苑艷飛

（張家口市路橋工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，河北 張家口 075000）

0 引言

廢棄輪胎數(shù)量逐年遞增，已經(jīng)成為一種新的環(huán)境污染，而橡膠瀝青技術(shù)不僅可以有效解決廢棄輪胎重新利用的問(wèn)題，還能夠增強(qiáng)傳統(tǒng)瀝青路面使用性能和安全性能[1]。但目前對(duì)橡膠瀝青的很多施工參數(shù)并未十分明確，橡膠粉摻加量也存在爭(zhēng)議。故本文依托實(shí)際工程，結(jié)合橡膠瀝青技術(shù)施工工藝，在試驗(yàn)路段使用不同橡膠粉摻加量的橡膠瀝青進(jìn)行攤鋪，通過(guò)檢測(cè)路面高溫穩(wěn)定性能和水穩(wěn)定性能，確定最佳施工參數(shù)及制備工藝。

1 原材料

1.1 瀝青

目前制備橡膠瀝青主要是通過(guò)濕法工藝獲取，即普通基質(zhì)瀝青中摻加橡膠粉并在高溫環(huán)境下高速攪拌。為使橡膠瀝青路面擁有更好的路用性能，普通基質(zhì)瀝青的選擇至關(guān)重要，本文試驗(yàn)路段所用普通基質(zhì)瀝青各項(xiàng)性能檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 普通基質(zhì)瀝青性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

1.2 橡膠粉

本文試驗(yàn)路段采用橡膠粉50 目廢棄輪胎橡膠粉，并對(duì)橡膠粉進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2 和表3所示。

表2 橡膠粉物理性能檢測(cè)結(jié)果表

表3 橡膠粉化學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果表

對(duì)所用橡膠粉物理性能和化學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均滿足技術(shù)指標(biāo)要求。此外，橡膠粉密度必須滿足施工規(guī)范要求，在橡膠粉篩分時(shí)需要嚴(yán)格控制，其各級(jí)篩孔通過(guò)率嚴(yán)格滿足要求，橡膠粉篩分結(jié)果表如表4所示。

表4 橡膠粉篩分結(jié)果表如表

1.3 橡膠瀝青

為對(duì)比普通基質(zhì)瀝青與不同橡膠粉摻加量的橡膠瀝青三大指標(biāo)性能差異，本文制備五組不同橡膠瀝青，A 組為膠粉摻加為0 的普通基質(zhì)瀝青，B 組為膠粉摻加為5%的橡膠瀝青，C 組為膠粉摻加為10%的橡膠瀝青，D 組為膠粉摻加為15%的橡膠瀝青，E 組為膠粉摻加為20%的橡膠瀝青，并在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)A 組到E 組五組瀝青進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，五組瀝青性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表5 所示。橡膠粉摻加量與針入度和軟化點(diǎn)關(guān)系圖如圖1所示。

表5 五組瀝青性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

圖1 橡膠粉摻加量與針入度和軟化點(diǎn)關(guān)系圖

由表5 可知，橡膠瀝青比普通瀝青針入度明顯降低，而軟化點(diǎn)得到增加。由圖1 可知，隨著橡膠粉摻加量增加，瀝青軟化點(diǎn)從47.3℃增加到62.9℃，軟化點(diǎn)逐漸增加；而針入度從95.1mm 減少到43.3mm，軟化點(diǎn)逐漸增加；而普通基質(zhì)瀝青5℃延度超過(guò)100cm，而摻入橡膠粉瀝青延度明顯減小，且隨著橡膠粉摻加量增加，延度從6.9cm增加到8.9cm，表明加入橡膠粉可以有效改善瀝青性能[2]。因此，本項(xiàng)目工程試驗(yàn)路段鋪筑過(guò)程瀝青混合料原材料選擇橡膠瀝青。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某高速公路項(xiàng)目工程位于河北省，全線長(zhǎng)142km，起點(diǎn)樁號(hào)為K1220+000，終點(diǎn)樁號(hào)為K1362+000，經(jīng)過(guò)對(duì)該地區(qū)地質(zhì)探測(cè)發(fā)現(xiàn)，該路段長(zhǎng)期受到高溫影響，普通瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)由于高溫穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫等病害，因此考慮工程所在地氣候、地質(zhì)等影響要素，決定對(duì)該項(xiàng)目高速公路采用橡膠瀝青混凝土路面，以提高路面的高溫性能。故本文根據(jù)施工規(guī)范要求對(duì)高速公路各結(jié)構(gòu)層采取的設(shè)計(jì)方案，上面層為厚度4cm 的橡膠瀝青土，中面層為厚度8cm 的AC-20 瀝青混凝土，下面層為厚度10cm的瀝青穩(wěn)定碎石，基層為厚度20cm 的水泥穩(wěn)定碎石，并優(yōu)選基層建筑材料，保證施工質(zhì)量。

2.2 施工工藝

2.2.1 施工前準(zhǔn)備工作

首先通過(guò)試驗(yàn)檢瀝青、橡膠粉、玄武巖集料等原材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，保證每個(gè)原材料使用質(zhì)量滿足施工要求，并嚴(yán)格控制集料在不同尺寸篩孔通過(guò)率，篩分結(jié)果如表6所示，保證集料級(jí)配滿足施工要求。

表6 不同尺寸篩孔集料通過(guò)率

2.2.2 拌和與運(yùn)輸

橡膠瀝青常見(jiàn)的制備方法為干拌法和濕拌法，干拌法施工工藝簡(jiǎn)單，對(duì)儀器設(shè)備要求不高，目前國(guó)內(nèi)使用最多制備方法為濕拌法，制備時(shí)首先瀝青加熱灌溫度提升至190℃，保證灌內(nèi)溫度不得低于185℃，溫度達(dá)到要求后在反應(yīng)裝置內(nèi)放入橡膠粉，加入橡膠粉后提升反應(yīng)裝置內(nèi)部溫度，在恒溫恒濕保溫箱內(nèi)取出集料，將集料與橡膠瀝青放入拌和裝置中，拌和過(guò)程中要注意拌和溫度，溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致橡膠瀝青混合料發(fā)生離析，溫度過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致橡膠瀝青混合料出現(xiàn)分層，嚴(yán)重影響橡膠瀝青路用性能，拌和時(shí)間不得低于70min，混合料出料溫度應(yīng)控制在160～170℃[3]。

橡膠瀝青混合料拌和完成后，應(yīng)立即送至施工現(xiàn)場(chǎng)。裝車時(shí)在運(yùn)輸車車壁內(nèi)涂抹潤(rùn)滑劑，防止混合料黏附在車內(nèi)壁，導(dǎo)致清洗困難?；旌狭涎b卸作業(yè)時(shí)要保證運(yùn)輸車平穩(wěn)。運(yùn)輸過(guò)程中，運(yùn)輸車應(yīng)勻速行駛，避免出現(xiàn)緊急制動(dòng)導(dǎo)致混合料出現(xiàn)離析。

2.2.3 攤鋪

在高速公路項(xiàng)目路段K1350+000—K1350+500 道路右側(cè)作為試驗(yàn)路段，研究不同橡膠粉摻加量對(duì)瀝青路面施工質(zhì)量的影響。將500m 試驗(yàn)路段平均分成5段，每段長(zhǎng)100m。將A組到E組五組不同摻量橡膠瀝青混合料均勻鋪筑在試驗(yàn)路段上，攤鋪機(jī)應(yīng)勻速行駛，中途不得停車、加速或者減速，保證橡膠瀝青混合料攤鋪均勻。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員應(yīng)在一旁監(jiān)督指導(dǎo)作業(yè)，保證攤鋪均勻，最后人工對(duì)路幅兩側(cè)修整，保證路面整潔[4]。

2.2.4 碾壓

橡膠瀝青混合料黏結(jié)能力較強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)碾壓工作應(yīng)采用較大的壓實(shí)機(jī)器進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。初壓使用22t 雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓作業(yè)，碾壓機(jī)速度在1km/h～2km/h 為佳，碾壓遍數(shù)為3～4 遍，保證集料不被碾壓破碎且能夠提高橡膠瀝青混合料壓實(shí)度；復(fù)壓作業(yè)使用22t 雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，碾壓機(jī)速度在2～3km/h為佳，碾壓遍數(shù)為4～6遍，保證橡膠瀝青路面壓實(shí)度滿足施工要求；終壓用雙輪式缸筒式壓路機(jī)，碾壓機(jī)速度在1～2km/h 為佳，碾壓遍數(shù)為1～2 遍，用于消除路面車輪痕跡帶。壓實(shí)作業(yè)路面長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，控制在50m內(nèi)[5]。

2.2.5 養(yǎng)護(hù)

路面完成攤鋪工作后，在路面適當(dāng)灑水和鋪養(yǎng)生布進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7d。

2.3 性能檢測(cè)

2.3.1 高溫穩(wěn)定性能

為探究不同摻量橡膠瀝青混合料對(duì)路面高溫穩(wěn)定性能的影響關(guān)系，本文選用五種不同橡膠粉摻加量制備混合料攤鋪試驗(yàn)路段，攤鋪、碾壓施工完成后，分別在試驗(yàn)路段A、B、C、D 和E 五個(gè)試驗(yàn)路段右側(cè)車轍位置處選取五個(gè)取樣點(diǎn)，進(jìn)行鉆芯取樣。鉆芯試樣在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、浸水48h 穩(wěn)定度試驗(yàn)以及動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

表7 五種不同橡膠粉摻加量橡膠瀝青試驗(yàn)結(jié)果

由表7 可知，使用橡膠瀝青能夠有效提高路面高溫穩(wěn)定性能，試驗(yàn)路段A～E馬歇爾穩(wěn)定度由8.7kN到9.8kN、浸水48h 穩(wěn)定度由6.1kN 到9.0kN、動(dòng)穩(wěn)定度由3 001 次/mm 顯著增加到5 960 次/mm，表明橡膠瀝青混合料可以有效提高瀝青路面高溫穩(wěn)定性能。橡膠粉摻加量由5%增加到20%，瀝青路面高溫性能隨著膠粉摻加量增加而逐漸增加。因此本項(xiàng)目工程試驗(yàn)路段鋪筑過(guò)程瀝青混合料原材料選擇橡膠瀝青，且需要根據(jù)施工要求合理選擇橡膠粉摻加量。

2.3.2 水穩(wěn)定性能

水穩(wěn)定性能關(guān)乎瀝青道路汽車行駛安全性，為探究橡膠瀝青與普通基質(zhì)瀝青對(duì)路面水穩(wěn)定性能的影響關(guān)系。在試驗(yàn)路段A、B、C、D 和E 五個(gè)路段車轍位置處選取五個(gè)取樣點(diǎn)，鉆芯取樣。鉆芯試樣在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如表8所示。

表8 五種瀝青凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

由圖2 可知，橡膠瀝青較普通基質(zhì)瀝青鋪筑路面能夠有效提高路面水穩(wěn)定性能，試驗(yàn)路段A 凍融殘余強(qiáng)度比為77.3%，明顯低于橡膠瀝青路面凍融殘余強(qiáng)度比，且隨著橡膠粉摻加量的增加，橡膠瀝青路面水穩(wěn)定性能先緩慢提高再降低。試驗(yàn)路段D～E 凍融殘余強(qiáng)度比從82.1%增加到85.9%，再減小到84.3%。因此，需要根據(jù)施工要求合理選擇橡膠粉摻加量。

圖2 橡膠粉摻加量與凍融殘余強(qiáng)度比關(guān)系圖

3 結(jié)語(yǔ)

橡膠瀝青技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在廣大高速公路中，本文依托實(shí)際工程，在試驗(yàn)路段采用橡膠粉摻加量為0%、5%、10%、15%、20%進(jìn)行路面施工，并對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果表明，橡膠瀝青能夠有效改善路面高性能和水穩(wěn)定性能，且隨著膠粉摻加量增加，瀝青路面高溫性能逐漸提高，水穩(wěn)定性能先緩慢提高再降低。