張建剛、劉先鐘

（中交長江咨詢集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

在人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步之下，車輛數(shù)量日益增多，同時(shí)每年產(chǎn)生的廢舊輪胎數(shù)量也在不斷增多，導(dǎo)致環(huán)境污染問題變得更加嚴(yán)重，威脅人們的生命健康與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著橡膠瀝青技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，可以充分利用廢舊輪胎，較之傳統(tǒng)瀝青材料有著非常高的安全性以及使用性能。但是目前我國的橡膠瀝青施工技術(shù)參數(shù)還不是很明確，加入比例也不確定，導(dǎo)致很多工程項(xiàng)目在施工后出現(xiàn)一系列的問題。選擇工程實(shí)際案例展開分析，探討橡膠瀝青施工工藝和技術(shù)參數(shù)，了解加入橡膠粉的比例對橡膠瀝青材料性能的影響，如高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性，得出最為精準(zhǔn)的工藝技術(shù)參數(shù)，希望為現(xiàn)代公路交通事業(yè)的發(fā)展提供幫助與支持[1]。

1 原材料

1.1 瀝青

當(dāng)前，我國制備橡膠瀝青材料主要通過濕法工藝制備，即在普通基質(zhì)瀝青材料中加入一定比例的橡膠粉，并且在高溫的條件下充分?jǐn)嚢韬笾迫?。為了使橡膠瀝青的性能更加優(yōu)越，選擇合適的基質(zhì)瀝青材料極為重要。材料性能指標(biāo)檢測結(jié)果見表1。

表1 材料性能指標(biāo)檢測結(jié)果

1.2 橡膠粉

在試驗(yàn)路段，選擇應(yīng)用50 目廢棄輪胎橡膠粉，進(jìn)行試驗(yàn)檢測分析。

對于橡膠粉的物理、化學(xué)性能進(jìn)行全面檢測，各項(xiàng)指標(biāo)符合工程要求。此外，橡膠粉的密度應(yīng)符合工程的施工標(biāo)準(zhǔn)要求，所以在現(xiàn)場施工中應(yīng)該加強(qiáng)橡膠粉的篩分控制，各級篩孔的通過率必須滿足要求，篩分結(jié)果見表2。

表2 橡膠粉篩分結(jié)果分析

1.3 橡膠瀝青

為了對比分析加入不同比例的橡膠粉制備的橡膠瀝青指標(biāo)性能方面的差異，以同一種基質(zhì)瀝青為試驗(yàn)基礎(chǔ)材料，制備5 種不同的橡膠瀝青進(jìn)行試驗(yàn)分析，A、B、C、D、E 組加入橡膠粉的比例分別是0%、5%、10%、15%、20%，對于上述5 組制備完成的基質(zhì)瀝青進(jìn)行試驗(yàn)分析，得出結(jié)果見表3。橡膠粉加入比例與針入度和軟化點(diǎn)關(guān)系如圖1所示。

表3 瀝青性能指標(biāo)檢測結(jié)果

圖1 橡膠粉加入比例與針入度和軟化點(diǎn)關(guān)系圖

對表3 的數(shù)據(jù)分析可以得出，橡膠瀝青較之普通瀝青來說針入度有所下降，而軟化點(diǎn)則有所升高，是最明顯的變化趨勢。分析圖1 發(fā)現(xiàn)，在橡膠粉材料的加入比例不斷升高的情況下，軟化點(diǎn)從47.5℃增加到62.9℃，軟化點(diǎn)不斷升高。針入度從95.1mm 減小到43.3mm，逐步減小。在5℃的條件下，測量橡膠瀝青的延度，升高的趨勢也是比較明顯的。因此，在基質(zhì)瀝青內(nèi)加入一定比例的橡膠粉，其性能改善較為明顯。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某高速公路工程位于我國的南方地區(qū)，建設(shè)線路的總長度為142km，是當(dāng)?shù)貥O為重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施。技術(shù)人員對現(xiàn)場進(jìn)行地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，該施工路段長期受到高溫的作用，如果應(yīng)用普通瀝青材料進(jìn)行公路工程建設(shè)，高溫穩(wěn)定性嚴(yán)重不足，在投入使用后會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的裂縫病害問題，極大影響公路通行的質(zhì)量以及人們出行的安全性，甚至還會(huì)阻礙區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。經(jīng)過設(shè)計(jì)人員綜合分析現(xiàn)場氣候環(huán)境、地質(zhì)條件以及工程壽命等方面因素，確定采用橡膠瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)形式施工，確保其高溫穩(wěn)定性符合現(xiàn)場使用的需要，帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與交通事業(yè)的發(fā)展。按照設(shè)計(jì)方案的要求，該高速公路工程選用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是面層為橡膠瀝青混凝土，厚度設(shè)計(jì)為4cm，完全滿足當(dāng)?shù)氐慕煌ㄍㄐ幸?，保持公路交通的穩(wěn)定性與安全性，預(yù)防發(fā)生嚴(yán)重的交通事故問題[2]。

2.2 施工工藝

2.2.1 施工前準(zhǔn)備工作

在施工開始前做好準(zhǔn)備工作極為重要，首要的工作就是準(zhǔn)備合格的施工材料。在該工程中，瀝青、橡膠粉、集料是重要的施工材料，在施工前，應(yīng)對材料進(jìn)行性能和質(zhì)量檢測，保證材料性能質(zhì)量合格，符合工程要求。因此，集料篩分檢測極為重要。該工程不同尺寸篩孔集料通過率見表4，數(shù)據(jù)顯示使用的集料各方面性能完全符合工程的要求。

表4 不同尺寸篩孔集料通過率

2.2.2 拌和與運(yùn)輸

橡膠瀝青混合料在制作的過程中，目前廣泛應(yīng)用的是干拌法與濕拌法兩種。干拌法相對來說比較簡單，使用的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備也不復(fù)雜，但是拌和的效率相對較低，還容易產(chǎn)生質(zhì)量問題。所以目前還是以濕拌法為主要的生產(chǎn)方式，滿足公路交通需要，材料的性能和質(zhì)量滿足要求。在橡膠瀝青混合料制作環(huán)節(jié)，首先將瀝青加熱罐的溫度升高到190℃，確保罐內(nèi)的溫度不低于185℃，溫度檢測合格之后即可將橡膠粉加到罐內(nèi)，然后再進(jìn)行加熱處理。將事先加熱好且存放在恒溫恒濕保溫箱中的集料去除，加入橡膠瀝青拌和裝置。控制好溫度，溫度過低極易導(dǎo)致混合料發(fā)生離析，而溫度過高則會(huì)導(dǎo)致混合料出現(xiàn)分層，極大影響橡膠瀝青的性能，所以將溫度保持在合理的范圍內(nèi)尤為重要。拌和時(shí)間通?？刂圃?0min 以上，混合料的出料溫度保持在160～170℃。拌和結(jié)束后，經(jīng)過質(zhì)檢人員檢測符合要求，才能將橡膠瀝青混合料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。在裝載開始之前，在車廂內(nèi)壁涂抹潤滑劑，防止發(fā)生黏附。在混合料的裝卸環(huán)節(jié)，保持車輛的穩(wěn)定性。運(yùn)輸時(shí)，保持慢速行駛，防止因?yàn)榫o急制動(dòng)而引發(fā)混合料離析，確保材料的性能合格[3]。

2.2.3 攤鋪

選擇其中一個(gè)路段進(jìn)行試驗(yàn)分析，研究加入不同比例的橡膠粉制作橡膠瀝青對于工程施工效果的影響。將長度為500m 的路段分解為5 個(gè)小段，每一段長100m。采用上文中制作的A～E 組橡膠瀝青混合料分別進(jìn)行施工，按照預(yù)定的技術(shù)參數(shù)開展現(xiàn)場的施工作業(yè)，確保路面施工達(dá)到均勻性的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝，避免任何影響工程質(zhì)量的因素。將施工后的路段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，并按照工程施工的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，以確定不同橡膠瀝青混合料施工后的效果。

2.2.4 碾壓

橡膠瀝青混合料具有較高的黏結(jié)性，所以在碾壓施工中選擇的碾壓機(jī)械非常重要，該工程采用大噸位壓實(shí)機(jī)械完成碾壓施工。初壓環(huán)節(jié)應(yīng)用22t 雙鋼輪壓路機(jī)完成碾壓處理，碾壓速度為1～2km/h，碾壓3～4 遍，確保不會(huì)產(chǎn)生集料破碎問題，路面的壓實(shí)度完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；復(fù)壓環(huán)節(jié)依然應(yīng)用22t 雙鋼輪壓路機(jī)完成，碾壓速度為2～3km/h，碾壓4～6 遍，該環(huán)節(jié)要確定路面的壓實(shí)度完全符合工程的標(biāo)準(zhǔn)要求，避免質(zhì)量問題；終壓環(huán)節(jié)應(yīng)用雙輪鋼筒式壓路機(jī)，碾壓速度為1～2km/h，碾壓1～2 遍，以表面沒有輪胎痕跡為標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)場的施工需要確定施工路段的長度，該工程施工以50m 為宜，保證現(xiàn)場施工路面的溫度符合要求，預(yù)防發(fā)生嚴(yán)重的質(zhì)量問題[4]。

2.2.5 養(yǎng)護(hù)

在橡膠瀝青路面施工結(jié)束后，要及時(shí)進(jìn)行灑水和養(yǎng)生施工，時(shí)間一般要超過7d，以達(dá)到工程的標(biāo)準(zhǔn)要求，不會(huì)影響公路工程的性能。

2.3 性能檢測

2.3.1 高溫穩(wěn)定性

為了能夠檢測分析確定加入不同比例橡膠粉的橡膠瀝青混合料對于路面結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響，探討兩者之間存在的關(guān)系。在不同比例的橡膠瀝青混合料路段施工結(jié)束后，經(jīng)過各方面檢測，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。分別在上述5 個(gè)試驗(yàn)路段內(nèi)選擇5 個(gè)取樣點(diǎn)，進(jìn)行鉆芯取樣檢測。將獲取的芯樣運(yùn)輸?shù)皆囼?yàn)室，開展馬歇爾試驗(yàn)、浸水48h 穩(wěn)定度試驗(yàn)、動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)等，檢測結(jié)果滿足要求。分析發(fā)現(xiàn)，在橡膠瀝青材料進(jìn)行路面施工后，高溫穩(wěn)定性得到很大的提升，馬歇爾穩(wěn)定度、浸水48h 穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度等方面都有了比較大的提升，說明應(yīng)用橡膠瀝青混合料可以全面提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。加入橡膠粉的比例從5% 增加到20%，瀝青路面的高溫穩(wěn)定性隨著加入比例的增大而升高。因此，在該工程的施工中，試驗(yàn)路段的施工原材料選擇應(yīng)用橡膠瀝青材料，并且結(jié)合現(xiàn)場的施工需要設(shè)定加入橡膠粉的比例，保證性能符合要求，降低工程成本，實(shí)現(xiàn)公路工程建設(shè)的綜合效益提升。

2.3.2 水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性對于瀝青路面的運(yùn)行安全和質(zhì)量有著直接的關(guān)系，所以在瀝青路面施工中，進(jìn)行水穩(wěn)定性的檢測極為重要，確定是否符合工程的施工標(biāo)準(zhǔn)要求。在A、B、C、D 和E 5 個(gè)路段車轍位置選擇5 個(gè)取樣點(diǎn)，開展鉆芯取樣檢測工作。將芯樣運(yùn)輸?shù)皆囼?yàn)室，采用凍融劈裂試驗(yàn)進(jìn)行分析，相關(guān)參數(shù)滿足要求。橡膠粉加入比例與凍融殘余強(qiáng)度比關(guān)系圖如圖2所示。

圖2 橡膠粉加入比例與凍融殘余強(qiáng)度比關(guān)系圖

經(jīng)過對圖2 的變化趨勢分析發(fā)現(xiàn)，橡膠瀝青較之普通的基質(zhì)瀝青材料來說，水穩(wěn)定性提升比較明顯，試驗(yàn)路段A 凍融殘余強(qiáng)度比為77.3%，明顯低于橡膠瀝青的參數(shù)，并且隨著加入橡膠粉的比例不斷增大，水穩(wěn)定性呈先下降后上升的趨勢。因此，加入橡膠粉可以全面提升橡膠瀝青的水穩(wěn)定性，并且從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、壽命等方面出發(fā)，確定合適的比例，確保施工的效果合格，滿足公路工程的建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)要求，預(yù)防發(fā)生嚴(yán)重的病害問題。

3 提高高速公路瀝青施工質(zhì)量的措施

3.1 提升原材料質(zhì)量控制水平

對于高速公路來說，施工單位嚴(yán)格落實(shí)原材料的質(zhì)量監(jiān)督與管控措施，并且意識(shí)到原材料質(zhì)量管控的重要性，制定切實(shí)可行的管理制度，提高人員的專業(yè)技術(shù)水平，加大力度進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督與管理措施，切實(shí)提升施工的總體水平，為工程建設(shè)奠定基礎(chǔ)。施工單位嚴(yán)格執(zhí)行原材料的管控措施，提高原材料的控制水平和效果，保證公路工程性能和質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

3.2 優(yōu)化材料配合比

對于橡膠瀝青混合料來說，配合比參數(shù)的設(shè)計(jì)和確定關(guān)系到工程的性能和質(zhì)量，也會(huì)直接影響工程的使用壽命，所以在橡膠瀝青混合料應(yīng)用中，必須加強(qiáng)配合比設(shè)計(jì)，提高使用的性能，各項(xiàng)材料符合要求，切實(shí)提高公路的整體性能，具備較高的抗壓能力，滿足公路交通的通行標(biāo)準(zhǔn)，延長公路工程的使用壽命[5]。

4 結(jié)語

橡膠瀝青是一種先進(jìn)的施工材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到高速公路工程建設(shè)中，提高公路交通的通行質(zhì)量和效果。從工程實(shí)際情況出發(fā)，在試驗(yàn)路段加入橡膠粉的比例分別是0%、5%、10%、15%、20%，制作多種橡膠瀝青混合料并進(jìn)行現(xiàn)場施工。經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)果分析，應(yīng)用橡膠瀝青進(jìn)行高速公路施工，總體效果較好，路面性能改善較為明顯，且隨著加入橡膠粉的比例升高，性能有所提升。