廢胎膠粉瀝青路面實(shí)體工程配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

李旸

（湖南聯(lián)智橋隧技術(shù)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410219）

1 引言

廢舊輪胎中的廢胎膠粉作為一種新型的道路瀝青改性材料，逐漸發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)，被越來(lái)越多的企業(yè)運(yùn)用。我國(guó)交通行業(yè)復(fù)雜，不同區(qū)域環(huán)境、材料因素等影響也使得橡膠改性瀝青技術(shù)研究發(fā)展具有一定的困難性，因此，結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)行不斷的研究實(shí)踐是膠粉改性瀝青混合料技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。廢舊輪胎膠粉是膠粉改性瀝青結(jié)合料技術(shù)發(fā)展的重要選擇。一方面減少了廢舊輪胎的“黑色”污染，另一方面又通過(guò)合適的工藝研究和瀝青材料的混合運(yùn)用，提高了瀝青路面的使用性能，因此，廢舊輪胎資源二次利用意義重大。廢舊輪胎運(yùn)用到瀝青路面具有很強(qiáng)的推廣性，但是基于不同廢舊輪胎種類和不同技術(shù)指標(biāo)要求，進(jìn)行廢舊輪胎膠粉改性瀝青下的技術(shù)指標(biāo)研究和應(yīng)用變得尤為重要[1～3]。本文即從已有的廢舊輪胎膠粉瀝青的特點(diǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，借鑒已有的成果，對(duì)廢舊輪胎膠粉瀝青混合料的特性進(jìn)行分析探索，以及通過(guò)合理的試驗(yàn)和分析找出最優(yōu)的廢舊輪胎膠粉瀝青結(jié)合料的配合比、制備工藝，并進(jìn)行工程實(shí)例的運(yùn)用，為后期廢舊輪胎的工程運(yùn)用提供指導(dǎo)作用。

2 廢胎膠粉瀝青路面實(shí)體工程配合比設(shè)計(jì)

2.1 礦料試驗(yàn)結(jié)果

碎石主要利用本地材料，礦料的主要規(guī)格：A料（15～9.5mm）、B料（9.5～4.75mm）、機(jī)制砂（2.36～0mm），礦粉以及機(jī)制砂是由瀝青拌合站進(jìn)行加工和生產(chǎn)。礦粉同消石灰在廢胎膠粉瀝青結(jié)合料中的摻配比例為70：30。每種集料的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果都能滿足相應(yīng)的規(guī)范的要求。

2.2 初始級(jí)配的選擇

根據(jù)已有的設(shè)計(jì)和工程經(jīng)驗(yàn)，采用間斷型級(jí)配。具體的級(jí)配設(shè)計(jì)步驟如下[4]。

（1）預(yù)先設(shè)計(jì)三種類型級(jí)配，三種級(jí)配分別位于設(shè)計(jì)規(guī)范的上、中、下的范圍以內(nèi)，具體見(jiàn)表1。

（2）選擇6.5%的油石比，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)的確定相應(yīng)的體積指標(biāo)，最終獲得所需要的級(jí)配類型。

馬歇爾體積指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)表2試驗(yàn)結(jié)果可知，級(jí)配1的所有的指標(biāo)都滿足相應(yīng)的規(guī)范要求，能夠較好的形成瀝青混合料的骨架。但是級(jí)配2和級(jí)配3由于其空隙率相對(duì)來(lái)說(shuō)較小，若為形成合適的骨架結(jié)構(gòu)則需要更多的材料進(jìn)行支撐，才可以讓穩(wěn)定性高一點(diǎn)，通過(guò)對(duì)比，最終的設(shè)計(jì)級(jí)配采用級(jí)配1。

表1 初擬的三種級(jí)配

表2 廢胎膠粉瀝青結(jié)合料混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

（3）最佳瀝青用量的確定

對(duì)級(jí)配1進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，油石比分別采用5.7%、6.2%、6.5%、6.9%、7.3%，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。從表3可知，采用6.5%的油石比進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)達(dá)到4.5%的空隙率，效果最佳。

表3 不同油石比下馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

3 廢胎膠粉瀝青路面實(shí)體工程中的應(yīng)用

3.1 工程概況

某重要路段改擴(kuò)建路段的合同段為XT-M01，改擴(kuò)建的路線總長(zhǎng)為24km，起止樁號(hào)為K0～K24，包含聶馮、呂小寨及涇陽(yáng)三處互通，設(shè)計(jì)時(shí)速為120km/h，雙向八車(chē)道。改擴(kuò)建工程采用5cmAR-AC-13C上面層+7cmAR-AC-20C下面層+12cmATB-25+36cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm水泥石灰穩(wěn)定土，路面總厚度為80cm。

3.2 廢胎膠粉瀝青施工

3.2.1 施工流程

廢胎膠粉瀝青路面施工流程為：制備廢胎橡膠瀝青→準(zhǔn)備待鋪路面→運(yùn)送橡膠瀝青混合料→攤鋪瀝青混合料→碾壓橡膠瀝青混合料。

3.2.2 廢胎膠粉攤鋪

廢胎膠粉瀝青混合料的攤鋪在施工過(guò)程中應(yīng)保證一定的施工溫度，為保證壓實(shí)最終的質(zhì)量，攤鋪機(jī)在施工過(guò)程中的中間停頓時(shí)間應(yīng)控制在3～5min之間。廢胎膠粉瀝青混合料的攤鋪分初壓和復(fù)壓，初壓溫度在160～170℃，復(fù)壓溫度在 150～160℃。

橫向接縫的處理應(yīng)注意不要在接縫處撒混合料，二是先橫向碾壓再縱向碾壓。路段高速全幅攤鋪，采用1臺(tái)ABG 525的機(jī)械，現(xiàn)場(chǎng)采用的實(shí)際攤鋪速度為1.0m/min，攤鋪機(jī)夯錘設(shè)定為4.5級(jí)。采用的松鋪系數(shù)為1.15。

3.2.3 廢胎膠粉碾壓

廢胎膠粉瀝青混合料的初壓采用低振幅且高頻的雙輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，最終獲得較大的壓實(shí)度。在壓路機(jī)的輪胎上為了防止粘輪應(yīng)加洗衣粉水，同時(shí)裝備可調(diào)噴水量的噴水系統(tǒng)，以便盡可能保證溫度，減少鋪筑過(guò)程中的熱量損失。初壓后膠輪壓路機(jī)緊隨其后碾壓，膠輪應(yīng)涂刷防黏劑，碾壓溫度控制應(yīng)符合規(guī)范要求。

3.3 廢胎膠粉瀝青路面檢測(cè)

3.3.1 構(gòu)造深度檢測(cè)

利用鋪砂法對(duì)廢胎膠粉瀝青路面進(jìn)行構(gòu)造深度的測(cè)試，為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性，進(jìn)行了三次的連續(xù)觀測(cè)。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可知，在大氣、溫度以及車(chē)輛荷載的共同作用下，構(gòu)造深度的測(cè)試結(jié)果并沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重且明顯的衰減現(xiàn)象，廢胎膠粉瀝青混合料面層路面使用性能以及鋪筑情況良好。

3.3.2 路面摩擦系數(shù)檢測(cè)

路面摩擦系數(shù)采用擺式測(cè)定儀進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)由5個(gè)單點(diǎn)組成，即需同種方法在同一測(cè)點(diǎn)處平行測(cè)定3次，3個(gè)測(cè)點(diǎn)均位于輪跡帶上，測(cè)點(diǎn)間距3～5m。以3次測(cè)定結(jié)果的平均值作為該測(cè)點(diǎn)的代表值（精確到1）。當(dāng)路面溫度為t（℃）時(shí)，測(cè)得的擺值為BPN必須按式（1）換算成標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃的擺值BPN20。

式中：BPN20——換算成標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)的擺式儀測(cè)定值；

BPNt——路面溫度t時(shí)測(cè)得的擺式儀測(cè)定值；

△BPN——溫度修正值按表4選定。

表4 溫度修正取值表

通過(guò)對(duì)廢胎膠粉瀝青混合料路面摩擦系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5 瀝青路面摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明廢胎膠粉瀝青路面摩擦系數(shù)滿足規(guī)范要求，且優(yōu)于一般的普通瀝青路面。

3.3.3 瀝青路面滲水系數(shù)檢測(cè)

利用路面滲水儀、水筒及大漏斗、秒表、防水膩?zhàn)拥绕渌囊恍┹o助設(shè)備進(jìn)行瀝青路面滲水系數(shù)的檢測(cè)。具體檢測(cè)步驟如下：

準(zhǔn)備工作：在準(zhǔn)備檢測(cè)路段上選定5個(gè)測(cè)點(diǎn)并標(biāo)定，再對(duì)路段進(jìn)行清掃，保證路面干燥、整潔。將滲水儀置于道路表面的測(cè)試點(diǎn)上，并將滲水儀固定。

用漏斗從細(xì)管上端以盡快的速度注入試驗(yàn)用有色水，并準(zhǔn)備好秒表和記錄。當(dāng)水面達(dá)600mm高度（即至溢水小孔）時(shí)停止加水。從開(kāi)始加水到開(kāi)始讀數(shù)一般應(yīng)控制在60s以內(nèi)。

當(dāng)水達(dá)到預(yù)定水位后，即開(kāi)動(dòng)秒表，每30s記一次水位高度，直至3min為止。

通過(guò)按以上步驟在同一個(gè)檢測(cè)路段選擇5個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)定滲水系數(shù)，取其平均值作為檢測(cè)結(jié)果。每1km作為一個(gè)檢測(cè)試驗(yàn)段，每個(gè)試驗(yàn)段選取5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明每個(gè)試驗(yàn)段都不透水，滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要結(jié)論如下：

（1）對(duì)廢胎膠粉瀝青混合料路面的實(shí)體工程配合比進(jìn)行了設(shè)計(jì)，得出4.5%空隙率為最佳瀝青用量。

（2）對(duì)廢胎膠粉瀝青混合料路面面層的構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)和滲水進(jìn)行了測(cè)定，滿足規(guī)范要求。