抑冰瀝青路面施工要點及成本控制要素研究

施竹青，劉 洋，李 明，李寧寧，王戰偉

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710018)

橡膠顆粒瀝青抑冰路面是上個世紀60年代由瑞典道路研究所提出，是將橡膠作為骨料直接摻入瀝青混合料中，鋪筑路面。橡膠抑冰路面可以提高路面的變形能力，改善路面的冰雪粘結狀態，抑制道路結冰。同時，加入橡膠顆粒后，使路面韌性提升，不容易被破壞，不僅能吸收路面噪音，還比普通瀝青公路耐磨性、抗滑性更強。此外，橡膠瀝青抑冰路面可以消耗大量的廢舊橡膠材料，實現資源的再利用，符合我國可持續發展理念。

1 冰雪對路面的危害

在冬季，高速公路和城市道路經常會受到冰雪危害，尤其是我國北方地區，在冬季氣溫可以達到零下30 ℃以下，路面結冰現象非常普遍。路面結冰或積雪，會極大降低路面的附著系數(干燥路面附著系數為0.6，雪路為0.2，冰路為0.15)，導致過往車輛輪胎打滑、剎車制動距離增長，甚至是力矩無法傳導至地面，導致車輛無法剎車或轉向，給行車安全帶來嚴重危害。

2 抑冰瀝青路面的原理

瀝青路面骨料中摻入橡膠顆粒，會使路表面的集料周圍分布大量的橡膠顆粒。由于存在橡膠顆粒，路面結冰時會不均勻，這就導致結冰的整體強度會降低。再加上橡膠顆粒與集料之間較大的剛度差異影響，當車輛行駛過路面、對路面施加動載荷時，橡膠顆粒處由于彈性形變能力較強會發生較大的形變，集料處的剛性較強會幾乎不發生形變，疊加后導致結冰層受力不均勻，因此在橡膠顆粒與集料之間的位置處會發生應力集中現象，此處冰層是非常容易破壞的，而且，橡膠顆粒會降低路面與冰層之間的粘附性，使得結冰很容易被清除。

此外，橡膠顆粒還可以生熱融雪，一方面，橡膠顆粒彈性形變過程會產生機械能的滯后損失，從而轉化為熱量；另一方面，橡膠是一種高分子材料，因此在受動載荷作用時，其內部分子鏈之間纏繞、摩擦、振動，從而產生熱量，橡膠散熱性能不好，因此溫度會上升，有利融雪。

3 抑冰瀝青路面施工要點

3.1 混合料配比、拌合要點

對于橡膠顆粒瀝青混合料來說，在同等用料情況下，橡膠顆粒體積是礦料的2～3倍，這是因為橡膠的密度較小。同時，橡膠的彈性形變能力強，剛性低，因此橡膠顆粒的摻入會極大改變混合料的力學性能和結構，因此橡膠顆粒的用量控制是混合料制備的要點之一，根據路面對混合料的性能要求，應選取立方體、硬度以及彈性模量大的橡膠顆粒，具體的要求是：橡膠顆粒密度小于1.2 g/cm3，含水量小于0.8%，金屬含量小于0.01%%，纖維含量小于0.8%，灰分小于8%，丙酮抽出物大于22%，炭黑含量大于28%，橡膠烴含量大于42%，邵爾A型硬度大于55°，細長扁平顆粒含量小于10%。橡膠顆粒的摻加量1.2%。

此外，礦料配合比和最佳石油比約為6.2%，纖維摻量0.3%，此時混合料的各項性能符合設計要求。根據對配合比的相關研究，可以得出瀝青混合料礦料級配為：1～18 mm∶6～11 mm∶4～6 mm∶0～4 mm∶礦粉∶橡膠顆粒∶纖維=43%∶32%∶3%∶12%∶10%∶1.2%∶0.3%。

對于混合料的拌合，應注意橡膠與瀝青之間的反應會隨著溫度提高而增強，高溫會使強化橡膠表面的碳化作用，從而使橡膠顆粒、瀝青、其他集料之間的粘結性能增強，由此可見溫度是混合料拌合時應注意的要點。根據實驗顯示，瀝青加熱溫度應控制在165～175 ℃之間，礦料加熱溫度比瀝青加熱溫度高10～20 ℃，出廠時混合料溫度應在175～185 ℃之間。

3.2 混合料攤鋪要點

首先，保障混合料的運輸。應維持混合料溫度，并保證其不發生離析。一方面要保證運輸車輛的運載能力，做好車輛的清潔、防粘工作；另一方面，確保混合料不會形成錐型料堆，導致混合料離析，同時減少運輸過程中急停、急剎現象。

其次，保障混合料的攤鋪。中、上面層攤鋪時要撒布粘層瀝青，確保各層粘結。此外，攤鋪時注意溫度，低溫時不能進行攤鋪，要保證攤鋪連續、勻速，不能隨意改變攤鋪速度。

3.3 混合料壓實要點

由于混合料中摻入了橡膠顆粒，高溫攤鋪過程中橡膠顆粒的粘性較大，利用普通的碾壓工藝無法解決碾壓后路面橡膠粒回彈的問題，因此，橡膠瀝青混合料壓實要有一定調整。首先要遵循“緊跟慢壓、先邊后中、高頻低幅、勻速少水”的碾壓工藝原則。

碾壓應采用鋼輪振動壓路機，不宜使用膠輪壓路機，容易帶出混合料中的橡膠顆粒。壓路機前進后退視為一次碾壓，碾壓采用1/2錯輪。壓路機應先行駛，再開振動，停止時也應先關振動。

針對橡膠顆粒回彈的特性，應在保證薄弱部分壓實的同時，適當增加碾壓次數。同時，要注意碾壓過程中，環境溫度不能超過70 ℃。具體的技術規范要求，應參考《公路瀝青路面施工技術規范》和《橡膠瀝青及混合料設計施工技術指南》中的施工相關要求。

4 抑冰瀝青路面施工的成本控制要素

對于抑冰瀝青路面施工的成本控制來說，應遵循兩個原則：合理效益原則和全面性原則。一方面，保證工程的合理經濟效益最優，另一方面，保證各類社會資源的合理投入。

4.1 原材料的管理

原材料成本占總成本較大比重，結合混合料的配合比，選取最優原材料，包括瀝青、碎石、橡膠顆粒等，進行綜合成本控制。對于原材料成本控制，要針對具體項目的設計要求來進行。在滿足技術指標要求的前提下，選取產量穩定、運距經濟、綜合成本較低的原材料。配合比設計應結合工程實際，做好目標配合比、生產配合比及生產配合比的驗證工作，通過對比試驗確定最佳配合比，減少性能溢出，從而節約成本。

4.2 機械設備管理

路面工程施工需投入大量大型機械設備，施工前應做好機械設備策劃，按照機械設備能力、項目的規模、建設工期要求等制定合理的機械設備配置計劃，并組織實施。過程中控制好機械設備管、用、養、修、算工作，提高機械設備的完好率和利用率，降低機械設備使用成本；根據施工組織設計合理規劃大型設備使用時間，對于大型拌合站、攤鋪設備以及壓路機等道路施工設備，其使用費用較高，應根據施工順序進行設備的總用調配，防止設備閑置增加成本。

4.3 施工過程管理

合理優化施工組織設計，做好施工進度規劃及過程進度控制，從而使施工有序開展，減少各工序間的時間間隔，確保高效銜接，避免窩工、怠工，造成的“工、料、機”成本浪費；施工過程應嚴格控制油石比和礦料級配，嚴控施工質量，確保從拌合、運輸、攤鋪、碾壓、養生各環節不出現返工，以及質量缺陷造成的成本浪費；加強現場標識標牌、周轉材料、模板等的日常管理，確保維護、保養到位，合理延長使用壽命、再生利用節約成本。

5 結束語

綜上所述，抑冰橡膠顆粒瀝青路面不僅可以有效抑冰，同時具有較好的路用性能。應加強提升施工工效、提高工程質量、提高廢舊橡膠的回收再利用水平等方面進行深入研究，具有顯著的社會效益，值得推廣。