路面維修中膠粉改性瀝青混凝土的應用與分析

趙愛霞 新鄉萬興路橋有限責任公司

改革開放40 多年，我國公路建設事業發展迅速，作為國民經濟發展的基礎設施工程，公路建設發展擴大了出行半徑，方便了人們的出行，極大地提高了人們的生活水平。眾所周知，我國是一個橡膠生產大國，隨著工業化水平的不斷提升，廢舊橡膠制品越來越多，焚燒、填埋是最傳統的處理方法，但是此類方法不僅降解難度大，還會造成土壤環境污染問題，目前如何處理這些廢舊橡膠已成為一大難題。將橡膠制品加工后用于筑路施工，不僅有助于增強路面使用性能，還能大幅減少瀝青用量，提高路面施工質量。

一、膠粉改性瀝青混合料配合比設計

為了解膠粉改性瀝青混合料的性能特點，本文AC-16 型橡膠粉改性瀝青混合料為研究對象，對其原材料選擇及配合比設計進行分析。

（一）原材料選擇

瀝青：瀝青是橡膠粉改性瀝青的主要組成材料，要求其各項技術指標均能滿足規范要求，經檢驗，所檢測樣品材料瀝青主要技術指標試驗結果如表1 所示。由此可見，瀝青材料可滿足規范要求。

粗集料：采用2 種不同粒徑的玄武巖作為粗集料，分別為3～5mm、10～20mmm，保證其各項技術指標均滿足規范要求。

細集料：采用小粒徑玄武巖作為細集料，為0～3mm，保證各項技術指標均可滿足規范要求。

礦粉：采用石灰巖礦粉作為礦粉材料，保證各項技術指標均可滿足施工要求。

表1 瀝青主要技術指標檢測結果

（二）配合比設計

（1）級配組成

根據AC-16 型橡膠粉改性瀝青混合料的礦料級配范圍進行級配組成的確定，并進行礦料級配曲線圖繪制。最終合成級配各規格礦料通過率為0.075 篩孔通過率為6.7%，0.15 篩孔通過率為8.3%，0.3 篩孔通過率為13.7%，0.6 篩孔通過率為18.3%，1.18 篩孔通過率為24.4%，2.36 篩孔通過率為35.7%，4.75 篩孔通過率為45.3%，9.5 篩孔通過率為70.7%，13.2 篩孔通過率為88.4%，16 篩孔通過率為97.4%，19 篩孔通過率為100%，合成設計級配在規范級配控制上下限范圍內，可滿足設計要求。

（2）油石比及配合比設計

通過馬歇爾試件成型法確定AC-16 型橡膠粉改性瀝青混合料配合比設計的油石比。在此試驗中，需做好混合料溫度控制工作，以190℃為拌和溫度，并在170～185℃控制成型溫度。

按照試驗規定，選擇不同油石比進行對比分析，分別為4.6%、5.0%、5.4%、5.8%。

第一，當油石比為4.6%時，混合料最大理論相對密度為2.719，表干法毛體積相對密度為2.599，穩定系數GSI 為1.01，安全系數GSF 為1.30。

第二，當油石比為5.0%時，混合料最大理論相對密度為2.707，表干法毛體積相對密度為2.628，穩定系數GSI 為1.01，安全系數GSF 為1.33。

第三，當油石比為5.4%時，混合料最大理論相對密度為2.695，表干法毛體積相對密度為2.636，穩定系數GSI 為1.08，安全系數GSF 為1.30。

第四，當油石比為5.8%時，混合料最大理論相對密度為2.683，表干法毛體積相對密度為2.647，穩定系數GSI 為1.17，安全系數GSF 為1.26。

由此可知，穩定系數主要用于判斷瀝青混合料是否會出現塑性變形過大現象，根據檢測發現，隨著石油比的不斷增大，GSI 值隨之增加。當石油比在5.0%以上時，GSI增幅較大，說明混合料瀝青用量過多，已出現較大塑性變形情況。GSF 為瀝青混合料抗剪強度的評價參數，隨著油石比的不斷增大，GSF 值隨之下降。當油石比為5.0%時，GSF 值最大。經多方考慮，最終確定5.0%為AC-16 型橡膠粉改性瀝青混合料最佳油石比。最終確定目標配合比設計如表2所示。

表2 配合比設計結果

二、膠粉改性瀝青混合料性能檢驗分析

（一）水穩定性檢驗

相比普通改性瀝青混合料，橡膠粉改性瀝青混合料的水穩定性良好，本工程采用浸水馬歇爾試驗，所得結果為殘留穩定度檢測結果為96.3%，可滿足規范（≥85%）要求；凍融劈裂強度比檢測結果為94.5%，可滿足規范（≥75%）要求。并做瀝青和石料粘附性試驗，檢驗結果為7 級，可滿足規范（≥5 級）要求。說明在最佳油石比條件下，橡膠粉改性瀝青混合料的水穩定性良好。

（二）車轍試驗

動穩定度是研究車轍變形的指標，通過車轍試驗進行分析。試驗條件為60℃試驗溫度，0.7MPa 為輪壓。在最佳石油比5.0%條件下，檢測動穩定度為5900 次/mm，可滿足規范（≥2800 次/mm）要求；變異系數檢驗結果為8.2%，可滿足規范（≤20%）要求。說明橡膠粉改性瀝青混合料的抗車轍性能良好。

（三）滲水試驗

為檢驗橡膠粉改性瀝青混合料的滲水性能，本文進行了滲水試驗。所測結果8.7ml/min，可滿足規范（≤120 ml/min）要求，說明橡膠粉改性瀝青混合料抗滲水能力較強。

三、工程概況

某公路工程為兩省交通要道，建成通車多年，交通量日益增長，重載交通比例不斷增加，在行車荷載和自然因素的長期作用下，部分路面服務能力下降，路面損壞情況嚴重，主要病害包括裂縫、車轍、坑槽等。為恢復路面服務能力，提高通行能力，決定鋪筑橡膠粉改性瀝青混合料路面，9cm 厚，為 4cmAC-16 橡膠粉改性瀝青混合料（上面層）+5cmAC-20 橡膠粉改性瀝青混合料（下面層）。

四、施工工藝流程

（一）拌和

按照配合比設計，做好瀝青混合料拌和施工。拌和前，應對瀝青、礦料等材料的加熱溫度進行詳細檢查，保證滿足規范要求。出料前還要做好試拌工作，待確定質量合格后，才能用于施工。同時，拌和期間要根據規定，合理控制拌和溫度、時間及含水量，避免出現材料離析、花白等情況。拌和溫度也是此次施工的重點，一般來講，可在180℃以上控制橡膠粉改性瀝青加熱溫度，存儲溫度不得低于100℃。

（二）運輸

在溫度滿足設計要求的基礎上，為保證橡膠粉改性瀝青混合料施工質量，需要合理控制運距。為避免材料粘黏車廂，需將適量隔離劑均勻涂抹到運輸車廂內四周和底部。裝料時，可采用移動式裝料法，一般分三次完成，避免材料離析。攤鋪能力和運輸能力相比，運輸能力應略多一些，保證在攤鋪機前等待車輛達到3 輛左右，從而確保連續不間斷攤鋪施工。為達到保溫、保濕的效果，可將雙層帆布覆蓋于車頂。

（三）攤鋪

攤鋪前，需保證施工面干凈、無污染，且保持干燥。卸料時，需做混合料溫度測定，若不滿足規范要求，則不得使用。可按照普通瀝青混合料攤鋪法進行此次攤鋪施工，根據設計要求，攤鋪前，先調整好熨平板高度進行預熱施工，預熱溫度不得低于100℃。按照梯隊作業法采用2 臺不同攤鋪機進行施工，安全距離控制在10m 左右，攤鋪速度不宜過快，可控制在每分鐘1.5～2.0m 之間。橡膠粉改性瀝青混合料路面對施工溫度要求較高，若遇到降雨或施工當天氣溫在15℃以下，則需快速碾壓混合料，若無法保證碾壓質量，則不得進行混合料攤鋪。

（四）碾壓

攤鋪施工后，需及時進行路面碾壓，碾壓一般分為3 個階段，應嚴格按照相關原則合理確定壓實設備、碾壓速度、遍數等參數。初壓時采用振動壓路機進行2～3 遍碾壓，碾壓速度為2～4km/h。復壓時先通過振動壓路機進行2～3 遍碾壓施工，再通過膠輪壓路機進行2～3 遍碾壓，碾壓速度為3～5km/h。終壓是為了消除明顯輪跡，因此，碾壓遍數為3～4 遍，碾壓速度控制在3～4km/h 即可。

五、結束語

綜上所述，隨著科學技術的不斷進步，廢舊橡膠制品越來越多，將橡膠粉摻加到瀝青混合料內，可以改善普通改性瀝青路面力學性能，減少瀝青材料用量，將其鋪筑于路面，還能起到降噪的效果。因此，路面維修施工中合理應用橡膠粉改性瀝青混凝土材料，可有效提升工程質量，實現公路事業持續、健康發展。