摘要 為確保北方低溫地區(qū)山西朔州-神池高速公路工程質(zhì)量，有效減少、消除路面質(zhì)量通病，延長(zhǎng)路面使用壽命，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建“內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)，外觀形象美”的工程目標(biāo)，文章本著重點(diǎn)突破、整體提高的原則，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求和工程實(shí)踐，總結(jié)膠粉改性瀝青路面的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和科技創(chuàng)新成果，結(jié)合北方低溫地區(qū)項(xiàng)目公路建設(shè)的特點(diǎn)，改進(jìn)了膠粉改性瀝青路面的碾壓工藝，并取得了良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞 膠粉改性；瀝青路面；碾壓工藝

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 2096-8949（2025）03-0099-03

0 引言

《橡膠瀝青路面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T 273—2019）、《路用廢胎膠粉橡膠瀝青》（JT/T 798—2019）實(shí)施以來，大量工程實(shí)踐表明橡膠粉改性瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)更適合南方的高溫多雨地區(qū)，尤其是降噪排水路面[1-3]，而對(duì)北方低溫少雨地區(qū)則很不“友好”，尤其是施工中的溫度喪失快給施工帶來了極大的難度。但目前在“雙碳”目標(biāo)下，在固廢利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大背景下，相關(guān)部門為貫徹落實(shí)“碳達(dá)峰、碳中和”的部署要求，很多路面項(xiàng)目的上面層均設(shè)計(jì)為橡膠粉改性瀝青[4-6]。以交通公路行業(yè)為例，近幾年關(guān)于膠粉等綠色材料循環(huán)利用技術(shù)研究與應(yīng)用的示范項(xiàng)目層出不窮，山西省近幾年高速公路項(xiàng)目路面工程上面層均有此設(shè)計(jì)，上述種種均對(duì)北方低溫地區(qū)路面施工單位的施工技術(shù)水平提出了挑戰(zhàn)[7-9]。

1 膠粉-SBS復(fù)合改性瀝青路面在北方低溫地區(qū)的應(yīng)用背景

氣溫較低且大溫差范圍下橡膠瀝青膠結(jié)料的應(yīng)用，2022年首次在山西朔神高速公路實(shí)施，圍繞橡膠改性瀝青在公路領(lǐng)域中的性能需求和應(yīng)用場(chǎng)景，研究橡膠粉原材料的質(zhì)量控制、橡膠瀝青黏度及施工參數(shù)控制等技術(shù)課題，針對(duì)生產(chǎn)工序中的常見問題提出實(shí)際的解決方案。我國(guó)季節(jié)性冰凍地區(qū)橡膠粉改性瀝青、橡膠粉SBS復(fù)合改性瀝青及相應(yīng)瀝青混合料的成套技術(shù)研究，最早始于吉林省交通科學(xué)研究院（2013—2014年），至今已有10年[10-11]。該項(xiàng)目為山西朔州-神池高速公路（以下簡(jiǎn)稱朔神高速），項(xiàng)目屬地為山西省氣溫的最低地區(qū)，但從最大凍土深度、凍土初日終日及時(shí)空變化特征等來看，朔州并不屬于季節(jié)性冰凍地區(qū)（達(dá)不到季節(jié)性冰凍地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)），但作為山西氣溫的最低地區(qū)，仍存在結(jié)合季節(jié)性冰凍地區(qū)的特殊需求。該文系統(tǒng)研究橡膠粉復(fù)合改性瀝青的新技術(shù)，同時(shí)著重解決目前儲(chǔ)存穩(wěn)定性的難題，為橡膠粉改性瀝青在季節(jié)性冰凍地區(qū)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持[12-14]。該復(fù)合改性瀝青在低溫抗裂性能方面表現(xiàn)出良好的路用性能，更適用于溫差較大地區(qū)。

2 應(yīng)用情況分析

2.1 項(xiàng)目情況

朔神高速第1B合同段包含主線12.24 km及連接線9.05 km。主線里程為K0+000～K12+240，線路起點(diǎn)位于朔州市朔城區(qū)張蔡莊鄉(xiāng)黃兒莊村東，與已建成的朔州環(huán)城高速張蔡莊樞紐相接，終點(diǎn)位于忻州市神池縣龍泉鎮(zhèn)丁莊窩村，全線設(shè)趄坡互通一處，連接線起終點(diǎn)樁號(hào)為L(zhǎng)K0+000～LK9+059.950，長(zhǎng)9.06 km，途經(jīng)神池縣丁莊窩村，以及朔城區(qū)窯子頭鄉(xiāng)上圪塔村、西套村、梵王寺村和沙河村后與G241連接。

2.2 “交誼式舞蹈”套壓工藝

為解決膠粉-SBS復(fù)合改性瀝青混合料在北方低溫地區(qū)溫度降低過快的問題，創(chuàng)新采用“交誼式舞蹈”套壓工藝，即膠輪壓路機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī)緊跟同進(jìn)同退的碾壓工藝，同步前進(jìn)、同步后退[15-17]，不再按照傳統(tǒng)初壓、復(fù)壓、終壓三階段的碾壓速度與遍數(shù)，總體原則為“加大噸位、減少遍數(shù)、速度遞增、縮短時(shí)長(zhǎng)”的十六字原則，通俗地講即保證在最短時(shí)間內(nèi)縮短初壓距離，趁熱完成碾壓。采用“交誼式舞蹈”套壓工藝，保證在較高溫度下進(jìn)行碾壓可收到事半功倍的效果，所以把這種同進(jìn)退碾壓方式形象地稱為“交誼式舞蹈”的碾壓方式。

（1）碾壓順序及遍數(shù)如下：

壓輪重疊寬度規(guī)定輪胎壓路機(jī)為30 cm，鋼輪壓路機(jī)為20 cm。碾壓順序及遍數(shù)如下：

1）初壓：首先，14 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍（5 km/h）以迅速封住熱量。

2）復(fù)壓：30 t輪胎壓路機(jī)（2 km/h）在前，14 t雙鋼輪雙振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)（7 km/h）緊跟在后，同進(jìn)退碾壓各2遍（將輪胎壓路機(jī)的輪胎先預(yù)熱至不黏輪，并加設(shè)保溫罩）。

3）終壓：3 t雙鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)碾壓面層邊部1遍（6 km/h）（在第1遍第1列外側(cè)低處，雙鋼輪壓路機(jī)靜壓畫弧后振動(dòng)碾壓2遍），14 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍（8 km/h）。

（2）碾壓工藝創(chuàng)新

“加大噸位、減少遍數(shù)、速度遞增、縮短時(shí)長(zhǎng)”的十六字原則，具體如下：

1）加大噸位。雙鋼輪壓路機(jī)由12 t調(diào)整為14 t，膠輪壓路機(jī)由26 t調(diào)整為30 t。

2）減少遍數(shù)。復(fù)壓：將膠輪壓路機(jī)振動(dòng)碾壓的3～4遍調(diào)整為2遍；終壓：將雙鋼輪壓路機(jī)靜壓的2遍調(diào)整為1遍。

3）速度遞增。5 km/h—7 km/h—8 km/h。

4）縮短時(shí)長(zhǎng)?？s短時(shí)長(zhǎng)1/4。

5）膠輪碾壓采用“鏈?zhǔn)侥雺骸薄?/p>

工作面配備4臺(tái)膠輪壓路機(jī)（過去傳統(tǒng)只配備2臺(tái)）。每組1臺(tái)雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)和2臺(tái)膠輪壓路機(jī)，相距15 m左右，每組壓路機(jī)各負(fù)責(zé)半幅，同進(jìn)同退，不再區(qū)分初壓與復(fù)壓，每一壓實(shí)遍數(shù)完成后整體前進(jìn)緊跟攤鋪機(jī)。膠輪壓路機(jī)碾壓采用“鏈?zhǔn)侥雺骸?，即兩排膠輪壓路機(jī)同進(jìn)同退，碾壓段落為40 m?？傊瑢⒛z輪壓路機(jī)作用發(fā)揮到最大。膠輪壓路機(jī)前進(jìn)20 m，后退40 m（雙倍關(guān)系），或前進(jìn)30 m，后退60 m（雙倍關(guān)系），具體以輪胎不黏料為標(biāo)準(zhǔn)，此方法也稱搭積碾壓法[15-17]。

2.3 40%膠粉超高摻量的試驗(yàn)段碾壓工藝分析

項(xiàng)目首次進(jìn)行了40%膠粉超高摻量的試驗(yàn)段，完全突破現(xiàn)行規(guī)范的碾壓工藝，完全打破“初壓-復(fù)壓-終壓”三階段的壓實(shí)工序，顛覆了先無振動(dòng)穩(wěn)壓（初壓），后無振動(dòng)收面（終壓）的固有思維，推翻了先上膠輪的傳統(tǒng)思路，而注重雙鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)參數(shù)（頻率和振幅）的靈活變化，這在全國(guó)尚屬首次。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)共采用四種碾壓工藝，它們主要差別在于膠輪與振動(dòng)壓路機(jī)是否交叉作業(yè)、振動(dòng)壓路機(jī)作用遍數(shù)及振動(dòng)參數(shù)（頻率和振幅）的選擇，不再機(jī)械地執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范“高頻低幅”的規(guī)定。在全幅施工時(shí)，將攤鋪機(jī)夯實(shí)的初始?jí)簩?shí)效果發(fā)揮至最大以代替初壓，將4臺(tái)鋼輪壓路機(jī)分為兩組，2臺(tái)在前，2臺(tái)在后，各壓實(shí)2遍，緊跟攤鋪機(jī)10 m區(qū)間內(nèi)開展作業(yè)，直接振動(dòng)碾壓，鋼輪振動(dòng)第一遍采用42 Hz+高幅，第二遍采用50 Hz+低幅膠輪1～2遍。為減少橫梗、印跡，膠輪壓路機(jī)的碾壓區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)為鋼輪壓路機(jī)的2倍左右，碾壓全部結(jié)束。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

3.1 材料試驗(yàn)

主線上面層設(shè)計(jì)為4 cm細(xì)粒式膠粉復(fù)合改性瀝青混凝土（ARAC-13），ARAC-13原材料的使用情況如下：

（1）瀝青：膠粉復(fù)合改性瀝青，試驗(yàn)結(jié)果見表1所示。

（2）集料：10～15 mm、5～10 mm集料采用材料，3～5 mm集料為自加工碎石。

（3）機(jī)制砂：采用自加工0～3 mm機(jī)制砂。

（4）礦粉：采用自加工礦粉，性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見表2所示。

混合料級(jí)配應(yīng)符合礦料合成級(jí)配，具體見表3所示。橡膠粉的性能指標(biāo)應(yīng)滿足表4中的相關(guān)要求。

3.2 工程施工

瀝青混合料拌和采用日工4000型瀝青混凝土拌和樓進(jìn)行混合料的集中拌和生產(chǎn)，集料加熱溫度比規(guī)范規(guī)定的集料加熱溫度高10℃左右，保證集料加熱溫度在190℃～200℃。攤鋪時(shí)采用中大KDT2200型攤鋪機(jī)進(jìn)行全斷面作業(yè)，在攤鋪機(jī)上安設(shè)非接觸式平衡梁以控制平整度和厚度。在試驗(yàn)段鋪筑過程中，拌和樓生產(chǎn)情況及現(xiàn)場(chǎng)施工工藝總體情況見表5～6所示。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

上面層試驗(yàn)段鋪筑后，對(duì)上面層進(jìn)行了鉆芯取樣，檢測(cè)鉆芯厚度、壓實(shí)度，并檢測(cè)滲水系數(shù)，結(jié)果見表7～8所示。

從表8中的數(shù)據(jù)可知，ARAC-13瀝青上面層除了有一處壓實(shí)度不滿足要求外（主要原因?yàn)槟雺翰患皶r(shí)、混合料溫度下降過快），其他各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。要求施工單位在路面攤鋪過程中嚴(yán)格控制施工工藝，加強(qiáng)混合料溫度檢測(cè)，及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)攤鋪情況，進(jìn)一步調(diào)整碾壓工藝，保證路面鋪筑質(zhì)量。

4 結(jié)語

該技術(shù)適用于施工單位對(duì)公路工程質(zhì)量的管理、監(jiān)控，施工具體參數(shù)指標(biāo)以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)。施工中的橡膠粉應(yīng)選擇由天然膠含量較高的廢輪胎加工而成的橡膠粉，利用RT膠粉，成功制備出適合于大溫差范圍下的橡膠瀝青膠結(jié)料，并將其應(yīng)用于路面鋪筑中，解決了裂縫問題，為大溫差下地區(qū)的RT橡膠粉應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)，同時(shí)這也是橡膠瀝青優(yōu)良路用性能和對(duì)環(huán)境保護(hù)特殊意義的具體體現(xiàn)。

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收稿日期：2024-07-29

作者簡(jiǎn)介：田海銳（1986—），男，本科，工程師，主要從事公路建設(shè)管理工作。

通訊作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級(jí)工程師，研究方向：高性能瀝青路面。