淺談高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)新技術(shù)

張軒銘

摘要：本文闡述了高速公路瀝青路面采用橡膠瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并對(duì)其施工技術(shù)和檢測(cè)進(jìn)行了深入探討和總結(jié)。實(shí)踐證明，瀝青路面采用橡膠瀝青混合料對(duì)防治路面反射裂縫效果良好。

關(guān)鍵詞：新材料;瀝青橡膠;橡膠瀝青混合料;施工技術(shù)

廢舊輪胎中含有天然橡膠、合成橡膠、硫磺和碳黑等成分，是道路瀝青良好的改性劑。國(guó)內(nèi)外研究表明，廢舊橡膠粉可明顯提高基質(zhì)瀝青的使用性能;橡膠瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水損害能力，其抗老化性能和抗疲勞性能更優(yōu)于其他改性瀝青混合料，橡膠瀝青混合料攤鋪成高油石比的高彈性低噪音路面，可有效地阻止水對(duì)路面的破壞，提高行車(chē)的舒適性，降低噪聲污染，減薄路面層的厚度，抵抗重交通荷載和不良?xì)夂虻挠绊?，適宜于高等級(jí)公路瀝青路面工程。

1 新材料

1.1如果說(shuō)材料性能的改善在最初采用改性瀝青和改性乳化瀝青時(shí)只是看重于一般性地對(duì)瀝青性能的改善，而在隨后的發(fā)展中新的養(yǎng)護(hù)材料就更針對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)來(lái)開(kāi)發(fā)了。由于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是敷設(shè)在瀝青路面上的第一薄層養(yǎng)護(hù)層，它不像瀝青混凝土那樣對(duì)抵抗疲勞載荷的破壞和在抗車(chē)轍的能力方面有著很高的要求。對(duì)養(yǎng)護(hù)層來(lái)說(shuō)更為重要的首先是抵抗車(chē)輪磨耗的能力，包括車(chē)輪刮落集料的顆粒、對(duì)集料顆粒的磨光作用，以及集料與粘結(jié)劑之間的相容性（亦即瀝青與集料的粘附能力），這些都直接影響著養(yǎng)護(hù)層的抗滑性能、它的衰減速率以及與原路面之間結(jié)合的牢固程度。第二是養(yǎng)護(hù)材料抵抗外部塑性變形的能力，亦即要求養(yǎng)護(hù)材料有足夠的粘彈性和延展性，以便吸收由于溫度變化或原路面?zhèn)魃蟻?lái)的變形和應(yīng)力。第三是它的密水性能，亦即防止水分透過(guò)養(yǎng)護(hù)層滲入路面的能力，這直接影響到養(yǎng)護(hù)層抗水損害的性能。第四是在環(huán)境因素的作用下耐老化的能力。

1.2針對(duì)上述要求，新的養(yǎng)護(hù)材料的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)是增強(qiáng)它的粘彈性、堅(jiān)韌性以及與集料之間的粘附性能。高粘度橡膠瀝青的開(kāi)發(fā)是新型養(yǎng)護(hù)材料的一個(gè)典型實(shí)例。橡膠瀝青是一種將磨細(xì)的橡膠屑經(jīng)特殊的工藝處理后形成的一種瀝青與泡脹成凝膠狀的橡膠顆粒組成的高粘度的粘結(jié)劑。橡膠瀝青的制備工藝可以分成干式和濕式處理兩大類(lèi)。橡膠瀝青最初的工藝方式是干式處理法“Dry Process”。這種方法是將磨細(xì)的橡膠屑直接與集料一起加入到攪拌器中與瀝青攪拌而形成混合料。在這一處理過(guò)程中，橡膠屑并未與瀝青發(fā)生任何反應(yīng)，因而作為粘結(jié)劑的瀝青其本身的性能并未獲得明顯的改善，而橡膠屑只是類(lèi)似填料在發(fā)揮作用，干式處理所加入的橡膠屑的比例通常是有限的（大約3～5%）。現(xiàn)在干式處理法制備的瀝青混合料被命名為橡膠屑改性的瀝青混合料（Rubber-Modified Mix）。

1.3濕式處理法（Wet Process）是將磨細(xì)的橡膠屑加入到瀝青中去浸泡，然后再與集料拌和而成瀝青混合料。濕式處理開(kāi)始發(fā)展時(shí)曾采用溶劑浸泡的方法，首先將橡膠屑放入石油溶劑中（例如航空煤油中）加以浸泡，使它在溶劑中膨脹而表面變軟，然后再與熱瀝青一起在高速攪拌狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)而制成橡膠瀝青的粘結(jié)劑。由于溶劑法的成本高、有污染、安全性差，因而隨后被高溫直接浸泡的方法所取代。目前大量使用的制備橡膠瀝青的濕式工藝是將磨細(xì)的橡膠屑（1～2 mm左右）放在裝有高溫?zé)釣r青（191～218℃）的反應(yīng)釜中浸泡數(shù)小時(shí)，使橡膠顆粒的表面形成一層凝膠體濕式處理的工藝通常需要在瀝青中加入18～26%的橡膠屑，以獲得最佳的粘度?，F(xiàn)在由濕式處理法制備的粘結(jié)劑被命名為瀝青-橡膠。

2瀝青-橡膠

是一種高粘度和高粘彈性的粘結(jié)材料，其粘度隨著橡膠屑含量的增加而增大。由于瀝青橡膠具有很高的粘彈性，所以它作為一種預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)材料和集料的粘結(jié)劑有著一系列的優(yōu)越性：

2.1具有更強(qiáng)的粘附能力，可以使集料顆粒之間以及養(yǎng)護(hù)層和原路面之間粘結(jié)得更加牢固，因而表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗車(chē)輪磨耗的能力;

2.2良好的密水性能，可防止水分透過(guò)養(yǎng)護(hù)層滲入至瀝青路面;

2.3具有高度的彈性恢復(fù)能力，可以更好地承受彈塑性變形和外部傳遞的應(yīng)力;

2.4可以更多地提高粘結(jié)劑在混合料中的含量以增加裹覆集料顆粒的瀝青膜厚度而不會(huì)導(dǎo)致泛油;

2.5改善混合料的低溫抗裂和高溫敏感性;

2.6廢舊輪胎橡膠中所含有的抗氧化劑還有利于提高粘結(jié)劑耐老化的能力。

3橡膠瀝青路面施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施

3.1橡膠瀝青的制備

橡膠瀝青制備采用現(xiàn)場(chǎng)改性方法，在生產(chǎn)工藝中，攪拌速度、反應(yīng)時(shí)間及溫度等因素影響橡膠瀝青品質(zhì)，需根據(jù)實(shí)際情況確定。其中，反應(yīng)溫度尤其重要，橡膠瀝青的生產(chǎn)溫度宜控制在180℃～195℃，反應(yīng)時(shí)間一般為45～60min。

3.2橡膠瀝青混合料的攪和

3.21瀝青混凝土拌和樓，篩網(wǎng)設(shè)置決定了混合料級(jí)配的穩(wěn)定性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)本試驗(yàn)路所用礦料的級(jí)配情況，熱料倉(cāng)選擇的篩網(wǎng)孔徑為18.0、11.0、6.0、3.0mm，混合料中粗集料用量比例較大，生產(chǎn)過(guò)程中需要嚴(yán)格控制好拌和樓冷料上料速度與熱料倉(cāng)的料位平衡。

3.22加工好的橡膠瀝青成品罐直接與拌和樓對(duì)接，由于橡膠粉能吸收瀝青中的油分，使稠度增加，橡膠瀝青裹敷在碎石表面的瀝青膜大為增厚，為了增強(qiáng)輝綠巖集料與橡膠瀝青的粘結(jié)性能，特?fù)饺?.5%的緩凝水泥作為抗剝落劑，水泥從礦粉倉(cāng)進(jìn)入拌和鍋。生產(chǎn)過(guò)程中，拌和周期約為60s，其中干拌約8s，濕拌約40s，要求拌出的瀝青混合料瀝青裹覆得均勻，無(wú)花白料。瀝青加熱溫度為180℃～190℃，礦料加熱溫度為190℃～200℃，混合料出廠溫度控制在185℃左右。

3.3橡膠瀝青混合料碾壓

膠瀝青級(jí)配混合料級(jí)配粗，膠結(jié)料黏稠，相比普通動(dòng)壓實(shí)功。橡膠瀝青級(jí)配混合料不推擠，初壓就可以采用振動(dòng)方式緊跟攤鋪機(jī)進(jìn)行碾壓。為了防止黏輪和泛油現(xiàn)象，本試驗(yàn)路采用了4臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)在全寬范圍內(nèi)分別緊跟2臺(tái)攤鋪機(jī)負(fù)責(zé)約半個(gè)攤鋪路面的壓實(shí)。碾壓遍數(shù)為：先初壓2遍，前進(jìn)時(shí)靜壓后退時(shí)振壓，復(fù)壓3遍，前后開(kāi)振，最后終（靜）壓2遍，碾壓速度控制在4km·h-1以下。

4路面檢測(cè)與施工效果分析

4.1某工程試驗(yàn)路完工后，實(shí)驗(yàn)室按照驗(yàn)收評(píng)定相關(guān)要求，組織了對(duì)部分驗(yàn)評(píng)項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目包括滲水系數(shù)、構(gòu)造深度和壓實(shí)度。

4.2為檢驗(yàn)路面的密水效果和表面抗滑性能，對(duì)完工路面的6個(gè)位置進(jìn)行了檢測(cè)，每個(gè)位置取3個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行滲水系數(shù)和構(gòu)造深度試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果取均值。檢測(cè)點(diǎn)路面滲水系數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求（滲水系數(shù)設(shè)計(jì)值要求不大于120mL.min-1）;表面構(gòu)造深度均值大都控制在1.1mm左右，表明設(shè)計(jì)的混合料具有較好的抗滑性，施工均勻性也較為理想。

4.3為了檢驗(yàn)路面的壓實(shí)效果，對(duì)路面壓實(shí)度進(jìn)行了檢測(cè)。芯樣厚度、馬氏壓實(shí)度和理論壓實(shí)度均滿(mǎn)足技術(shù)要求，路面現(xiàn)場(chǎng)空隙率為5.3%，與配合比設(shè)計(jì)空隙率基本吻合，表明采用的碾壓工藝合理，取得了預(yù)期效果。某路面翻修養(yǎng)護(hù)工程完工一年后檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)大的反射裂縫現(xiàn)象發(fā)生，說(shuō)明采用路面橡膠瀝青混合料施工取得了良好的實(shí)際效果。

橡膠瀝青混合料施工工作性很好，施工溫度的要求不超過(guò)其他改性瀝青，運(yùn)卸鋪離析減少，施工工藝只須在現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)上稍作調(diào)整，技術(shù)指標(biāo)和手段進(jìn)行少量的補(bǔ)充，就可以更好控制施工質(zhì)量?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)幾年橡膠瀝青混合料在我國(guó)瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]黃文元.輪胎橡膠粉改性瀝青路用性能及應(yīng)用研究[J].工程技術(shù)，2015.

[2]王偉.橡膠瀝青混合料高溫性能研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2016.