李永剛

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

路面作為公路重要組成部分，其施工質(zhì)量決定了整個(gè)公路的行車舒適度與安全性，在交通量不斷增加的趨勢下，采用傳統(tǒng)路面施工工藝已經(jīng)難以達(dá)到實(shí)際要求，亟需引入一系列新工藝，進(jìn)一步提高路面質(zhì)量和性能，因此，本文對(duì)這些新工藝及其應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 橡膠瀝青應(yīng)用

橡膠瀝青的生產(chǎn)可回收利用廢舊輪胎，不僅節(jié)能環(huán)保，而且還能改善路面性能。橡膠瀝青主要具有以下幾方面特點(diǎn)：①有良好的溫度穩(wěn)定性，在高溫條件下有較強(qiáng)穩(wěn)定性，在低溫條件下有較強(qiáng)的抵抗裂縫產(chǎn)生的能力。②橡膠瀝青可減小路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力，預(yù)防反射裂縫的產(chǎn)生，從而延長結(jié)構(gòu)使用壽命。③可降低路面噪音，相較于普通瀝青路面，能降低至少50%的行車噪音。④可適當(dāng)減小面層的厚度，從而在不影響性能及壽命的條件下降低造價(jià)，并減少后期用于維修養(yǎng)護(hù)方面的成本。⑤有良好的水密性和抗老化性能?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，使橡膠瀝青在我國很多地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，并達(dá)到了良好使用效果[1]。

基于膠粉及基質(zhì)瀝青相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，橡膠瀝青具有以下性能：采用廢舊橡膠對(duì)基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性后，能提高瀝青所有性能，可將廢舊橡膠作為瀝青優(yōu)質(zhì)改性劑；從技術(shù)性能角度講，20～30 目與40～50 目的廢舊橡膠相對(duì)較高，但由于40～50 目的廢舊橡膠成本比20～30 目的高很多，為保證性價(jià)比，在沒有特殊要求的情況下建議使用20～30 目的廢舊橡膠；橡膠瀝青自身技術(shù)性能和廢舊橡膠實(shí)際摻量有關(guān)，當(dāng)摻量增加時(shí)，其性能改善作用提高，但也會(huì)相應(yīng)提高瀝青生產(chǎn)難度和施工要求，對(duì)此，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，建議采用18%～20%的摻量；采用標(biāo)號(hào)較高的基質(zhì)瀝青可以使橡膠瀝青有更強(qiáng)的性能，包括低溫抗裂性、抗老化與抗疲勞，但會(huì)影響高溫條件下的穩(wěn)定性，因此，在實(shí)際情況中應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目所在氣候區(qū)域，確定適宜的基質(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)[2]。采用橡膠瀝青拌和而成的混合料，其性能為：屬骨架密實(shí)型，要求集料為斷級(jí)配；水穩(wěn)定性好；相較于采用SBS改性劑生產(chǎn)的改性混合料，不僅高溫條件下的穩(wěn)定性基本相同，而且低溫與抗疲勞等其他性能更佳。某高速公路因處在山區(qū)，交通量相對(duì)較小，但對(duì)路面材料的耐久性能提出了很高要求，通過采用橡膠瀝青，使路面承受高低溫度作用的性能得以顯著提升，能夠確保路面應(yīng)有的服務(wù)功能長時(shí)間處在良好的狀態(tài)，且回收利用了廢舊輪胎，具有顯著的節(jié)能環(huán)保效益。

2 阻燃瀝青應(yīng)用

2.1 研制方法與研究進(jìn)展

為從根本上解決難燃化方面的問題，應(yīng)先使瀝青受熱后不發(fā)生熔滴與流淌，即提高瀝青材料的熔點(diǎn)及分解溫度，在分解氣體當(dāng)中適量增加不燃成分，也可以在燃燒鏈當(dāng)中適當(dāng)增加具有抑制作用的成分，從而提高燃燒氧指數(shù)。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)減少瀝青燃燒過程中的發(fā)煙量，嚴(yán)格控制有毒氣體產(chǎn)生。對(duì)于阻燃瀝青，最簡單也最有效的研制方法為在瀝青中添加一定量的阻燃劑。若按照使用方法，可將阻燃劑分為兩種類型，即反應(yīng)型與添加型，以添加型最為經(jīng)濟(jì)和有效。具體方法為采用機(jī)械將阻燃劑與瀝青混合，具有使用方便和適用面較廣等優(yōu)點(diǎn)。常用于阻燃瀝青研制的阻燃劑種類以鹵類為主，其氧指數(shù)很高，但因會(huì)產(chǎn)生煙霧與有毒氣體，因此目前相關(guān)人員正致力于研制無鹵阻燃劑，使瀝青遇火后其表面可以快速結(jié)焦或在因燃燒發(fā)生流淌之前形成外加劑，對(duì)瀝青進(jìn)一步燃燒及流淌起到有效的抑制作用[3]。

2.2 研制問題

（1）費(fèi)用較高。為真正增強(qiáng)瀝青自身阻燃性，往往需要在瀝青中添加很多阻燃劑，會(huì)使費(fèi)用增加，甚至超過瀝青自身價(jià)格，使用戶無法接受。目前，伴隨阻燃技術(shù)不斷發(fā)展，開發(fā)出很多類型的阻燃劑，但這些阻燃劑依舊成本很高，若大量添加，必然增加工程造價(jià)，市場性較差，且阻燃劑的添加還會(huì)影響路用性能。

（2）阻燃性有限，且因?yàn)r青對(duì)溫度十分敏感，受熱后瀝青必然發(fā)生流淌的現(xiàn)象，進(jìn)而使火焰不斷擴(kuò)展與傳播。

2.3 阻燃機(jī)理

不同阻燃劑的阻燃機(jī)理有所不同，目前常用的阻燃劑阻燃機(jī)理為：

（1）LDH、氫氧化鎂與氫氧化鋁：該類阻燃劑在受熱分解過程中會(huì)吸收很多熱量，使熱量傳遞鏈被打破，起到降低表面溫度的作用[4]。

（2）LDH、含氮與含磷阻燃劑：該類阻燃劑受熱后還會(huì)放出很多不燃?xì)怏w，這些氣體覆蓋于可燃物的表面能起到阻隔和氧氣接觸的作用，同時(shí)還能減小可燃?xì)怏w的單位濃度。

（3）硼酸鋅與合成阻燃劑：該類阻燃劑受熱后會(huì)形成膜狀結(jié)構(gòu)，起到阻隔氧氣的作用。

2.4 具體應(yīng)用

在公路工程中，阻燃瀝青主要用于隧道路面，采用直接添加的方法施工，添加后續(xù)連續(xù)攪拌至少20min。在摻加阻燃劑并均勻攪拌后，混合料各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到以下要求：①極限氧指數(shù)應(yīng)大于28，試驗(yàn)按GB/T 2406 提出的方法進(jìn)行；②煙密度不能超過75，試驗(yàn)按GB/T 8627 提出的方法進(jìn)行；③煙氣毒性符合ZA2標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)按GA/T 506提出的方法進(jìn)行[5]。

3 溫拌瀝青應(yīng)用

目前，隧道在高速公路中的占比越來越高，對(duì)于長度達(dá)到1km以上的隧道，其路面施工中通過加入溫拌劑，能減少攤鋪施工過程中產(chǎn)生的有害氣體，減少對(duì)現(xiàn)場施工人員造成的危害及環(huán)境污染，同時(shí)還能延長隧道路面結(jié)構(gòu)使用壽命。在溫拌瀝青實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）降溫幅度。據(jù)國內(nèi)外近幾年相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn)及實(shí)踐成果，現(xiàn)階段得到多數(shù)人公認(rèn)的降溫幅度為控制在30℃之內(nèi)，即在常規(guī)應(yīng)用場景中，與同等級(jí)熱拌混合料相比，溫拌料溫度降低幅度需達(dá)到30℃以上，而采用特殊瀝青材料時(shí)，如上述提到的橡膠瀝青，則可將降溫幅度升高至50℃。

（2）性能要求。溫拌料核心為降溫后混合料各項(xiàng)技術(shù)性能不能比降溫前低，特別是關(guān)鍵性能指標(biāo)，如抵抗車轍產(chǎn)生的能力及水穩(wěn)定性。通常情況下，降溫幅度可采用物化方式達(dá)到，尤其是冷拌料，它的降溫幅度能達(dá)到常溫混合料等級(jí)，而溫度降低之后的性能可能無法達(dá)到熱拌料的要求。

（3）性質(zhì)要求。溫拌作為當(dāng)前新穎的工藝方法，主要改變混合料生產(chǎn)與碾壓時(shí)的溫度，并保證溫度降低后，混合料性能不降低或與降溫前保持不變。因此，應(yīng)用溫拌技術(shù)后，混合料各項(xiàng)材料性質(zhì)不能發(fā)生任何變化，以免給混合料自身性能帶來不利影響。

（4）通過溫拌劑與阻燃劑的添加，可大幅減少混合料生產(chǎn)時(shí)煙霧的產(chǎn)生與排放，極大地降低有毒氣體濃度。相較于常規(guī)熱拌料，能降低近95%的煙氣濃度、92%的苯可溶物濃度，以及88%左右的苯并芘濃度，使隧道內(nèi)作業(yè)環(huán)境得以根本上的改善，減輕了瀝青路面施工給作業(yè)人員身體健康造成的危害。

（5）與阻燃瀝青相同，溫拌瀝青同樣常用于隧道路面，以某高速公路工程為例，其標(biāo)段內(nèi)隧道路面形式為復(fù)合式路面，分兩層施工，其中，第一層為LAC-20 型混合料，該層施工完成后均勻?yàn)⒉家粚羽佑?，然后進(jìn)行SMA-13L 型混合料施工，所有長度達(dá)到1km以上的隧道，都在表面層混合料當(dāng)中摻加一定量的溫拌劑，其摻量按瀝青用量5%控制。

4 大粒徑瀝青碎石應(yīng)用

對(duì)瀝青路面而言，開裂是一種無法杜絕的病害，并且開裂還有可能引起其他類型的病害，如網(wǎng)裂、坑槽與龜裂等。針對(duì)這種情況，使用粒徑較大的瀝青碎石可起到增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)抵抗裂縫尤其是反射裂縫的能力，在竣工通車以后，有效延長裂縫之間的距離，從而保證路面的舒適性。某高速公路工程在面層和基層間攤鋪了粒徑較大的瀝青碎石，將瀝青層厚度提高至24cm，延長路面上裂縫之間的距離，保證行車舒適性，并防止因裂縫產(chǎn)生引起的其他病害。該基層結(jié)構(gòu)質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 大粒徑瀝青碎石基層質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

由于該基層混合料的粒徑相對(duì)較大，因此在施工過程中容易產(chǎn)生離析，影響施工質(zhì)量，因此，為防止大粒徑瀝青碎石基層施工中發(fā)生離析，施工中應(yīng)采取下列技術(shù)措施：

（1）在集料堆積與運(yùn)輸過程中，采用分層堆積的方式能減少隨機(jī)離析，當(dāng)料場場地允許時(shí)，應(yīng)盡量降低料堆高度。若料堆底部的粗集料產(chǎn)生離析，需在送入至冷料斗中前借助前端裝載機(jī)對(duì)這部分集料進(jìn)行充分拌和。做好卸料與裝料過程中的管理工作是防止隨機(jī)離析現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵。

（2）為防止裝卸時(shí)產(chǎn)生離析，裝卸需分成三次進(jìn)行，即先裝前部，再裝尾部，最后裝中部。采用這樣的方法能有效規(guī)避因裝載產(chǎn)生的離析。當(dāng)拌料與裝料同時(shí)進(jìn)行時(shí)，需采用滑模保證裝載的均勻性，其防止離析發(fā)生的效果好于三次裝卸。此外，向攤鋪機(jī)中投料時(shí)，應(yīng)將混合料視作一個(gè)整體，以此防止投料時(shí)產(chǎn)生離析。

（3）混合料攤鋪時(shí)攤鋪機(jī)的料斗應(yīng)保持半滿以上，僅在必要情況下將料斗收起，收起料斗后可消除料溝，確保下一車混合料可成為一個(gè)整體投入到攤鋪機(jī)中。另外，向攤鋪機(jī)中投料的速度應(yīng)盡量快，并在運(yùn)行時(shí)保持連續(xù)和勻速，不可停頓，通過現(xiàn)場調(diào)整，使攤鋪速度和拌和站生產(chǎn)與供料速度保持一致。

（4）根據(jù)大粒徑瀝青碎石混合料離析現(xiàn)象研究成果，混合料離析還與攤鋪厚度有一定關(guān)聯(lián)，在攤鋪厚度相對(duì)較大的情況下，可顯著減少離析。基于此，攤鋪施工中應(yīng)做好攤鋪厚度控制，在不影響結(jié)構(gòu)層性能的前提下，盡量增加攤鋪厚度。

5 強(qiáng)嵌擠水穩(wěn)碎石基層應(yīng)用

強(qiáng)嵌擠水穩(wěn)碎石混合料與常規(guī)水穩(wěn)碎石混合料相比，粒徑在9～31.5mm范圍內(nèi)的集料含量較多，而其他三檔集料的含量較少，基于該集料級(jí)配組成，能使混合料具有更高的抗收縮能力，從而減少裂縫的產(chǎn)生，最終避免路面產(chǎn)生反射裂縫。以某高速公路工程為例，其基層采用強(qiáng)嵌擠水穩(wěn)碎石結(jié)構(gòu)，為提高混合料的和易性，按3%～5%的摻量在混合料中添加粉煤灰，將水泥劑量確定為3.5%～4.0%（與常規(guī)混合料相比有所降低）。需要注意的是，在檢測過程中，對(duì)于強(qiáng)嵌擠水穩(wěn)碎石混合料，其試件不可采用常規(guī)壓實(shí)方法成型，由于該混合料粗顆粒含量較高，容易離析，應(yīng)采用振動(dòng)的方法成型，試件成型后將其放在標(biāo)準(zhǔn)條件下連續(xù)養(yǎng)生，然后按規(guī)程提出的方法進(jìn)行強(qiáng)度檢測。一般情況下，當(dāng)該混合料用于基層時(shí)，其7d 齡期抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到3.3MPa 以上，而用于底基層時(shí)，7d 齡期抗壓強(qiáng)度需達(dá)到2.0MPa以上。

6 結(jié)論

（1）橡膠瀝青的應(yīng)用能充分回收利用廢舊輪胎，具有顯著的節(jié)能環(huán)保效益，而且將采用廢舊輪胎研制而成的膠粉作為改性劑，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青各項(xiàng)技術(shù)性能的改善，目前已經(jīng)在很多高速公路工程得到廣泛應(yīng)用。

（2）阻燃瀝青一般用于高速公路隧道路面，通過在混合料中添加阻燃劑提高混合料的阻燃性，從而起到減少火災(zāi)損壞與破壞的作用，但阻燃劑造價(jià)昂貴，現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用并不多。

（3）溫拌瀝青是指通過溫拌劑的摻加降低混合料工作溫度，但不影響混合料性能及性質(zhì)，從而起到減少能耗與污染的作用。

（4）采用大粒徑瀝青碎石與強(qiáng)嵌擠水穩(wěn)碎石基層都能提高基層結(jié)構(gòu)抗裂性，防止裂縫的產(chǎn)生及向上反射。