西銅高速公路橡膠路面設(shè)計(jì)

李 克，趙勝林，王 鵬

（陜西省公路勘察設(shè)計(jì)院，陜西 西安 710068）

1 工程概況

新建的西安至銅川高速公路全線采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)，其中起點(diǎn)為涇陽立交段為雙向八車道高速公路；涇陽立交—銅川為雙向六車道高速公路。項(xiàng)目于2009年開工建設(shè)，在西銅高速公路建設(shè)期間，按照交通運(yùn)輸部、陜西省交通運(yùn)輸廳關(guān)于建設(shè)綠色低碳交通的要求，以及本項(xiàng)目試驗(yàn)段鋪設(shè)橡膠瀝青路面的使用效果及項(xiàng)目進(jìn)展情況，經(jīng)過專題研究、比選論證后將西銅高速公路上面層采用橡膠瀝青路面，已于2011年底建成通車，目前運(yùn)營情況良好。

2 橡膠瀝青路面與SBS瀝青路面的對(duì)比分析

西安至銅川高速公路施工圖設(shè)計(jì)原路面為總厚度22cm的瀝青混凝土層結(jié)構(gòu)，上面層為4cm細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石SMA-13。瀝青瑪蹄脂碎石具有較好的高溫穩(wěn)定性、良好的耐久性和表面特征及低溫抗裂性。但其對(duì)粗、細(xì)集料質(zhì)量及加工工藝要求高，施工監(jiān)控較復(fù)雜、造價(jià)高，而且其后期養(yǎng)護(hù)成本也高。在項(xiàng)目建設(shè)期間，按照省廳節(jié)約辦交通、低碳綠色辦交通的理念，對(duì)橡膠瀝青作為上面層進(jìn)行了比選、論證。

橡膠瀝青是將廢舊的汽車輪胎回收，加工成橡膠粉，再將橡膠粉和某些添加劑均勻的摻加到基質(zhì)瀝青里，并在一定的溫度條件下（180℃以上）與瀝青充分的熔脹反應(yīng)得到的改性瀝青膠結(jié)材料。由于橡膠粉的加入，極大的改善了瀝青的性能，因此橡膠瀝青路面具有較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性、優(yōu)異的低溫性能、突出的抗老化、抗裂性能和抗變形能力。

在本項(xiàng)目中，4cmSMA-13每平方米預(yù)算為65.89元，而4cm橡膠瀝青路面每平方米預(yù)算為57.43元，降低工程造價(jià)12.8%。橡膠瀝青路面技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。

2008年，交通部公路科學(xué)研究院主編了“橡膠瀝青及混合料設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南”，并由人民交通出版社出版，是橡膠瀝青在我國發(fā)展的里程碑，也為橡膠瀝青路面的推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 橡膠瀝青的設(shè)計(jì)與施工

建設(shè)項(xiàng)目處于陜西涇渭河河谷、黃土臺(tái)塬兩大地貌單元區(qū)。多年平均氣溫13.3℃，一月平均氣溫-1.5℃，七月平均氣溫30.6℃，氣候分區(qū)為1-3-2。結(jié)合項(xiàng)目的建設(shè)情況，最終路面結(jié)構(gòu)為：4cm細(xì)粒式橡膠瀝青混凝土上面層，6cm AC-20中面層，12cm ATB-30）下面層。

橡膠瀝青的基質(zhì)瀝青采用A級(jí)90號(hào)道路石油瀝青，外摻瀝青用量20%的40目（0.425mm）斜交胎橡膠粉。

橡膠瀝青混凝土集料技術(shù)要求：粗集料應(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙；細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并具有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配，其質(zhì)量應(yīng)符合瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)要求。

根據(jù)有關(guān)資料，擬定了混合料礦料級(jí)配作為設(shè)計(jì)級(jí)配，進(jìn)行了施工礦料組成試驗(yàn)：a）確定拌合樓熱料倉篩孔尺寸分別為3mm、6mm、11mm、18mm；b）根據(jù)橡膠瀝青混合料AR-GM-13目標(biāo)配合比各檔料比例進(jìn)行上料，現(xiàn)場(chǎng)取樣，對(duì)各熱料倉礦料進(jìn)行篩分、密度試驗(yàn)，根據(jù)篩分結(jié)果確定各熱料倉材料比例。

馬歇爾試驗(yàn)：按確定的各熱料倉比例計(jì)算材料用量，試配油石比6.5%、6.8%、7.1%三組，摻加0.3%的高模量抗車轍劑氯化聚合物，并按照規(guī)范每組制備五個(gè)馬歇爾試件，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選定最佳油石比，具體試驗(yàn)結(jié)果見表1、圖1。

表1 混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總

圖1 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果圖

根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，確定最佳油石比為6.8%。

最佳油石比試驗(yàn)：最佳油石比為6.8%時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 最佳油石比為6.8%時(shí)試驗(yàn)結(jié)果

混合料水損害性能檢驗(yàn)：按最佳油石比進(jìn)行48h浸水馬歇爾試驗(yàn)與凍融劈裂性能檢驗(yàn)，其各項(xiàng)性能結(jié)果詳見表3。

表3 最佳油石比為6.8%時(shí)混合料水損害性能檢測(cè)結(jié)果

高溫穩(wěn)定性能檢驗(yàn)：按最佳油石比6.8%進(jìn)行車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表4 最佳油石比為6.8%時(shí)車轍試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

滲水試驗(yàn)：按最佳油石比6.8%進(jìn)行車轍板滲水試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

表5 最佳油石比為6.8%時(shí)滲水試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

低溫彎曲試驗(yàn)：按最佳油石比6.8%進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6。

表6 最佳油石比為6.8%時(shí)低溫彎曲試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，最終選定最佳油石比為6.8%。

通過生產(chǎn)配合比的驗(yàn)證，最終確定礦料摻配比例為：4#倉∶3#倉∶2#倉∶1#倉∶礦粉∶石灰=36%∶35%∶6.5%∶15%∶6%∶1.5%，最佳油石比為礦料的6.8%，抗車轍劑氯化聚合物為混合料的0.3%。

按照施工現(xiàn)場(chǎng)確定的工程級(jí)配，拌和橡膠瀝青混合料上面層并進(jìn)行試攤、碾壓，確定了有關(guān)拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)等技術(shù)要求，并于2011年8月全面展開施工，2011年底建成通車。目前運(yùn)營情況良好。

4 結(jié)語

橡膠瀝青作為路用材料，對(duì)基質(zhì)瀝青的使用性能有很大的提升，且優(yōu)于目前常用的改性劑SBS、SBR、EVA等制成的改性瀝青。

中國現(xiàn)在每年產(chǎn)生2億個(gè)廢輪胎，這給環(huán)境帶來了巨大的危害，如何處理這些廢輪胎成了棘手的問題。橡膠瀝青研究開發(fā)和生產(chǎn)推廣，可以大量消化廢輪胎，有效的保護(hù)了環(huán)境和節(jié)約了能源，符合創(chuàng)造節(jié)約型社會(huì)和環(huán)保型社會(huì)的精神，具有極大的推廣價(jià)值。

[1]交通部公路科學(xué)研究院.橡膠瀝青及混合料設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]孫祖望，等.橡膠瀝青技術(shù)應(yīng)用指南[M].北京：人民交通出版社，2009.