廢胎膠粉瀝青路面實體工程配合比設計及應用研究

李旸

（湖南聯智橋隧技術有限公司 湖南長沙 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，逐漸發揮了其優勢，被越來越多的企業運用。我國交通行業復雜，不同區域環境、材料因素等影響也使得橡膠改性瀝青技術研究發展具有一定的困難性，因此，結合當前的技術進行不斷的研究實踐是膠粉改性瀝青混合料技術發展的趨勢。廢舊輪胎膠粉是膠粉改性瀝青結合料技術發展的重要選擇。一方面減少了廢舊輪胎的“黑色”污染，另一方面又通過合適的工藝研究和瀝青材料的混合運用，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。廢舊輪胎運用到瀝青路面具有很強的推廣性，但是基于不同廢舊輪胎種類和不同技術指標要求，進行廢舊輪胎膠粉改性瀝青下的技術指標研究和應用變得尤為重要[1～3]。本文即從已有的廢舊輪胎膠粉瀝青的特點和應用現狀出發，借鑒已有的成果，對廢舊輪胎膠粉瀝青混合料的特性進行分析探索，以及通過合理的試驗和分析找出最優的廢舊輪胎膠粉瀝青結合料的配合比、制備工藝，并進行工程實例的運用，為后期廢舊輪胎的工程運用提供指導作用。

2 廢胎膠粉瀝青路面實體工程配合比設計

2.1 礦料試驗結果

碎石主要利用本地材料，礦料的主要規格：A料（15～9.5mm）、B料（9.5～4.75mm）、機制砂（2.36～0mm），礦粉以及機制砂是由瀝青拌合站進行加工和生產。礦粉同消石灰在廢胎膠粉瀝青結合料中的摻配比例為70：30。每種集料的技術指標檢測結果都能滿足相應的規范的要求。

2.2 初始級配的選擇

根據已有的設計和工程經驗，采用間斷型級配。具體的級配設計步驟如下[4]。

（1）預先設計三種類型級配，三種級配分別位于設計規范的上、中、下的范圍以內，具體見表1。

（2）選擇6.5%的油石比，通過馬歇爾試驗的確定相應的體積指標，最終獲得所需要的級配類型。

馬歇爾體積指標試驗結果見表2。

根據表2試驗結果可知，級配1的所有的指標都滿足相應的規范要求，能夠較好的形成瀝青混合料的骨架。但是級配2和級配3由于其空隙率相對來說較小，若為形成合適的骨架結構則需要更多的材料進行支撐，才可以讓穩定性高一點，通過對比，最終的設計級配采用級配1。

表1 初擬的三種級配

表2 廢胎膠粉瀝青結合料混合料馬歇爾試驗結果

（3）最佳瀝青用量的確定

對級配1進行馬歇爾試驗，油石比分別采用5.7%、6.2%、6.5%、6.9%、7.3%，試驗結果如表3所示。從表3可知，采用6.5%的油石比進行配合比設計時達到4.5%的空隙率，效果最佳。

表3 不同油石比下馬歇爾試驗結果

3 廢胎膠粉瀝青路面實體工程中的應用

3.1 工程概況

某重要路段改擴建路段的合同段為XT-M01，改擴建的路線總長為24km，起止樁號為K0～K24，包含聶馮、呂小寨及涇陽三處互通，設計時速為120km/h，雙向八車道。改擴建工程采用5cmAR-AC-13C上面層+7cmAR-AC-20C下面層+12cmATB-25+36cm水泥穩定碎石+20cm水泥石灰穩定土，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→準備待鋪路面→運送橡膠瀝青混合料→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程中應保證一定的施工溫度，為保證壓實最終的質量，攤鋪機在施工過程中的中間停頓時間應控制在3～5min之間。廢胎膠粉瀝青混合料的攤鋪分初壓和復壓，初壓溫度在160～170℃，復壓溫度在 150～160℃。

橫向接縫的處理應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ABG 525的機械，現場采用的實際攤鋪速度為1.0m/min，攤鋪機夯錘設定為4.5級。采用的松鋪系數為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壓路機進行碾壓，最終獲得較大的壓實度。在壓路機的輪胎上為了防止粘輪應加洗衣粉水，同時裝備可調噴水量的噴水系統，以便盡可能保證溫度，減少鋪筑過程中的熱量損失。初壓后膠輪壓路機緊隨其后碾壓，膠輪應涂刷防黏劑，碾壓溫度控制應符合規范要求。

3.3 廢胎膠粉瀝青路面檢測

3.3.1 構造深度檢測

利用鋪砂法對廢胎膠粉瀝青路面進行構造深度的測試，為保證數據的準確性和連續性，進行了三次的連續觀測。通過測試結果可知，在大氣、溫度以及車輛荷載的共同作用下，構造深度的測試結果并沒有出現嚴重且明顯的衰減現象，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 路面摩擦系數檢測

路面摩擦系數采用擺式測定儀進行檢測，每個測點由5個單點組成，即需同種方法在同一測點處平行測定3次，3個測點均位于輪跡帶上，測點間距3～5m。以3次測定結果的平均值作為該測點的代表值（精確到1）。當路面溫度為t（℃）時，測得的擺值為BPN必須按式（1）換算成標準溫度20℃的擺值BPN20。

式中：BPN20——換算成標準溫度20℃時的擺式儀測定值；

BPNt——路面溫度t時測得的擺式儀測定值；

△BPN——溫度修正值按表4選定。

表4 溫度修正取值表

通過對廢胎膠粉瀝青混合料路面摩擦系數進行檢測，檢測結果如表5所示。

表5 瀝青路面摩擦系數檢測結果

試驗結果表明廢胎膠粉瀝青路面摩擦系數滿足規范要求，且優于一般的普通瀝青路面。

3.3.3 瀝青路面滲水系數檢測

利用路面滲水儀、水筒及大漏斗、秒表、防水膩子等其他的一些輔助設備進行瀝青路面滲水系數的檢測。具體檢測步驟如下：

準備工作：在準備檢測路段上選定5個測點并標定，再對路段進行清掃，保證路面干燥、整潔。將滲水儀置于道路表面的測試點上，并將滲水儀固定。

用漏斗從細管上端以盡快的速度注入試驗用有色水，并準備好秒表和記錄。當水面達600mm高度（即至溢水小孔）時停止加水。從開始加水到開始讀數一般應控制在60s以內。

當水達到預定水位后，即開動秒表，每30s記一次水位高度，直至3min為止。

通過按以上步驟在同一個檢測路段選擇5個測點測定滲水系數，取其平均值作為檢測結果。每1km作為一個檢測試驗段，每個試驗段選取5個點進行檢測，結果表明每個試驗段都不透水，滿足規范要求。

4 結語

本文主要結論如下：

（1）對廢胎膠粉瀝青混合料路面的實體工程配合比進行了設計，得出4.5%空隙率為最佳瀝青用量。

（2）對廢胎膠粉瀝青混合料路面面層的構造深度、摩擦系數和滲水進行了測定，滿足規范要求。