膠粉改性瀝青技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用

張志剛

（山西交控臨浮高速公路有限公司，山西臨汾041000）

0 引言

在我國公路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景之下，對(duì)于瀝青材料的需求量不斷增大，瀝青路面建設(shè)數(shù)量日益增多。在瀝青路面投入使用一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)一些病害，常見的損壞問題是水損壞、低溫開裂等。因此，選擇合適的應(yīng)對(duì)措施極為重要，其中選擇新型瀝青混凝土膠結(jié)材料尤為關(guān)鍵。膠粉改性瀝青材料在生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，主要的材料是廢舊橡膠，通過一系列加工處理后形成質(zhì)量合格的膠結(jié)材料。這種材料在制作時(shí)會(huì)充分利用廢舊橡膠，環(huán)境污染問題得到改善，還能減少瀝青材料的使用量，所以成本比較低。由此可見，公路施工中應(yīng)充分利用膠粉改性瀝青技術(shù)，發(fā)揮出先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢，帶動(dòng)公路領(lǐng)域的發(fā)展。

1 公路采用膠粉改性瀝青的優(yōu)勢分析

經(jīng)過大量公路工程的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)分析，應(yīng)用普通瀝青混合料建設(shè)的公路路面，在投入使用后容易發(fā)生車轍、路面開裂等病害問題。膠粉改性瀝青材料中，膠粉材料的占比較多，可以實(shí)現(xiàn)普通瀝青材料的性能改變，提高公路工程的質(zhì)量水平。基于此，公路采用膠粉改性瀝青材料具備如下優(yōu)勢：通過使用廢舊材料，降低環(huán)境污染，節(jié)約材料制造的成本。膠粉改性瀝青材料制作時(shí)，以廢舊輪胎作為主要的制造原材料，將廢舊輪胎全面利用，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)廢舊資源的再利用。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 項(xiàng)目概況

某公路項(xiàng)目建設(shè)長度為85km，雙向4 車道，路面寬24m，時(shí)速為100km，荷載為汽車-超20，掛-120。該項(xiàng)目施工單位經(jīng)過多方面的考察與分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，確定選用膠粉瀝青材料展開施工，研究分析該材料的應(yīng)用效果。

2.2 膠粉改性瀝青配合比設(shè)計(jì)

2.2.1 選擇粗集料。瀝青混合料中粗集料是支撐骨架，在此次工程中選用石灰?guī)r作為粗集料，而細(xì)集料則是機(jī)制砂制作的。

2.2.2 選擇合適級(jí)配參數(shù)。經(jīng)過對(duì)以往的試驗(yàn)參數(shù)以及工程分析，考慮該項(xiàng)目的特點(diǎn)，對(duì)該項(xiàng)目的瀝青路面膠粉改性瀝青進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。檢測混合料的性能，主要是通過馬歇爾試驗(yàn)方式確定，結(jié)論可見表1。

表1 配合比的生成級(jí)配選取

按照試驗(yàn)結(jié)果分析，該項(xiàng)目所確定的配合比參數(shù)具備可行性，符合相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。此外，此次項(xiàng)目應(yīng)用膠粉改性瀝青材料，高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性等方面的性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足公路工程的運(yùn)行需要，見表2。

表2 基于生產(chǎn)級(jí)配下的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

3 膠粉改性瀝青施工技術(shù)

3.1 前期準(zhǔn)備

3.1.1 膠粉材料在制作中要進(jìn)行烘干處理，所以這個(gè)階段應(yīng)加大力度進(jìn)行溫度管控，無論溫度過高還是過低，都會(huì)影響材料的性質(zhì)。溫度不足的情況下，會(huì)造成膠粉內(nèi)水分無法蒸發(fā)干凈，對(duì)于膠粉性能產(chǎn)生影響；如果溫度較高，則會(huì)造成內(nèi)部的膠粉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)損壞，性能也會(huì)降低。經(jīng)過大量的試驗(yàn)，確定膠粉烘干溫度最佳為100～110℃。

3.1.2 為了防止加熱環(huán)節(jié)瀝青從加熱鍋內(nèi)溢出，需要在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)就要完成脫水。

3.2 拌制

3.2.1 脫水作業(yè)結(jié)束后，稱取相應(yīng)質(zhì)量的基質(zhì)瀝青，加熱到180℃，然后加入一定比例的膠粉，加入的同時(shí)進(jìn)行攪拌處理，防止噴濺造成傷人事件。然后開啟攪拌機(jī)，把瀝青與膠粉充分?jǐn)嚢杌旌希瑪嚢桦A段應(yīng)該做好轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制，先慢后快，加強(qiáng)溫度控制，以190～220℃位移，不能超過220℃[1-2]。

3.2.2 攪拌環(huán)節(jié)應(yīng)做好時(shí)間的控制，通常基質(zhì)瀝青的膠粉反應(yīng)時(shí)間在45min 左右，使瀝青和膠粉符合溶脹反應(yīng)，核心顆粒達(dá)到完整性標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.3 攪拌完成后要進(jìn)行瀝青的再脫水處理，從而防止攪拌環(huán)節(jié)進(jìn)入水汽而影響材料的性能。

3.3 膠粉改性瀝青路面施工要點(diǎn)

3.3.1 拌和

通過加入膠粉材料，使瀝青材料的性能發(fā)生改變，形成改性瀝青混合料。要想使集料與改性完成后的瀝青達(dá)到充分?jǐn)嚢杼幚恚腺|(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)做好如下工作：第一，膠粉改性瀝青施工時(shí)，材料傳輸?shù)拈L度不能太長，可以使用直徑較大的管道，并增加設(shè)備的功率，在拌和前進(jìn)行管道預(yù)熱，以30min 為宜。拌和環(huán)節(jié)要做好冷料上料速度與材料重量的控制，預(yù)防發(fā)生不均勻的問題，根據(jù)配合比要求配制集料與礦粉，偏差在合理的范圍內(nèi)。第二，拌和時(shí)間嚴(yán)格控制，攪拌的時(shí)間足夠才能滿足均勻性要求，沒有花白、結(jié)團(tuán)、離析等問題。膠粉的性質(zhì)較為特殊，如果選擇干拌的方法，拌和時(shí)間應(yīng)超過10s，濕拌則在40s 以上。第三，拌和操作中礦料、瀝青加熱溫度必須全面控制，監(jiān)測溫度參數(shù)，以確保混合料的溫度符合要求，一般來說瀝青加熱溫度在185～195℃之間，礦料為200～210℃之間，混合料的溫度不能超過195℃，否則直接作廢。第四，攪拌前后要進(jìn)行篩分試驗(yàn)，檢驗(yàn)生產(chǎn)級(jí)配參數(shù)，查看是否符合設(shè)計(jì)要求，如果相差較大，則應(yīng)以篩分?jǐn)?shù)據(jù)為準(zhǔn)，并做好比例的控制。第五，攪拌合格后的混合料不能貯存使用，如果實(shí)在無法使用完，則應(yīng)做好貯存環(huán)境的控制，有保溫設(shè)備，并且控制貯存時(shí)間，以免影響最終施工效果。在整個(gè)保溫存儲(chǔ)的環(huán)節(jié)，材料溫度下降不超過10℃。此次工程項(xiàng)目在施工中，瀝青面層結(jié)構(gòu)的施工極為重要，應(yīng)用厚度為4cm的膠粉改性瀝青鋪設(shè)形成。經(jīng)過對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，膠粉改性瀝青混合料要比傳統(tǒng)瀝青混合料的性能更加優(yōu)越，同時(shí)也對(duì)施工環(huán)節(jié)要求較高，每個(gè)工序的材料溫度都要滿足要求，具體可見表3。

表3 溫度要求

3.3.2 運(yùn)輸

（1）制作完成且驗(yàn)收合格的混合料及時(shí)裝載運(yùn)輸，對(duì)車廂內(nèi)壁進(jìn)行清潔處理，達(dá)到光滑、平整性要求。裝載材料之前，進(jìn)行表面的涂抹柴油處理，以防止發(fā)生黏附車廂內(nèi)壁的情況。

（2）混合料的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，應(yīng)用篷布進(jìn)行保溫處理，確保溫度降低不會(huì)超過規(guī)定的要求。混合料裝載的環(huán)節(jié)做好落距的控制，防止發(fā)生離析的問題。每次卸載一次后，及時(shí)開動(dòng)車輛，預(yù)防出現(xiàn)粗細(xì)集料存在的離析問題。運(yùn)輸車輛在行駛的環(huán)節(jié)，保持均勻、慢速行駛，通常控制在40km/h 左右，如果路況比較差則可以降低車速。

（3）在混合料運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后，直接停在攤鋪機(jī)車輛前部30cm 的位置上，掛空擋，攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)，然后卸載施工材料。

3.3.3 攤鋪

（1）膠粉改性瀝青混合料在開始攤鋪前，應(yīng)對(duì)下承層結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量檢查，各項(xiàng)參數(shù)都符合要求后即可開始攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。在攤鋪前進(jìn)行熨平板的預(yù)熱處理，溫度超過120℃。現(xiàn)場操作中，應(yīng)把熨平板放置在平整的地面上，預(yù)熱時(shí)間嚴(yán)格控制，不能過長，否則容易出現(xiàn)變形的問題。如果在現(xiàn)場施工中出現(xiàn)混合料拉溝的情況，則表示熨平板的預(yù)熱溫度較高，這時(shí)應(yīng)先停止施工，將溫度降低到規(guī)定范圍內(nèi)才能繼續(xù)施工。

（2）攤鋪施工保持連續(xù)進(jìn)行，中途不能停頓，攤鋪機(jī)勻速行駛，不能隨意調(diào)整攤鋪行駛的速度，否則會(huì)給攤鋪施工的質(zhì)量和效果造成不利的影響。攤鋪施工中，要確保混合料的虛鋪厚度符合要求，符合設(shè)計(jì)方案和工藝標(biāo)準(zhǔn)。

（3）應(yīng)用汽油清洗攤鋪機(jī)的環(huán)節(jié)，采取措施預(yù)防油滴灑落在攤鋪完成的路面上，如果發(fā)現(xiàn)存在油液滴落的情況，則要及時(shí)進(jìn)行廢油處理，防止對(duì)攤鋪層結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的污染問題。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)廢油進(jìn)入攤鋪層結(jié)構(gòu)的情況，則要及時(shí)將受到污染的路面挖除掉，然后再填充混合料并夯實(shí)處理。

3.3.4 碾壓

因?yàn)槟z粉改性瀝青的黏合性較強(qiáng)，所以碾壓時(shí)間較短，為了保證碾壓效率和質(zhì)量，該項(xiàng)目中的膠輪與鋼輪結(jié)合料黏度較高。在碾壓施工現(xiàn)場，復(fù)壓環(huán)節(jié)的碾壓遍數(shù)應(yīng)做好控制，以達(dá)到碾壓質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。在此次工程中，正式施工前選擇試驗(yàn)路段進(jìn)行遍數(shù)的檢查，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，碾壓在5 遍時(shí)，壓實(shí)度超過98%。因此，在此次工程中，碾壓施工的遍數(shù)要求在5 遍以上，各個(gè)階段碾壓遍數(shù)與要求見表4。

表4 碾壓參數(shù)

碾壓施工主要按照如下程序進(jìn)行：初壓應(yīng)用13t鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行，以靜壓方式為主，通常為2 臺(tái)設(shè)備交替進(jìn)行，輪跡重合1/2 輪寬。復(fù)壓應(yīng)用雙鋼輪壓路機(jī)與膠輪壓路機(jī)進(jìn)行，每種設(shè)備是2 臺(tái)，開啟振動(dòng)功能進(jìn)行碾壓，且保持相鄰碾壓結(jié)構(gòu)重合1/2 的輪寬。終壓環(huán)節(jié)的目的是去除表面輪跡，達(dá)到平整性要求，通常選擇應(yīng)用1 臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行，靜壓施工，達(dá)到工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.5 接縫處理

（1）在碾壓工作結(jié)束后，要立即采取措施處理接縫的部位，保證達(dá)到平順、緊密性要求，不能有任何離析的問題。熱接縫現(xiàn)場施工中，上、下層交錯(cuò)為15cm以上，冷接縫則應(yīng)該達(dá)到30～40cm。在接縫部位施工結(jié)束后，及時(shí)應(yīng)用長度3m 的直尺進(jìn)行檢查，平整度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）兩臺(tái)攤鋪機(jī)同時(shí)進(jìn)入現(xiàn)場作業(yè)，保持梯隊(duì)作業(yè)方式，縱接縫采用熱接縫的施工方式。橫向接縫在布置的環(huán)節(jié)，要及時(shí)采取必要的措施處理，接縫達(dá)到垂直性要求，并在表面涂抹一層改性瀝青材料。接縫再處理的環(huán)節(jié)，應(yīng)用壓路機(jī)保持橫向碾壓施工，并且壓路機(jī)停放在壓實(shí)結(jié)束的路面上。碾壓開始之后，每次都要向新鋪設(shè)結(jié)構(gòu)上移動(dòng)20cm，在全面鋪設(shè)結(jié)束后，對(duì)于整個(gè)路面進(jìn)行碾壓施工。

3.4 效益分析

在此次工程項(xiàng)目施工完成后進(jìn)行壓實(shí)度、滲水、構(gòu)造深度等方面的檢測，發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)指標(biāo)與參數(shù)都符合設(shè)計(jì)方案的要求，所以公路面層結(jié)構(gòu)應(yīng)用膠粉改性瀝青的施工完全可以滿足工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

在此次項(xiàng)目中，膠粉改性瀝青混合料的成本比SBS 改性瀝青每噸減少570 元左右，每噸降低成本約22.8%，這就表示應(yīng)用膠粉改性瀝青混合料的成本是比較低的，尤其是在大型項(xiàng)目中，成本降低的優(yōu)勢更加明顯，這是其他材料所不具備的優(yōu)勢。因此，在公路工程中，應(yīng)用膠粉改性瀝青材料進(jìn)行公路路面施工，經(jīng)濟(jì)效益提升明顯，同時(shí)也具備較高的社會(huì)效益、生態(tài)環(huán)保效益。

4 結(jié)語

在公路路面的施工環(huán)節(jié)，選擇應(yīng)用膠粉改性瀝青混合料進(jìn)行施工，可以有效提升公路工程的路面性能，滿足公路交通的通行需要。在此次研究中，選擇以實(shí)際工程案例展開分析，探討膠粉改性瀝青混合料的施工工藝和特點(diǎn)，同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理和控制，發(fā)現(xiàn)該材料施工后，各項(xiàng)參數(shù)都得到提升，而施工成本有很大程度的降低，具備較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，還能減少環(huán)境污染的問題，為我國社會(huì)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。