羅波，朱乘，葛松

（1.貴州省遵義公路管理局，貴州 遵義 563000；2.遵義公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)有限公司，貴州 遵義 563000）

0 引言

當(dāng)前，我國公路工程多采用剛度大、強(qiáng)度高的半剛性基層加柔性面層結(jié)構(gòu)，考慮到半剛性基層溫縮、干縮變化大，很容易出現(xiàn)溫縮及干縮裂縫，進(jìn)而反射至瀝青面層，導(dǎo)致雨水不斷通過裂縫向基層滲入，基層在持續(xù)遭到侵蝕的情況下必將出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，引發(fā)路面病害。為緩解這種局面的出現(xiàn)，熱熔橡膠瀝青碎石封層養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，將該碎石封層鋪筑在半剛性基層和瀝青面層之間，以形成抗變形能力超強(qiáng)的橡膠瀝青層，有效緩解裂縫四周應(yīng)力集中的問題，避免產(chǎn)生反射裂縫；橡膠瀝青碎石封層同時(shí)還兼具防水層和黏結(jié)層的作用，能降低路面結(jié)構(gòu)早期病害的發(fā)生概率。

1 工程背景

某國道公路按雙向兩車道瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)為4cm 厚細(xì)粒式瀝青混凝土+5cm 厚中粒式瀝青混凝土+25cm 厚水穩(wěn)碎石基層+15cm 厚級(jí)配碎石底基層。該公路段于2009 年年末建成運(yùn)營，路基設(shè)計(jì)寬度12.0m。該路段所處地區(qū)冬季低溫少雨，夏季高溫干燥，晝夜溫差大，5至8月降雨豐沛且蒸發(fā)劇烈，屬于典型的內(nèi)陸型溫濕氣候區(qū)，年最高溫度達(dá)到36.7℃，最低溫度為-3℃。該段公路在長期運(yùn)行過程中，受到重載、超載車輛長期碾壓及惡劣環(huán)境的長期影響，部分路段先后出現(xiàn)裂縫、唧漿等病害，且主要表現(xiàn)為橫向裂縫，為把握最佳的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，必須盡快實(shí)施養(yǎng)護(hù)措施。為進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工方案的確定，公路管理部門委托當(dāng)?shù)毓吩O(shè)計(jì)單位進(jìn)行了裂縫尖端奇異場模擬，裂縫網(wǎng)格劃分情況具體見圖1，并據(jù)此對裂縫擴(kuò)展路徑進(jìn)行了模擬。

圖1 裂縫網(wǎng)格劃分情況

結(jié)合對裂縫擴(kuò)展路徑的模擬以及類似公路工程養(yǎng)護(hù)施工經(jīng)驗(yàn)，公路管理部門會(huì)同相關(guān)專家共同決定，病害路段應(yīng)采用熱熔橡膠瀝青碎石封層技術(shù)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，根據(jù)養(yǎng)護(hù)施工方案確定出的熱熔橡膠瀝青碎石封層施工步驟具體見圖2。

圖2 熱熔橡膠瀝青碎石封層養(yǎng)護(hù)施工步驟

2 養(yǎng)護(hù)施工參數(shù)的確定

2.1 原材料準(zhǔn)備及性能要求

該公路熱熔橡膠瀝青碎石封層養(yǎng)護(hù)施工所用橡膠瀝青主要由施工單位自行加工，封層材料必須采用質(zhì)硬、干燥、清潔、無風(fēng)化且粒徑在9.5～13.25mm 的機(jī)械破碎石灰?guī)r碎石料。

2.1.1 橡膠瀝青

本公路工程所用橡膠粉規(guī)格應(yīng)按照以下要求控制：篩孔尺寸2mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.075mm 的通過率分別為100%、65～100%、20～100%、0～45%、0～5%，分別通過水篩法或標(biāo)準(zhǔn)膠粉篩機(jī)械篩分法進(jìn)行橡膠粉篩分處理，篩分過程中，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范在橡膠粉中摻加滑石粉。本工程每批次所用橡膠瀝青軟化點(diǎn)均不得低于54℃，177℃旋轉(zhuǎn)黏度應(yīng)控制在1.5～4.0Pa·s 范圍內(nèi)，彈性恢復(fù)度在70%以上，橡膠瀝青材料經(jīng)薄膜烘箱老化試驗(yàn)后質(zhì)量損失率不超出0.4%，25℃針入度比不低于80%，5℃延度比不低于40%。橡膠粉密度應(yīng)控制在1.15±0.05g/cm3，且不得摻加任何雜質(zhì)；橡膠瀝青材料中纖維含量應(yīng)控制在0.5%以內(nèi)，碳酸鈣含量控制在橡膠粉重量的4%，避免橡膠粉顆粒之間互相黏結(jié)[1]。

橡膠瀝青混合料質(zhì)量對于施工質(zhì)量的控制至關(guān)重要，將基質(zhì)瀝青溫度快速升高至190℃，結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)將溫度升高后的橡膠粉和基質(zhì)瀝青按照配合比投入高速剪切拌和系統(tǒng)，使之充分拌和；高速剪切拌和系統(tǒng)將橡膠瀝青混合料輸送至溶脹反應(yīng)系統(tǒng)，并在190℃的較高溫度下反應(yīng)60min，即可完成熱熔橡膠瀝青混合料的生成。將所生成的熱熔橡膠瀝青混合料輸送至智能灑布車內(nèi)，及時(shí)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場。

2.1.2 碎石料

熱熔橡膠瀝青碎石封層主要采用粒徑9.5～13.2mm的石灰?guī)r碎石料，石料中超粒徑顆粒含量重量比應(yīng)控制在10%以內(nèi)，若集料內(nèi)粉塵含量超出0.5%，則必須通過水洗使粉塵含量降至合格比例以下。碎石料撒布施工前，還應(yīng)進(jìn)行石料的加熱除塵以及預(yù)拌和處理，并將撒布施工全過程中碎石料溫度控制在80℃以上。本工程采用的碎石封層料壓碎值為26.8%，洛杉磯磨耗損失28.7%，表觀相對密度3.2t/m3，吸水率1.6%，針片狀顆粒含量10.8%，粒徑＜0.075mm 顆粒含量0.37%，軟石含量不超出5%，性能參數(shù)取值均符合設(shè)計(jì)要求。

2.1.3 橡膠瀝青灑布量

結(jié)合相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，該公路熱熔橡膠瀝青灑布量按照1.8±0.2kg/m2的用量控制；實(shí)際灑布量檢測時(shí)應(yīng)選擇任一橫斷面三等分，將兩塊尺寸為0.4m×0.4m的油布放置于三等分點(diǎn)處，并等熱熔橡膠瀝青混合料灑布結(jié)束后進(jìn)行兩塊油布實(shí)際質(zhì)量的稱量，得到三個(gè)樣本實(shí)際重量平均值，并以此值為一次抽檢結(jié)果，該結(jié)果應(yīng)在1.8±0.2kg/m2的范圍內(nèi)，且三個(gè)樣本值的級(jí)差不超出0.3 kg/m2。

應(yīng)按照1 次/2000m2的頻次確定熱熔橡膠瀝青灑布量的檢測，在正常施工情況下，通過每臺(tái)瀝青灑布車內(nèi)實(shí)際裝載的橡膠瀝青量以及所對應(yīng)的灑布面積進(jìn)行實(shí)際灑布量的計(jì)算[2]，并將計(jì)算結(jié)果與相關(guān)規(guī)范進(jìn)行比較，作為質(zhì)量控制的依據(jù)。

2.1.4 碎石撒布量

結(jié)合本工程所用碎石料粒徑規(guī)格，撒布量應(yīng)控制在10～12kg/m2范圍內(nèi)；結(jié)合每臺(tái)撒布車實(shí)際裝載的碎石量以及實(shí)際撒布面積進(jìn)行撒布量的計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果和設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，并將差異控制在1.0kg/m2以內(nèi)[3]。在檢測實(shí)際灑布量的基礎(chǔ)上還應(yīng)進(jìn)行外觀觀測，撒布后的碎石表層必須均勻、密實(shí)，且無重疊。

2.2 施工機(jī)械選用

根據(jù)工程量及施工技術(shù)要求，本公路路面主要使用1 臺(tái)百開BCRS-502 型智能橡膠瀝青灑布車，1 輛億龍TSF-0610 型橡膠瀝青碎石同步封層機(jī)，1 臺(tái)洛陽一拖21t膠輪壓路機(jī)及1臺(tái)SY-302 型30t重型膠輪壓路機(jī)，2 輛東風(fēng)8t 灑水車，1 輛福田雷沃裝載機(jī)，2 輛東風(fēng)20t自卸載重汽車。此外，還需配備橡膠瀝青生產(chǎn)加工設(shè)備一套，森林滅火鼓風(fēng)機(jī)4 臺(tái)，空壓機(jī)1 臺(tái)，鋼絲刷機(jī)1臺(tái)及路面清掃車1輛。

2.3 水穩(wěn)碎石基層處理

通過清掃車將水穩(wěn)碎石基層表面徹底清掃干凈，再通過3 臺(tái)滅火鼓風(fēng)機(jī)順公路運(yùn)行方向以30°角斜向排列后同時(shí)開啟，將基層表面灰塵、雜物等吹凈，對于頑固污漬和殘留浮漿還應(yīng)借助鋼絲刷機(jī)和灑水車的配合進(jìn)行水洗清理，通過以上處理后應(yīng)使水穩(wěn)碎石基層表面集料顆粒大部分外露。

3 熱熔橡膠瀝青碎石封層養(yǎng)護(hù)施工

公路路面熱熔橡膠瀝青碎石封層施工前，必須將基層全面清掃，通過檢查后借助橡膠瀝青灑布車將橡膠瀝青混合料均勻?yàn)⒉荚谫|(zhì)量驗(yàn)收合格的基層，在橡膠瀝青層上再撒布碎石料，通過膠輪壓路機(jī)碾壓平整。在正式施工前，為確保施工的準(zhǔn)確性，還應(yīng)提前設(shè)計(jì)好待施工寬度及灑布車布料寬度，并采用白石灰粉標(biāo)出施工區(qū)域邊線，確保線形順直。

3.1 橡膠瀝青撒布

本公路工程采用專用智能灑布車進(jìn)行熱熔橡膠瀝青混合料撒布，且其撒布車瀝青罐內(nèi)必須配備強(qiáng)力臥式攪拌裝置，以便為罐內(nèi)橡膠瀝青混合料創(chuàng)造快速對流環(huán)境，避免混合料在運(yùn)輸過程中發(fā)生沉淀、離析、泌水；瀝青罐內(nèi)還應(yīng)增設(shè)導(dǎo)熱油升溫裝置及雙燃燒系統(tǒng)，通過增加混合料加熱速度縮短施工前準(zhǔn)備時(shí)間，防止灑布溫度流失過快；采用特殊設(shè)計(jì)噴灑系統(tǒng)，可自動(dòng)對噴灑量進(jìn)行準(zhǔn)確、均勻、穩(wěn)定的控制。在撒布施工前還應(yīng)全面清除儲(chǔ)油罐內(nèi)的殘油，人工清掃干凈所有施工機(jī)械的車輪，避免將污染物帶入工作面影響施工質(zhì)量。正式施工前還應(yīng)選擇試驗(yàn)段進(jìn)行試撒布，以驗(yàn)證所確定施工參數(shù)的準(zhǔn)確性。熱熔橡膠瀝青撒布車應(yīng)按照設(shè)計(jì)行進(jìn)速度勻速前、均勻撒布，混合料撒布溫度控制在180～190℃。

3.2 碎石撒布

碎石料必須撒布于橡膠瀝青層上，并使石料和瀝青混合料有效黏結(jié)，并在撒布車車輪上適量噴水，避免碎石料與車輪發(fā)生黏連，噴水量應(yīng)以剛好潤濕輪胎為限，不應(yīng)出現(xiàn)自由水流淌的現(xiàn)象。對于面積較大的施工區(qū)域，在配備的碎石料撒布車不夠的情況下，可通過運(yùn)料車將碎石料拉運(yùn)至施工現(xiàn)場，再通過裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至碎石料撒布車上撒布施工。

3.3 施工縫處理

為保證接縫施工質(zhì)量，橫接縫處再次施工時(shí)必須保證與前次接縫密切銜接，并防止與之前斷面發(fā)生重疊，在熱熔橡膠瀝青灑布及碎石料撒布前，利用薄鐵板及油毛氈遮擋覆蓋已經(jīng)灑布完成的區(qū)域；縱向施工縫重疊寬度按照5～10cm控制。

4 施工質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量控制要求

該公路路面熱熔橡膠瀝青混合料撒布施工現(xiàn)場溫度控制要求具體見表1。在施工過程中，橡膠瀝青混合料溫度必須根據(jù)環(huán)境溫度及地表溫度進(jìn)行控制。

表1 灑布溫度控制要求 單位：℃

碎石料撒布后采用重型膠輪壓路機(jī)及時(shí)碾壓，碾壓溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，且碾壓過程不應(yīng)超出20min，結(jié)束后碎石料受橡膠瀝青的裹覆率應(yīng)不低于50%，并應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)平整度和壓實(shí)度要求。碾壓結(jié)束3h 后，通過清掃車將浮料清掃收集，避免浮料四散影響碾壓質(zhì)量。本公路路面碾壓施工所采用的碾壓組合方式具體見表2。

表2 碾壓組合方式

4.2 質(zhì)量控制措施

為保證該公路路面熱熔橡膠瀝青碎石封層養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量，必須保證瀝青混合料撒布車計(jì)量準(zhǔn)確，且事前在試驗(yàn)段施工時(shí)調(diào)整并計(jì)算車速，將撒布量嚴(yán)格控制在合理范圍內(nèi)。為便于不同撒布區(qū)域橫向銜接，應(yīng)在撒布前將瀝青氈鋪設(shè)在撒布車啟停位置，撒布結(jié)束后及時(shí)將瀝青氈取走。在完成一層熱熔橡膠瀝青混合料撒布+一層碎石料撒布后利用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓完成后進(jìn)行熱熔橡膠瀝青碎石封層的鋪設(shè)，結(jié)束后再進(jìn)行另一幅橡膠瀝青混合料的撒布、碎石料撒布及碾壓施工，不得跨幅施工。相鄰兩幅施工段的重疊寬度應(yīng)控制在10cm左右；為避免局部瀝青被行駛中的車輪黏連帶走，降低并破壞應(yīng)力吸收層整體路用性能和養(yǎng)護(hù)效果，應(yīng)在橡膠瀝青混合料撒布及碎石封層養(yǎng)護(hù)施工期間封閉交通。

橡膠瀝青混合料撒布結(jié)束后，必須緊跟撒布預(yù)裹覆處理過的碎石料，并按照10～22kg/m2的推薦量進(jìn)行碎石料的撒布控制，并應(yīng)保證滿鋪，對于局部撒布不足的區(qū)域，應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)撒。撒布結(jié)束后應(yīng)立即安排人員將散失于瀝青膜以外的碎石料掃入瀝青膜以內(nèi)。待碎石料撒布結(jié)束后必須由兩臺(tái)膠輪壓路機(jī)以梯隊(duì)形式緊跟碎石料撒布車碾壓，以避免橡膠瀝青混合料溫度散失后影響碾壓施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

該公路路面養(yǎng)護(hù)工程施工結(jié)束后的檢驗(yàn)結(jié)果顯示，熱熔橡膠瀝青碎石封層施工技術(shù)能較好地提升公路面層路用性能，且實(shí)施簡便；熱熔橡膠瀝青混合料具備優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、防水防滲性、抗老化及抗裂性、高黏結(jié)性，易于施工的質(zhì)量控制。由廢胎膠粉生產(chǎn)的橡膠瀝青材料在應(yīng)力吸收層中的應(yīng)用，完全響應(yīng)了我國節(jié)能環(huán)保、綠色施工及可持續(xù)發(fā)展方面的要求。