改性指標(biāo)要求

本項(xiàng)目依托西南某高速公路，橡膠粉采用干法摻加，技術(shù)要求見(jiàn)表1 ～表3。根據(jù)工程低碳環(huán)保路面工程專項(xiàng)設(shè)計(jì)要求，將橡膠粉按照20%±2%劑量摻配到70#A 級(jí)瀝青中制備成橡膠瀝青，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表4 中的要求。

表1 橡膠粉篩分規(guī)格

表2 橡膠粉的物理技術(shù)指標(biāo)與技術(shù)要求

表3 橡膠粉的化學(xué)技術(shù)指標(biāo)與技術(shù)要求 %

表4 橡膠瀝青技術(shù)要求

2 配合比設(shè)計(jì)

瀝青混合料規(guī)定級(jí)配為SMA－13，按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40－2004)、橡膠瀝青與混合料設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南(交通部公路科學(xué)研究院)、《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20－2011)的規(guī)定，進(jìn)行混合料體積指標(biāo)檢測(cè)。最終確定B 級(jí)配為最佳級(jí)配見(jiàn)表5，粗集料骨架松裝間隙率檢測(cè)見(jiàn)表6，3 組級(jí)配混合料檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表7。

表5 橡膠瀝青SMA－13 目標(biāo)配合比合成級(jí)配

表6 粗集料骨架松裝間隙率

以5.9%、6.2%、6.5%、6.8%、7.1%這5 組油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，檢測(cè)瀝青混合料體積指標(biāo)及力學(xué)指標(biāo)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8 所示，油石比分析如圖1所示。

根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，在曲線中求毛體積相對(duì)密度最大值、穩(wěn)定度最大值、空隙率中值、飽和度中值分別對(duì)應(yīng)的油石比，OAC1=6.44%，根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)油石比范圍OACmin～OACmax計(jì)算OAC2=6.62%，OAC3=6.53%。根據(jù)氣候分區(qū)劃分，該區(qū)域地處1－4，氣候?yàn)橄难谉釁^(qū)，且為重載交通高速公路。因此，綜合考慮成渝高速公路所處地理位置及環(huán)境，將本次配合比最佳油石比選定為6.5%。

表7 瀝青混合料目標(biāo)配合比級(jí)配選定數(shù)據(jù)匯總

表8 馬歇爾試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

圖1 油石比分析圖

3 性能研究

試驗(yàn)采用相同填料、機(jī)制砂、碎石、級(jí)配下使用SBS 改性瀝青(木質(zhì)素纖維摻量為瀝青混合料質(zhì)量的0.3%，SBS 改性瀝青、木質(zhì)素纖維檢測(cè)結(jié)果合格)按照相關(guān)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行SBS－SMA－13 瀝青混合料設(shè)計(jì)，與AR－SMA－13 橡膠瀝青混合料基本相同的空隙率下進(jìn)行路用性能比較研究。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表9。

由表9 可知，摻加20%±2%橡膠粉后的橡膠瀝青混合料的與SBS 改性瀝青混合料的路用性能都能滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。對(duì)4 cm 厚度的橡膠瀝青SMA－13 表面層進(jìn)行的配合比設(shè)計(jì)及路用性能檢驗(yàn):所撿指標(biāo)符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

本次配合比級(jí)配選擇B 級(jí)配作為橡膠瀝青SMA－13 表面層目標(biāo)配合比標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配，瀝青混合料最佳油石比為6.5%。通過(guò)橡膠瀝青SMA－13 表面層目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)，確定瀝青混合料相關(guān)參數(shù):實(shí)測(cè)理論最大相對(duì)密度為2.588，毛體積相對(duì)密度為2.492，目標(biāo)空隙率為3.7%。通過(guò)瀝青混合料謝倫堡析漏、肯塔堡飛散、殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比、動(dòng)穩(wěn)定度、滲水系數(shù)、低溫彎曲等進(jìn)行檢驗(yàn)，其路用性能均滿足設(shè)計(jì)要求。

表9 瀝青混合料性能檢測(cè)結(jié)果

4 環(huán)境效益分析

按公式m=ρv=ρSH 計(jì)算本項(xiàng)目橡膠瀝青混凝土用量，按油石比及橡膠粉摻量20%計(jì)算瀝青總量及橡膠粉總量，結(jié)果如表10 所示。

表10 橡膠瀝青混合料、瀝青、橡膠粉使用總量 t

由表10 可得:本工程將使用約69.6 t 橡膠粉，按40 kg/條輪胎的平均重量計(jì)，則可以消耗廢舊輪胎1 740 條，同時(shí)也可節(jié)約堆放輪胎可能占用的土地約0.12 hm2?？梢?jiàn)，橡膠瀝青的使用具有很好的循環(huán)利用效益。同時(shí)橡膠瀝青路面有良好的降噪效果，降低表面層噪音約5 dB。

5 結(jié)論

本文結(jié)合西南某高速公路工程，進(jìn)行了橡膠瀝青路面配合比設(shè)計(jì)及性能研究，并進(jìn)行了環(huán)境效益評(píng)估，得到以下結(jié)論:

1)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛩臈l件及交通量水平，通過(guò)試驗(yàn)最終確定B 級(jí)配為最佳級(jí)配，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果確定最佳油石比為6.5%。

2)本工程共使用橡膠粉69.6 t，耗費(fèi)廢舊輪胎約1 740 條，降低表面層噪音約5 dB。

［1］楊人鳳，劉 平.橡膠瀝青技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用［J］.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2009，26(2):14－17.

［2］白國(guó)濤.橡膠瀝青技術(shù)概述［J］.北方交通，2005(9):14－16.

［3］謝昭彬，馬 韌，賀國(guó)京.橡膠瀝青老化對(duì)其混合料水穩(wěn)定性影響研究［J］.公路工程，2011，36(2):178－182.

［4］黃 彭，呂偉民，張福清.橡膠粉改性瀝青混合料性能與工藝技術(shù)的研究［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2001(S1).

［5］于 玲.橡膠瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)研究［J］.沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，26(6).

［6］彭慶躍.橡膠瀝青混合料骨架嵌擠級(jí)配優(yōu)化及配合比設(shè)計(jì)方法研究與應(yīng)用［J］.湖南交通科技，2009，35(4).

［7］交通部公路科學(xué)研究院.橡膠瀝青及混合料設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［8］王旭東.橡膠瀝青及混凝土應(yīng)用成套技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2008.