橡膠瀝青配合比設計與質(zhì)量控制要點研究

王衛(wèi)東++王鏡凱++呂劍

摘 要：在現(xiàn)代公路工程施工的過程中，橡膠瀝青的配合比設計是否恰當對于整個公路的建設起決定作用。本文首先具體分析對橡膠瀝青混合料配合比設計，然后闡述了對施工的質(zhì)量控制要點。

關鍵詞：橡膠瀝青；生產(chǎn)工藝；配合比設計；施工質(zhì)量控制

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0102-01

20世紀80年代橡膠瀝青技術開始在美國、歐洲等發(fā)達國家推廣應用，通過10年的評估效果和積累經(jīng)驗的時期，達到技術成熟。我國于20世紀80年代在科研院校進行研究，直到20世紀90年代末～21世紀初，隨著中國公路建設如何更加符合“建設資源節(jié)約型、環(huán)境和諧型社會”命題的提出，橡膠瀝青研究逐步成熟，大量應用于高速公路、國省道、維修工程。本文就根據(jù)公路現(xiàn)場施工的情況對橡膠瀝青配合比設計和施工質(zhì)量的控制進行探討。

1 橡膠瀝青的生產(chǎn)工藝

橡膠瀝青是先將廢舊輪胎加工成為橡膠屑，再按一定的粗細級配比例進行組合，同時添加多種聚合物改性劑，并在充分拌合的高溫條件下（180℃以上），與基質(zhì)瀝青充分剪切、熔脹反應后形成的橡膠瀝青膠結(jié)材料。從生產(chǎn)工藝分為干拌法和濕拌法，干拌處理將橡膠屑和集料一起拌和，然后再與瀝青結(jié)合料攪拌成橡膠混合料的生產(chǎn)方法，使用性能不行，基本不用；濕拌處理，將瀝青結(jié)合料加入烘干集料之前，先將橡膠屑與基質(zhì)瀝青摻和在一起的橡膠瀝青結(jié)合料生產(chǎn)方法，不僅采用這種工藝生產(chǎn)的橡膠瀝青保留時間比較長，而且瀝青材料的粘度更高，質(zhì)量更好，應用效果更廣泛。橡膠瀝青從作用機理分成橡膠改性瀝青和瀝青-橡膠，橡膠改性瀝青最本質(zhì)的特征是絕大部分橡膠屑都已消融在熱瀝青中而成為一種均質(zhì)的結(jié)合材料；瀝青-橡膠最本質(zhì)的特征是非均質(zhì)的兩相材料，橡膠顆粒雖然有一部分融溶在瀝青中但仍然保持著固體顆粒的核心[1]。

2 橡膠瀝青混合料配合比的設計[2]

2.1 對原材料的選擇

由于橡膠瀝青混合料攤鋪在瀝青中上面層，對于原材料的選擇一定要慎重，集料從密度、吸水量、粒形、級配、粘附性等指標通過比選確定；礦粉從細度、含水率、親水系數(shù)、塑性指數(shù)等指標通過比選確定；橡膠瀝青主要通過試驗驗證質(zhì)量最終確定。

2.2 橡膠瀝青混合料配合比設計

配合比設計分為目標配合比、生產(chǎn)配合比、生產(chǎn)配合比驗證三個階段。通過配合比設計，能夠確定瀝青混合料所用的材料品種、礦料級配和最佳瀝青用量。

2.2.1 目標配合比設計

一是根據(jù)規(guī)范要求的礦料級配范圍，對工程實際使用的各種礦質(zhì)材料進行計算，確定符合級配要求的各礦料用量比例；二是進行馬歇爾試驗，依據(jù)各項馬歇爾指標（包含路用性能指標），確定礦料級配和最佳瀝青用量，由此提供拌合樓冷料倉的上料比例和瀝青用量。

設計步驟：

①初步確定各檔料的比例（通過對每檔料的篩分，根據(jù)設計或規(guī)范級配進行級配合成，分粗、中、細三個級配）。②根據(jù)各檔料的密度計算三個合成級配的密度。③預估油石比。④根據(jù)預估油石比對三種級配進行馬歇爾試驗，在試驗過程中控制好溫度、裝料的均勻度。⑤通過馬歇爾試驗得出各種體積指標（空隙率、礦料間隙率、飽和度）和強度指標（穩(wěn)定度、流值）來優(yōu)選一組級配。⑥最佳油石比確定：根據(jù)優(yōu)先的級配、預估的油石比±0.5、±1.0%（假如AC-20預估油石比為4.2%，確定五組油石比為3.2%、3.7%、4.2%、4.7%、 5.2%），一組級配做5個油石比，通過馬歇爾試驗確定最佳油石比。⑦配合比設計檢驗：性能試驗（車轍試驗、浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗、滲水試驗、謝倫堡析漏試驗、肯塔堡飛散試驗），如果不符合要求，必須更換材料或重新進行配合比設計。

2.2.2 生產(chǎn)配合比

以目標配合比設計的級配曲線作為指導，對二次篩分后的礦料重新進行礦料比例設計，確定各熱料倉的用料比例和生產(chǎn)配比的最佳瀝青用量，供拌和樓控制室使用。

對熱料倉各種規(guī)格礦料進行篩分（并按不同規(guī)格、不同粒徑分別存放），分別測定其毛體積相對密度和表觀相對密度（礦粉和瀝青采用目標配合比設計時的測定值）。

根據(jù)各種礦料篩分結(jié)果，按照規(guī)范要求進行礦料組成設計，其級配曲線力求接近目標配合比設計曲線，確定各熱料倉用量比例。

取目標配合比最佳瀝青用量±0.3%三個瀝青用量進行馬歇爾試驗，在試驗室內(nèi)拌和制作試件，配料時要求按不同規(guī)格、逐級進行稱量配制。

根據(jù)馬歇爾試驗結(jié)果確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量和礦料級配，如果有部分馬歇爾指標不能符合規(guī)范要求的話則應重新調(diào)整級配、重新設計。

如最佳瀝青用量和目標配合比最佳瀝青用量相差較大，則需用生產(chǎn)配合比確定的最佳瀝青用量制件，進行性能試驗（浸水馬歇爾試驗和車轍試驗等）。

2.2.3 生產(chǎn)配合比驗證

通過試拌、試驗段驗證其各項指標，由此確定生產(chǎn)用的標準配合比。該配合比將作為生產(chǎn)控制的依據(jù)和質(zhì)量檢驗的標準。試驗段一通過儀器檢驗，二通過攤鋪效果（粗細程度、有沒有離析現(xiàn)象、滲水情況），碾壓后取芯檢查密實度和粗細程度。通過不斷優(yōu)化既保證工程質(zhì)量又節(jié)約成本。

2.2.4 配合比設計注意的問題

設計過程中特別強調(diào)基礎性數(shù)據(jù)準確性，原材料（混合料）的取樣、篩分；溫度控制、密度。如果這四個基礎性數(shù)據(jù)有一個環(huán)節(jié)不準確，可能導致整個設計失真，配合比無效。

考慮到橡膠瀝青中有橡膠屑，測定最佳瀝青用量時，用三氯乙烯清洗混合料將部分橡膠屑殘留在集料中導致最佳瀝青用量不準確，在這種情況下，要善于總結(jié)，通過多組試驗，找出一條標準的曲線圖（見圖1），為后續(xù)指導施工。

3 橡膠瀝青混合料施工質(zhì)量控制要點

橡膠瀝青與普通瀝青路面施工要求更高，為了保證工程質(zhì)量，提高使用壽命，瀝青混合料施工從原材料進場到成品保護，每一個環(huán)節(jié)加強質(zhì)量管理。

第一是要建立健全質(zhì)量控制管理組織體系，制定完善的管理職責，要對參與施工的員工進行技術交底，做到心中有數(shù)，是保證工程質(zhì)量的提前；第二通過監(jiān)控系統(tǒng)，讓施工的每一個環(huán)節(jié)及時掌控，發(fā)現(xiàn)問題及時解決；第三后場控制原材料質(zhì)量、拌和溫度、拌和的均勻度、有無花白現(xiàn)象、混合料運輸，前場控制攤鋪速度、攤鋪溫度、碾壓遍數(shù)、碾壓溫度、施工縫的處理、平整度、成品保護。

4 結(jié)語

本文闡述橡膠瀝青的生產(chǎn)工藝，通過對橡膠瀝青的配合比設計深刻認識到取樣、篩分、溫度、密度四個基礎性數(shù)據(jù)影響配合比設計，而混合料拌和、溫度、碾壓、平整度、接縫處理是影響施工質(zhì)量關鍵控制要點。

參考文獻

[1]橡膠瀝青路面積水應用手冊[M].人民交通出版社，2004.

[2]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規(guī)范[M].人民交通出版社，北京：2004.endprint