何凱峰 馬彥兵

(新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，烏魯木齊 830006)

0 引言

隨著城市道路損壞和維護(hù)成本的急劇增加， 導(dǎo)致道路的安全性、舒適性受到嚴(yán)重影響，并直接影響道路的各類使用性能。近年來，國內(nèi)在橡膠瀝青路面設(shè)計及施工方面做了大量研究，如黎治春[1]等人針對CTOR 干法橡膠瀝青的施工方案，詳細(xì)闡述了其工藝原理及特點，并提出了對應(yīng)的施工工序方案要點。成仲年[2]同樣針對橡膠瀝青混凝土路面的施工進(jìn)行了探討， 并且集中在其應(yīng)用于西北夏熱冬寒地區(qū)的施工要點，論述了具體的施工方法。 熊輝[3]著眼于橡膠瀝青混合料溫拌技術(shù)的應(yīng)用，擬定了3 類溫拌劑，并通過試驗，分析溫拌技術(shù)在節(jié)能減排方面相較于常規(guī)熱拌橡膠瀝青的優(yōu)勢， 并對每種溫拌劑的特點進(jìn)行了分析。現(xiàn)有橡膠瀝青混合料是研究和應(yīng)用的熱點，但其施工工程技術(shù)或是其施工過程控制不夠全面， 具體表現(xiàn)在缺少對施工過程中的各類其他影響因素的細(xì)節(jié)把控[4-5]。本文結(jié)合某實際工程，在研究設(shè)計國內(nèi)外設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，針對改善道路設(shè)計過程技術(shù)的需要，對設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化， 從瀝青混合料的配合比設(shè)計到橡膠瀝青混合料的施工， 探討了城市道路橡膠瀝青路面施工過程的特點以及控制的必要性。

1 工程情況

1.1 試驗路段概況

某城市道路為新建工程， 該道路區(qū)域內(nèi)的淺部地下水類型主要表現(xiàn)為潛水， 不過仍有一些所屬地區(qū)類型是上層水，本區(qū)季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)小于0.58m。

1.2 施工路段的結(jié)構(gòu)方案

設(shè)計前考慮到面層、基層、墊層以及土基，綜合考慮其各層的功能性， 對包括中間層材料在內(nèi)的各層層進(jìn)行優(yōu)化， 最終選擇半剛性基層和通過有針對性的方案對結(jié)合基層進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計， 給出了各種路面結(jié)構(gòu)組合的力學(xué)性能以及經(jīng)濟(jì)性能， 通過對其使用性能和環(huán)境友好進(jìn)行綜合對比分析。最后，給出了道路瀝青路面的優(yōu)化設(shè)計方案，設(shè)計方案如下圖1 所示：

圖1 各層結(jié)構(gòu)示意詳圖

2 瀝青混合料的配合比設(shè)計

2.1 原材料

(1)集料的選擇

應(yīng)用于該工程的集料表面具有干燥、無各類雜質(zhì)、質(zhì)地堅硬及耐風(fēng)化性能好的特征，去除各類有害物質(zhì)，集料表面要求粗糙、優(yōu)選較好棱角性、盡量無細(xì)長顆粒在內(nèi)、集料形狀扁平等。施工路段共計6 種集料，各集料的技術(shù)性能均滿足規(guī)范要求。

原材料中集料要優(yōu)先選用憎水性的集料， 另外其表面更不能黏附部分夾層等，否則會影響粘結(jié)作用，尤其是其在集料和瀝青之間的作用。 最終結(jié)果嚴(yán)重的話會引起松散，粗細(xì)集料對破碎面的技術(shù)要求均滿足規(guī)范要求。

(2)填料的選擇

礦粉、 水泥乃至消石灰等材料都可以選用作為橡膠瀝青混合料的填料。為了增強骨料的堿性，可以在其中加入消石灰、水泥等等，有效增加其PH 值。 其中，如果在將礦料含量的1.0%～3.0%替換為消石灰的情況下， 可以將礦粉完全用水泥來替換。對礦粉也有著一定的要求，其中礦粉應(yīng)保持潔凈， 對其中水分含量也要控制在較低的水平，整體呈干燥性狀，以保證其良好的流動性，可以方便快捷地從礦粉倉中流出， 而且其中不能蘊含粘土等各類雜質(zhì)。

(3)石灰

針對本瀝青混凝土路面施工路段， 對其基層混合料所采用的石灰原材料進(jìn)行質(zhì)量分析， 從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)兩個層面對其進(jìn)行檢測試驗。

(4)水泥

該試驗路基層混合料水泥強度等級為42.5MPa。

(5)基質(zhì)瀝青

以某品牌的SBS 改性瀝青作為本瀝青混凝土路面施工路段橡膠瀝青的來源，對其各技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格測定，確定其各數(shù)值滿足要求。

(6)膠粉

現(xiàn)階段橡膠瀝青混凝土中應(yīng)用的橡膠粉來源主要有兩個， 一是廢橡膠輪胎， 二是天然橡膠含量高的橡膠廢料。針對廢舊的輪胎，實驗證明天然橡膠對瀝青的影響比合成橡膠更好。因此，在實驗中所應(yīng)用到的橡膠往往是天然橡膠[6]。綜合考慮各方面的因素，包括改性結(jié)果、加工難度，最終包括造價，決定采取常溫粉碎的工藝手段。 膠粉粒徑的整體分布情況受其加工工藝影響明顯。 并且廢鋼絲和纖維等雜質(zhì)對工程中的橡膠瀝青功能有著非常巨大的影響， 不容忽視。 膠粉的技術(shù)指標(biāo)要求標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 膠粉技術(shù)指標(biāo)

(7)纖維

鑒于瀝青膠漿可能會發(fā)生析漏不良后果， 尤其是在溫度比較高的條件下，為解決這一問題，考慮在其中添加纖維并均勻混合。但是該方案不能盲目復(fù)制，在添加之前需要考慮到工程中瀝青的黏度大小問題。 最終是否添加還是要根據(jù)嚴(yán)格的析漏試驗來確定。

2.2 目標(biāo)配合比設(shè)計

(1)(AR-AC-13)生產(chǎn)配合比設(shè)計：從熱料倉篩中優(yōu)選出 (0mm～3.0mm) 粒徑，(3.0mm～6.0mm) 粒徑，(6.0mm～10.0mm)粒徑以及(10.0mm～ 17.0mm)粒徑4 種不同規(guī)格的集料。 上述4 種粒徑以及水泥和礦粉的比例為20∶7∶36∶32∶2∶3。 后續(xù)需要對瀝青混合料的配合比進(jìn)行仔細(xì)的論證， 從而達(dá)到確保瀝青能夠均勻并且完全地將集料包裹起來，規(guī)定干拌集料的時間為15s，同時規(guī)定濕拌的時間，具體時間是45s。 再攪拌過程中要確保溫度區(qū)間，最低是保證180℃，最高不超過190℃。 在整個過程中要保證連續(xù)的攪拌行為，目的是杜絕離析現(xiàn)象。規(guī)定其橡膠瀝青混合料的溫度區(qū)間，最低是保證175℃，最高不超過185℃。

(2)(AR-AC-20)生產(chǎn)配合比設(shè)計：從熱料倉篩中優(yōu)選出 (0mm～3.0mm) 粒徑，(3.0mm～6.0mm) 粒徑，(6.0mm～10.0mm)粒徑，(10.0mm～17.0mm)粒徑以及(17mm～27mm)粒徑5 種不同規(guī)格的集料。 上述4 種粒徑以及水泥和礦粉的比例為20∶7∶29∶36∶3∶2∶3， 同樣規(guī)定其橡膠瀝青混合料的溫度區(qū)間，最低是保證175℃，最高不超過185℃。

3 橡膠瀝青混合料的施工

3.1 橡膠瀝青的生產(chǎn)

在橡膠瀝青攪拌過程中，需要嚴(yán)格控制其改性溫度、反應(yīng)時間等參數(shù)， 因為上述參數(shù)可以很大程度上影響橡膠瀝青混凝土各項指標(biāo)。 瀝青混合料處于加工過程中的總時間，原則上應(yīng)該大于4h，并且使用加熱使用時的溫度要保持在180℃和190℃之間。 如果總加工試件比規(guī)定時間多的話，則需要重新進(jìn)行測試，看是否符合橡膠瀝青質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

橡膠瀝青固體顆粒會在瀝青中膨脹， 出現(xiàn)開裂和燒蝕，這將導(dǎo)致瀝青的粘度降低。 如果儲存時間較長，則需要在加熱前再添加10%的橡膠粉， 并在一定的溫度范圍內(nèi)攪拌1h，最低是保證185℃，最高不超過190℃。以確保其性能穩(wěn)定，并且要做到符合規(guī)定的技術(shù)規(guī)格，具體見表2。

表2 控制指標(biāo)

3.2 混合料的生產(chǎn)

按照目標(biāo)配合比設(shè)計出來的橡膠瀝青混合料不能直接使用，還應(yīng)杜絕忽視高溫動穩(wěn)定度的影響，并且要進(jìn)行有關(guān)的測定試驗，測定出來的動穩(wěn)定度不應(yīng)小于50 次/s。

3.3 混合料的運輸與施工

(1)裝料與運送

在將混合料從儲存箱轉(zhuǎn)移到運輸卡車的過程中，如果處理不好，則可能發(fā)生顆粒分離。正確的方法是最小化排放口和托架之間的距離。 一般來說，半米是最合適的。通過不斷地改變卡車的位置來保證混合料的均勻分布。裝料方法是分三批裝載： 第一批裝入隔室主體的前1/2，第二批裝入隔室的后1/2，第三批裝入其中間。

為保證橡膠瀝青混凝土最終的各項指標(biāo)滿足要求，需要在其轉(zhuǎn)運過程里，嚴(yán)格控制其溫度區(qū)間。為了達(dá)到這一目的，往往會在運送車輛中使用遮擋布，并保證其遮擋住所有的瀝青混合料， 尤其是其下端需要延展到運送車輛車廂側(cè)端和末端以下， 并且其延伸距離應(yīng)不小于30cm。

(2)轉(zhuǎn)運

為了在施工過程中使溫度變化和混合料分離最小化，需要將運輸卡車中的混合物倒入轉(zhuǎn)運車輛中?；旌衔锟梢栽谵D(zhuǎn)移載體中再混合， 以消除混合物中的各類不良后果。

(3)攤鋪

在攤鋪作業(yè)正式展開之前，預(yù)留出1h 時間，用于預(yù)熱熨平板、分料器等裝備，并要求保持其溫度≥100℃。

在橡膠瀝青攤鋪過程中， 要保證其周邊溫度大于15℃，如遇極端天氣，則要暫停攤鋪作業(yè)。 風(fēng)速、攤鋪厚度、 氣溫包括下臥層表層溫度都能影響混合料的最低攤鋪溫度，相關(guān)的溫度要求如下表3 所示。

表3 最低攤鋪溫度的對應(yīng)關(guān)系

(4)碾壓

碾壓施工，具體包括初壓、復(fù)壓和終壓。 在每個階段各自有其不同的特征， 最為直觀的就是選用不同噸位的碾壓機械進(jìn)行工作， 而且要保證對應(yīng)的碾壓機械數(shù)量足夠。 在溫度控制方面，為了保證其均勻性，兩車之間和之后的距離梯形式軋制不要超過20m。

一開始初壓的時候，在溫度控制方面，需要確保其溫度不低于155℃。為了減少熱量的散失，操作過程中，盡量減少振動壓路機和攤鋪機之間的距離。 最開始要碾壓一次瀝青混合料(具體為靜壓方案)，之后采取高頻和低振這兩種特征模式進(jìn)行后續(xù)的處理。

復(fù)壓緊跟著初壓，溫度不得低于135℃，保持連續(xù)運行碾壓，碾壓機具選用12t 振動壓路機，數(shù)量為兩臺。 其中，以50 赫茲的頻率進(jìn)行振動，上面層采用0.4mm 的振幅，中面層采用0.7mm 振幅。

終壓選用的機具是26t 的鋼輪壓路機， 數(shù)量同樣為兩臺，對瀝青混合料進(jìn)行碾壓兩次的操作，最終達(dá)到輪跡無法識別的狀態(tài)。 終壓結(jié)束后，對溫度進(jìn)行測定，要保證其大于等于90℃。

4 結(jié)語

本文結(jié)合實際工程施工段， 提出了優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)方案； 對橡膠瀝青混合料提出原材料選擇和配合比設(shè)計的方案；在施工生產(chǎn)中總結(jié)了橡膠瀝青生產(chǎn)、混合料生產(chǎn)以及混合料運輸與施工過程的諸多要點。 為后續(xù)橡膠瀝青路面的設(shè)計及施工提供了指導(dǎo)意見， 從而有效地節(jié)約資源、提升路面的施工水平及工程質(zhì)量。