橡膠粉復(fù)合改性瀝青路面施工技術(shù)探究

文/黎國輝

1 前言

在公路瀝青路面施工過程中，橡膠粉改性瀝青屬于一種新型的復(fù)合型材料，在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)通過橡膠粉改性瀝青，提升瀝青路面結(jié)構(gòu)層質(zhì)量，延長瀝青路面的使用周期。因此，研究橡膠粉復(fù)合型瀝青路面施工技術(shù)，探尋出有效技術(shù)措施，對推動交通事業(yè)的發(fā)展有著積極作用。

2 橡膠粉改性瀝青原理與優(yōu)勢

2.1 原理

將廢舊輪胎破碎碾壓制作成膠粉，將膠粉添加到瀝青材料中，而后通過特定的設(shè)備，再經(jīng)過高溫處理，與相關(guān)添加劑的混合處理后形成聚合材料，即橡膠粉改性瀝青。橡膠粉改性瀝青材料在拌和下，充分吸收添加劑以及瀝青成分，該材料與常規(guī)的SBR、SBS 以及EVA 制作而成的改性瀝青相比優(yōu)勢突出。

2.2 優(yōu)勢

2．2．1 力學(xué)指標(biāo)性能

與SBS 改性瀝青相比，橡膠粉改性瀝青混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度低。同時，在相同荷載范圍下，橡膠粉改性瀝青混合料變形要強(qiáng)，具備的力學(xué)性指標(biāo)較大。

2．2．2 高溫穩(wěn)定性能

橡膠粉改性瀝青混合料由于是橡膠輪胎粉料結(jié)合而成，其自身的耐高溫性表現(xiàn)較為明顯。這主要是由于橡膠輪胎在制作的過程中，通過了高溫耐久性的測試，高溫穩(wěn)定性較強(qiáng)[1]。

2．2．3 抗疲勞性能

在特定的荷載環(huán)境與氣候條件中，橡膠粉改性瀝青的抗疲勞能力很強(qiáng)，能夠抵抗外界因素產(chǎn)生的影響，不會出現(xiàn)面層破裂等問題。

3 橡膠粉改性瀝青在我國使用現(xiàn)狀分析

對于膠粉改性瀝青的探索，從20 世紀(jì)80年代我國就進(jìn)行了相關(guān)研究，同時也出臺了很多文件，試驗鋪筑路段也較多。但是受限于破碎技術(shù)的應(yīng)用，只能生產(chǎn)粗顆粒膠粉。此類材料與瀝青的結(jié)合效果不高，很多實驗鋪筑的路段質(zhì)量效果一般。隨著我國膠粉加工技術(shù)的不斷優(yōu)化、發(fā)展，尤其是常溫法膠粉裝備以及膠粉改性瀝青裝備的研制成功，保障了膠粉改性瀝青生產(chǎn)效率。從最初的1994年起，我國引進(jìn)的膠粉改性瀝青專利技術(shù)分別在廣佛高速、北京機(jī)場高速以上海虹橋機(jī)場跑道的應(yīng)用，都得到了很好的效果。在2002年到2012年分別在廣東、天津、北京、上海等區(qū)域都開展的實驗路段，同時制定了膠粉改性瀝青的地方標(biāo)準(zhǔn)，最為顯著的項目是1998年鋪設(shè)的寧漢大橋試驗路段，截至2015年還未出現(xiàn)維修的情況。至今，很多地區(qū)都開展應(yīng)用了橡膠粉改性瀝青進(jìn)行路面施工，此類材料技術(shù)的應(yīng)用取得的效果非常顯著。

4 項目實例

某公路工程A 標(biāo)段全長5km，由于該工程屬于路面翻修工程，在施工過程中，通過項目考察后，決定采用改性瀝青AC－13C 材料（廢舊輪胎）進(jìn)行鋪設(shè)，該工程的施工取得了良好效果。

5 橡膠粉改性瀝青的施工工藝

在橡膠粉復(fù)合改性瀝青路面施工技術(shù)應(yīng)用的過程中，做好材料的運(yùn)輸及攤鋪壓實工作，是非常關(guān)鍵的一項內(nèi)容。因此，在該技術(shù)應(yīng)用的過程中，需要按照以下的要求進(jìn)行施工。

5.1 混合料的運(yùn)輸

在混合料運(yùn)輸之前，使用溫度計對混合料的溫度進(jìn)行測量，溫度測量時深度控制在15cm；材料裝車時，先裝兩端再裝中間，減少裝料離析問題的出現(xiàn)。同時，在瀝青混合料運(yùn)輸時，需要對車輛的攪拌及攤鋪能力進(jìn)行檢查，按照工程的施工及攤鋪要求合理安排運(yùn)輸車輛。一般來說，橡膠瀝青的溫度較高，在運(yùn)輸時要使用阻燃布進(jìn)行覆蓋，減少瀝青掉落引起的安全與環(huán)境問題[2]。

5.2 混合料的攤鋪

運(yùn)輸車到達(dá)施工現(xiàn)場，在卸料時運(yùn)輸車需要在攤鋪機(jī)前方10～30cm 的位置停止，卸料時按照攤鋪機(jī)的位置進(jìn)行卸料。在該工程中，攤鋪機(jī)主要采用2 臺攤鋪機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，攤鋪機(jī)配合間距控制在10m范圍內(nèi)，機(jī)械之間預(yù)留20～40cm 的搭接空隙。為了切實提升橡膠材料的均勻性，需要按照施工人員對攤鋪設(shè)備的行駛軌跡進(jìn)行控制，保證材料的攤鋪質(zhì)量滿足施工要求。針對螺旋布料器中的混合料高度，需要其比螺旋布料器的位置要高一些，采用熨平板進(jìn)行材料處理。在材料攤鋪施工的過程中，為了提高連續(xù)性，不可中途停機(jī)，同時，還需要控制攤鋪的溫度。

5.3 混合料的壓實

對于橡膠粉改性瀝青混合料的碾壓工序來說，其施工方式與SMA混合料工藝基本一致。但是由于瀝青用量大，為了減少出現(xiàn)輪胎粘結(jié)以及泛油的情況出現(xiàn)，在該工程中不采用膠輪壓路機(jī)，而是采用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行材料壓實。在碾壓過程中，使用的是全寬范圍攤鋪機(jī)2 臺壓路機(jī)同步作業(yè)，在具體壓實操作時靜壓一遍，振動壓實5 遍結(jié)合收面壓實的方式進(jìn)行作業(yè)。在壓實環(huán)節(jié)，專門的人員要記錄施工碾壓次數(shù)，對壓實效果進(jìn)行跟蹤，保證碾壓效果達(dá)到規(guī)范要求。

在該工程施工過程中，對碾壓環(huán)節(jié)的壓路機(jī)灑水量與時間進(jìn)行控制，減少因灑水過快導(dǎo)致材料溫度降低的可能。碾壓溫度與粘結(jié)度存在的比例關(guān)系是對應(yīng)的，即溫度越高，粘度就越大，橡膠粉改性瀝青混合料施工溫度見表1[3]。

表1 橡膠粉改性瀝青混合料施工溫度（℃）

在碾壓施工階段，為了保證材料的溫度處于正常范圍內(nèi)，當(dāng)完成一遍碾壓施工后，壓路機(jī)需要按照攤鋪機(jī)的方向移動一定的距離，這主要是通過設(shè)備的移動，減少橫斷面更換出現(xiàn)壓痕的現(xiàn)象。一般來說，在道路變更的過程中，需要在常溫路段進(jìn)行移動，減少施工質(zhì)量問題的出現(xiàn)。在新鋪筑的路面中，壓路機(jī)不可調(diào)頭、不可轉(zhuǎn)向、不可突然剎車。當(dāng)耐壓施工完畢后，需要等到路面溫度到達(dá)常溫要求后，方可開放交通。

5.4 接縫處理

縱向施工縫。在施工過程中，需要采用熱接縫的方式進(jìn)行施工，該過程需要控制攤鋪機(jī)相互之間的距離為10m 左右，使其平板處于相同的水平。同時，攤鋪搭接寬度處于相應(yīng)范圍時，需要按照搭接位置攤鋪的方式進(jìn)行混合料的回推，從而形成一個凸面。在施工中，若搭接橡膠材料過多，則需要使用平鏟進(jìn)行推平，將多余的材料刮平，然后進(jìn)行下一道施工工序。

橫向施工縫。在橫向施工縫的過程中，其多數(shù)應(yīng)用于平接縫施工區(qū)域中，該技術(shù)的應(yīng)用需要在當(dāng)天完成。在橫向施工縫隙處理的過程中，需要對表面進(jìn)行清潔，再進(jìn)行縫隙切割，當(dāng)切割完成后需在相應(yīng)位置攤鋪一層新的橡膠混合料。一般情況下，在橫向接縫施工時，需要在施工前后涂刷一層瀝青，保證兩個位置的粘合性得到有效提升。還要在攤鋪前加熱熨平板[4]。

在橫向接縫處理過程中，需要對縫隙進(jìn)行清理，再對攤鋪的混合料的厚度進(jìn)行檢查。在新鋪混合料縫隙清理時，不能過于用力進(jìn)行清理。同時在，碾壓的過程中，需要采用垂直方式按照接縫位置進(jìn)行施工，在路面工程區(qū)域位置設(shè)定相應(yīng)的土工布或者帆布，長度視壓路機(jī)與碾壓機(jī)的施工區(qū)域要求為準(zhǔn)。另外，當(dāng)施工現(xiàn)場限制或是相鄰車道影響不能中斷交通時，可以按照縱向碾壓的方式進(jìn)行操作，在施工時不可在接縫的位置進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。

5.5 施工質(zhì)量檢測

在橡膠粉復(fù)合改性瀝青路面施工的過程中，做好施工質(zhì)量檢測工作，有助于提高整體工程的質(zhì)量。因此，在施工檢測時，需要按照以下要求進(jìn)行。

5．5．1 當(dāng)瀝青路面成型后，需要對其外觀進(jìn)行全面檢查，查看路面鋪筑的外觀均勻性是否達(dá)到施工要求，同時查看瀝青是否有無泛油等情況出現(xiàn)；在質(zhì)量檢測的過程中，需要采用鋪砂法進(jìn)行檢測，該工程檢測后瀝青的構(gòu)造密度值在1．21cm 左右，達(dá)到了路面抗滑性能的要求；采用擺式摩擦儀對路面進(jìn)行檢測，通過擺式摩擦儀的擺定值分析可知，該工程擺定值為72，該數(shù)值表明了抗化性要求效果非常好。

5．5．2 按照該工程情況，采用隨機(jī)的方式對施工現(xiàn)場路段的4 個位置進(jìn)行隨機(jī)取樣，對路面的厚度、壓實度進(jìn)行檢查。檢測結(jié)果為：路面壓實之后的厚度為4．1cm，壓實強(qiáng)度為98．5%，達(dá)到了施工規(guī)范的要求。

5．5．3 該工程項目還進(jìn)行了滲水測試。測試可知，該工程的路面結(jié)構(gòu)滲水系數(shù)很小，基本處于47mL／min范圍內(nèi)（參考值為50mL／min）。該結(jié)果表示，該路面工程的抗水滲透效果非常好。

5．5．4 在平整度檢測環(huán)節(jié)，主要采用連續(xù)平整度儀測定。結(jié)果顯示，該路面工程的平整度為0．67（參考值為0．8），該指標(biāo)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求，這表明施工控制效果好。

6 橡膠粉改性瀝青發(fā)展前景

在固體環(huán)境污染物中，廢舊輪胎是非常難以處理的品種，通過將其破碎成粉在添加瀝青后形成的橡膠改性瀝青使其具備環(huán)保性，是實現(xiàn)廢物利用的有效路徑。

隨著各方面的發(fā)展我國已成為世界上發(fā)展最快的國家之一。高速公路建設(shè)里程位居世界第二位，但是從公路建設(shè)質(zhì)量等方面看來，我們的技術(shù)、質(zhì)量與發(fā)達(dá)國家相比還是比較落后的。根據(jù)相關(guān)分析可知，我國每年公路建設(shè)消耗的瀝青為200 萬～300 萬t，這還不包含公路維修工程的使用量[5]。所以，面對如此龐大的消耗量，我國不得不每年將大量的SBS 該性瀝青用于公路工程的建設(shè)。而這些問題也是公路項目建設(shè)資金問題的一方面。

從另外角度分析，當(dāng)前我國已經(jīng)成為全球橡膠消費(fèi)以及橡膠進(jìn)口的大國。在橡膠消費(fèi)領(lǐng)域中，我國將70%的橡膠材料用于輪胎的生產(chǎn)，出現(xiàn)廢舊輪胎的數(shù)量也在不斷增加。在2020年，我國的橡膠輪胎已經(jīng)超越了一億條，持續(xù)以12%的速度增加。預(yù)計2030年，輪胎的生產(chǎn)可達(dá)2．21 億條。因此，在實踐過程中，通過將廢舊輪胎加工為橡膠粉，再拌和改性瀝青應(yīng)用到公路工程建設(shè)中，已成為公認(rèn)的無公害化資源處理路徑。

對廢舊輪胎的回收利用進(jìn)行重視，按照變廢為寶的方案要求，不斷彌補(bǔ)橡膠資源短缺的現(xiàn)象。由此可預(yù)計，在未來公路行業(yè)發(fā)展的過程中，通過廢舊輪胎加工成橡膠粉的方式是必然發(fā)展選擇，具備廣闊的發(fā)展空間，相信在未來的發(fā)展中，橡膠粉改性瀝青的應(yīng)用會占據(jù)整個市場。

7 結(jié)語

在公路工程施工的過程中，橡膠粉改性瀝青作為一種新型的改性瀝青，具備很多優(yōu)勢。通過橡膠粉改性瀝青的應(yīng)用，能夠提升路面工程的承載力與使用壽命。同時，廢舊輪胎通過橡膠粉改性瀝青的應(yīng)用實現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)的要求。因此，在往后的研究中，需要加大力度對橡膠粉改性瀝青材料的應(yīng)用進(jìn)行研究，保證橡膠粉改性瀝青的應(yīng)用更加具備環(huán)保性，從而提升我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展。