基于低碳理念的重載瀝青路面輪胎初壓工藝

陳飛CHEN Fei；宗煥清ZONG Huan-qing

（①江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院，常州 213000；②常州領(lǐng)航工程科技有限公司，常州 213000）

0 引言

全國節(jié)約柴油量需求較大，根據(jù)國家環(huán)境部進行統(tǒng)計，柴油經(jīng)發(fā)動機燃燒產(chǎn)生的廢氣成為霧霾產(chǎn)生的主要原因，其占比高達28.81%。運用新型的道路施工碾壓工藝可以減少一半的瀝青混合料，從而達到減排，強化生態(tài)環(huán)境的目的。瀝青混凝土道路攤鋪過程中壓實環(huán)節(jié)是最為重要的環(huán)節(jié)，如果材料的性能或者混合料配置、攤鋪或者拌和、運輸?shù)榷挤腺|(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，而碾壓則達不到質(zhì)量要求等，將會大大降低道路的使用。傳統(tǒng)施工中采用輪胎復(fù)壓存在很多問題，如：鋼輪出壓大量灑水，溫度流失等，將會造成環(huán)境污染、能源浪費等嚴(yán)重的后果。因此，探究出一種新型的道路施工碾壓工藝十分重要，以滿足低碳理念提出的要求。文章針對于輪胎初壓新型道路施工碾壓工藝進行了全面分析，以給予更多道路工程更多的參考價值。

1 低碳理念內(nèi)涵

低碳理念貫穿于人們的生活、經(jīng)濟、文化等方面中，衍生了出了低碳生活、低碳經(jīng)濟等理論。該技術(shù)核心主要是通過采用節(jié)能的技術(shù)、環(huán)保的技術(shù)和低碳能源技術(shù)等，改善當(dāng)前的環(huán)境。目前，我國資源問題越來越嚴(yán)峻，人均資源占有量少，資源短缺，對于能源的需求也不斷增加。同時，我國環(huán)境問題主要表現(xiàn)在：治理能力不能滿足破壞的速度，嚴(yán)峻環(huán)境問題引起了人們的高度重視。因此，將低碳能源技術(shù)或者環(huán)保技術(shù)等融入其中，鼓勵減少二氧化碳排放的技術(shù)創(chuàng)新，能夠促進我國走向可持續(xù)發(fā)展。

低碳理念下綠色公路的主要特征表現(xiàn)在：①有效節(jié)約能源。公路建設(shè)或者使用會涉及更多資源的運用，如：土地資源、路網(wǎng)資源和廊道資源、能源、材料和人力、礦產(chǎn)、能源等。②優(yōu)化能源。綠色公路的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：能源節(jié)約和能源推廣等。通過更新理念、涉及優(yōu)化和技術(shù)改進等措施，有助于減少資源消耗的需求，提升能源的利用效率，從而達到能源使用的目的。③有效控制污染的排放。公路建設(shè)過程中如果沒有對生態(tài)環(huán)境進行控制和管理，將會產(chǎn)生污染問題和破壞問題。因此，低碳理念融入符合當(dāng)前社會發(fā)展需求，能夠?qū)⒉焕蠊档阶畹汀?/p>

2 基于低碳理念下輪胎初壓新型道路施工工藝的概述

2.1 工藝程序

①初壓——輪胎——復(fù)壓

②復(fù)壓——鋼輪——終壓

輪胎一次能夠完成初壓和復(fù)壓。鋼輪也能夠一次性的完成復(fù)壓和終壓等，使得碾壓長度不斷延長；使復(fù)壓能夠重疊，在減少折回點后，使其實踐更具先進性和合理性。從工藝程序上就可以看出，輪胎初壓能夠?qū)喬?fù)壓所產(chǎn)生的問題進行有效解決。

2.2 輪胎初壓的方法

首先，輪胎在跟緊攤鋪機碾壓之后，輪胎壓熱不粘料時應(yīng)進20m退40m；其次，鋼輪應(yīng)該跟緊輪胎壓路機，達到鋼輪碾壓的寬度之后就可以進行碾壓，應(yīng)進20m退40m。最后，鋼輪需與輪胎串聯(lián)，開展交替碾壓，不可進行分段碾壓。

2.3 輪胎初壓的特征

①輪胎一次完成初壓復(fù)壓兩道工序之后，進20m是初壓，退40m是復(fù)壓；②鋼輪一次完成復(fù)壓終壓兩道工序之后，復(fù)壓變成了進20m，終壓成為退40m；③皮輪鋼輪輪流工作，在完成一個工作循環(huán)（初壓、復(fù)壓、終壓）；④冬天應(yīng)進20m退40m，夏天可以進30m退60m；碾壓的長度增長，折回點有效減少，其平整性得到了明顯的提升；⑤有效壓實時間或者溫度等都明顯增加，如：新工藝壓一段面碾壓2遍12個折回點，在與傳統(tǒng)的工藝相比，多了36個停車起步折回點，其在成本、人工用時等方面具有較大的優(yōu)勢，這就叫搭接碾壓法。

2.4 傳統(tǒng)工藝與輪胎初壓工藝的區(qū)別

傳統(tǒng)工藝與輪胎初壓工藝有著本質(zhì)上的區(qū)別，如表1所示。

表1 傳統(tǒng)工藝與輪胎初壓工藝的區(qū)別（以AC20為例）

由此可見，基于低碳環(huán)保理念下，輪胎初壓工藝體現(xiàn)了環(huán)保性等特征。

3 基于低碳理念下輪胎初壓道路施工碾壓工藝的體現(xiàn)和運用

3.1 有效解決了溫度問題

輪胎初壓的核心就是解決了碾壓溫度，有效控制壓實溫度和時間。由于溫度決定著碾壓的質(zhì)量，施工人員需做好這一項重要的工作。施工人員在使用輪胎初壓技術(shù)后，鋼輪初壓，大量灑水，溫度流失。面層料施工時，層薄降溫速度較快，無法保障了碾壓的質(zhì)量。另外，碾壓溫度在提升后，還能夠降低碾壓的次數(shù)。輪胎初壓則更好的解決了施工中的難題，如在施工中發(fā)生輪胎粘料的情況唯獨與施工溫度有關(guān)，即當(dāng)溫度在100°C以上，輪胎碾壓不會粘料。傳統(tǒng)施工灑水，加速了降溫的速率，料溫在100C°-80°C時，輪胎很容易出現(xiàn)粘料的情況，這也是輪胎復(fù)壓階段面臨的最大問題，為了能夠解決這一問題，很多單位都會使用噴柴油的方式和擦輪胎的方式。而這一操作屬于違規(guī)操作，會產(chǎn)生嚴(yán)重的不良后果。而通過采用輪胎初壓施工工藝，能夠有效解決這一問題，即輪胎初壓不會產(chǎn)生粘料問題，復(fù)壓肯定會產(chǎn)生粘料。輪胎復(fù)壓階段輪胎溫度如果無法達到100°C以上，肯定會發(fā)生粘料。根據(jù)實踐研究表明，當(dāng)混合料在110°C-80°C處在非穩(wěn)定區(qū)，特別是溫度下降到90°C以下時，繼續(xù)碾壓油面會發(fā)生撕裂直至離析，此時如做路面滲水試驗，無法達到標(biāo)準(zhǔn)，且找不到原因。因此，輪胎初壓實現(xiàn)了輪胎溫度與料溫的相互結(jié)合，能夠達到事半功倍的效果。

3.2 操作便捷、有助于路面更平整、美觀

眾所周知，輪胎壓路機具有橡膠擠、壓、揉的特性；分體式有輪距，且前后排輪胎騎縫對應(yīng)。故采用輪胎壓路機碾壓混合料時料不會出現(xiàn)推移的情況；折回點也不會出現(xiàn)隆起的現(xiàn)象；路面也不會出現(xiàn)橫埂，大大提升了路面的施工質(zhì)量。同時，這一工藝操作也較為便捷，輪胎壓路機在碾壓過程中輪胎臺面弧度會有很多條線，線越細越密，路面的平整度、密實度等也就越好。輪胎壓路機還有很多其他方面的優(yōu)勢，如：彈性作用和緩沖作用，輪胎初壓后的路面，不需要修補層面，路面也不會含水，輪胎所發(fā)揮出的作用或者功能等也將是鋼輪所無法比擬，即能夠消除攤鋪所產(chǎn)生斑點凹坑作用，保障路面更加美觀、平整。

3.3 密實度達到標(biāo)準(zhǔn)范圍

輪胎初壓如果有較為明顯的輪印，就代表其碾壓質(zhì)量相對較好。相反如果沒有明顯的輪印，其碾壓質(zhì)量就會不理想。輪胎初壓主要對攤鋪后的混合料進行擠壓、揉等，幅度相對較大，具有較強的密實度。借助反復(fù)的碾壓等，以此達到壓實的目的，提升碾壓的質(zhì)量。其中了解碾壓質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)就是密實度、壓實度和平整度等。鋼輪初壓帶振動，路面已經(jīng)成型，如果輪胎復(fù)壓，沒有用力的揉或者擠壓等，將不會出現(xiàn)明顯的輪印，其也不會有較好的密實度。對于面層料4-5cm，需進行輪胎初壓，提升擠壓揉的幅度，第一遍碾壓幅度應(yīng)在2cm左右，第二遍則需要在0.5m左右。為了達到碾壓設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)要求即根據(jù)攤鋪厚度，通過水箱裝水來調(diào)整輪胎壓實重量或者調(diào)整碾壓遍數(shù)等，就能夠提升碾壓的質(zhì)量。

3.4 油膜密封層發(fā)揮的效果較大

油膜主要是靠輪胎擠壓揉等而形成的，將油膜擠揉在上面層封蓋層面，將發(fā)揮出最大作用。油膜在料溫100°C以上時，其就能有效將其擠揉在上層面。輪胎胎面工作狀態(tài)呈現(xiàn)雙面不規(guī)則鋸齒形，使路面形成明顯的凹凸點，上下層結(jié)合，嚴(yán)絲密封，增加咬合力，通過將油膜擠揉在上面之后，混合料層面成圓弧形，從而更好的密封在層面上，如果輪胎復(fù)壓料溫在100°C以下，就會發(fā)生粘料的情況。

3.5 有效節(jié)約了施工成本

采用輪胎初壓這一工藝，能夠有效減少初壓壓路機數(shù)量，減少人工的數(shù)量，減少用油數(shù)量。同時，這一工藝還能夠有效增加壓實的時間或者溫度（節(jié)約50%），按照每天所生產(chǎn)1500t混合料進行計算，那么最后能夠節(jié)約77%的成本。另外。這一工藝也不需要灑水，達到了節(jié)約用水的目的，人工設(shè)備每噸料為0.2元，也不需要使用柴油噴擦輪胎，節(jié)約每噸用量0.8元，購車成本節(jié)約100萬元。

4 輪胎初壓施工碾壓工藝的發(fā)展趨勢

利用輪胎初壓公路施工的道路越來越多，引起了人們的高度重視。很多道路施工企業(yè)紛紛對這一新型施工碾壓技術(shù)進行嘗試。伴隨著低碳環(huán)保意識滲透到道路施工中，很多企業(yè)認識到了輪胎初壓工藝的環(huán)保、資源節(jié)約等優(yōu)勢，紛紛運用這種新型的碾壓工藝。

如：江蘇溧陽360省道施工時主要結(jié)合輪胎初壓工藝，其到目前為止保持了道路的完整性，延長了道路的壽命。

如：高架橋上瀝青施工的厚度保持在8-10cm。而在全面應(yīng)用輪胎初壓工藝后，其厚度僅僅需要4-6cm就可以。由于施工時主要使用的鋼筋混凝土，其承載力相對較大，不易出現(xiàn)變形的情況，通過減少厚度，能夠節(jié)省一半的油面混合料。

由此可見，輪胎壓路機初壓不僅顛覆了傳統(tǒng)碾壓工藝，還滿足了社會對于低碳環(huán)保的要求，通過采用新型的輪胎初壓工藝，能夠?qū)⑤喬サ淖饔冒l(fā)揮最大化。該工藝主要將力學(xué)、材料學(xué)等理論融合到一起，使混合料上下層咬合力得到明顯增強。通過實現(xiàn)承載力、壓實力和咬合力的相互融合，一定程度上阻斷車轍，使橫向推移得到有效消除，從而提升道路的質(zhì)量，為企業(yè)減少了后期維修的成本，延長了瀝青路面使用的壽命。

5 重載瀝青路面施工

瀝青混合料是由瀝青和集料混合而成，傳統(tǒng)意義上的瀝青路面厚度是集料粒徑的2.5-3倍，即為柔性路面，故使用年限只有6-7年，最主要是容易產(chǎn)生推移，車轍，泛油等問題，歸根結(jié)底是因為柔性路面的強度有限，即抗承載能力不足造成。如果能提高瀝青混合料中集料的粒徑，減少瀝青攤鋪厚度，減少壓縮比，能大大的增強瀝青路面的強度，提高其承載能力，從而能夠形成強度高，使用壽命長的瀝青剛性路面。故這種采用大粒徑集料，集料粒徑與瀝青攤鋪厚度1∶1，壓縮比比值為零的瀝青路面就是“重載瀝青路面”。

重載瀝青路面相較于傳統(tǒng)瀝青路面，具有強度高、耐磨性好、泌水性好、使用壽命年限長、阻斷車轍、阻斷橫向推移、節(jié)約材料等諸多優(yōu)勢。但是重載瀝青因為其瀝青厚度薄，集料粒徑大的特點存在整體性不強，油膜厚度不夠等問題，并沒有被國家規(guī)范采納，也并沒有大范圍推廣和應(yīng)用，成功的工程案例也屈指可數(shù)。國內(nèi)很多學(xué)者也進行了理論結(jié)合試驗的研究，如徐鷗明在其博士論文中指出以瀝青層底拉應(yīng)變、路基頂面壓應(yīng)變和結(jié)構(gòu)永久變形作為長壽命瀝青路面設(shè)計指標(biāo)，建議提高瀝青集料的粒徑，來達到路面長壽命的要求；陳浙江、王嶺娟針對超載交通的特點,分析獲得超重軸載下的瀝青路面軸載換算公式；呂濤、田東軍基于重軸軸載的作用圖式，分析了重載交通作用下該瀝青路面各結(jié)構(gòu)層的力學(xué)響應(yīng)，指出了重載是造成濟青高速公路出現(xiàn)早期破壞的主要原因。

針對于重載瀝青路面出現(xiàn)的問題，國內(nèi)外專家提出的解決辦法往往都是集中于力學(xué)結(jié)構(gòu)，改性瀝青等方面，也就是改變?yōu)r青混合料的材料方向，但是他們都忽略了施工工藝這個環(huán)節(jié)，根據(jù)GB50092《瀝青路面施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，瀝青道路施工過程中對“主層集料碾壓”應(yīng)要用鋼輪壓路機初壓，輪胎壓路機復(fù)壓工藝。這種傳統(tǒng)的碾壓工藝存在的問題和弊病上文已經(jīng)進行了論述這里就不做贅述。

其實實現(xiàn)重載瀝青路面技術(shù)的關(guān)鍵方法就是—輪胎初壓工藝。輪胎初壓工藝由于其能較好的控制碾壓的溫度，碾壓的時間，橡膠輪胎對采用較大粒徑瀝青混合料的碾壓具有揉擠效應(yīng)，能夠在保證壓實度的同時，讓瀝青與集料完美的和易，形成整體性。輪胎初壓后再使用鋼輪壓路機光面即可。故采用輪胎初壓工藝能夠解決重載瀝青由于瀝青過薄引起的整體穩(wěn)定性問題。

基于輪胎初壓工藝在重載瀝青路面上的應(yīng)用，常州中天鋼鐵集團有限公司通過采用輪胎初壓工藝加重載瀝青技術(shù)施工，將瀝青攤鋪厚度與集料粒徑形成1:1的比例，使壓縮比值控制在0，并采用柔性混合料，做成剛性的路面，一定程度上阻斷道路的車轍產(chǎn)生，還能夠延長使用的壽命，減少道路保養(yǎng)的成本。該工程在利用新型碾壓技術(shù)后，碾壓成本降低到50%，能夠達到節(jié)能和減排、保護環(huán)境的目的。

重載瀝青路面技術(shù)加輪胎初壓工藝把柔性材料做成剛性路面，剛?cè)峤Y(jié)合，使道路使用壽命比國家標(biāo)準(zhǔn)延長五年以上，大幅降低道路保養(yǎng)成本。瀝青路面施工向高質(zhì)量發(fā)展，向薄型、超薄型、油面施工、高架橋攤鋪瀝青厚度只要4cm，質(zhì)量檢測優(yōu)，油面成本省一半，為國家目標(biāo)、碳峰值、碳中和、為降污減排、強生態(tài)做實事，作貢獻。

目前，輪胎初壓工藝作為國內(nèi)外比較先進、高效的碾壓工藝，其憑借省油、省錢和省工等方面的優(yōu)勢，能夠填補我國在瀝青路面碾壓工藝方面的空缺。輪胎初壓工藝在進行推廣和應(yīng)用后，將發(fā)揮出其巨大的優(yōu)勢，也將會為社會創(chuàng)造出更大的利益，得到更多企業(yè)的認可。

6 結(jié)束語

綠色施工的主要目的就是能夠強化環(huán)保的理念，進而為企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟效益。低碳理念下采用輪胎初壓工藝結(jié)合重載瀝青路面技術(shù)，能夠節(jié)約資源、減少消耗，避免后期維護，延長了道路的通行壽命，其發(fā)揮的作用愈加明顯。因此，面對當(dāng)前我國資源短缺的情況，大力發(fā)展綠色施工，有助于保護當(dāng)前的環(huán)境，降低企業(yè)施工的成本，促進道路行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文針對于一種新型的道路施工碾壓工藝進行了分析，通過分析其工藝流程和相關(guān)的技術(shù)等，有助于人們更好的理解這一技術(shù)所滲透的低碳理念，進而給予更多道路施工企業(yè)借鑒和參考。