高速公路路面橡膠瀝青材料應用分析

張建剛、劉先鐘

（中交長江咨詢集團有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

在人類社會的發展和進步之下，車輛數量日益增多，同時每年產生的廢舊輪胎數量也在不斷增多，導致環境污染問題變得更加嚴重，威脅人們的生命健康與社會的可持續發展。隨著橡膠瀝青技術的研發和應用，可以充分利用廢舊輪胎，較之傳統瀝青材料有著非常高的安全性以及使用性能。但是目前我國的橡膠瀝青施工技術參數還不是很明確，加入比例也不確定，導致很多工程項目在施工后出現一系列的問題。選擇工程實際案例展開分析，探討橡膠瀝青施工工藝和技術參數，了解加入橡膠粉的比例對橡膠瀝青材料性能的影響，如高溫穩定性、水穩定性，得出最為精準的工藝技術參數，希望為現代公路交通事業的發展提供幫助與支持[1]。

1 原材料

1.1 瀝青

當前，我國制備橡膠瀝青材料主要通過濕法工藝制備，即在普通基質瀝青材料中加入一定比例的橡膠粉，并且在高溫的條件下充分攪拌后制取。為了使橡膠瀝青的性能更加優越，選擇合適的基質瀝青材料極為重要。材料性能指標檢測結果見表1。

表1 材料性能指標檢測結果

1.2 橡膠粉

在試驗路段，選擇應用50 目廢棄輪胎橡膠粉，進行試驗檢測分析。

對于橡膠粉的物理、化學性能進行全面檢測，各項指標符合工程要求。此外，橡膠粉的密度應符合工程的施工標準要求，所以在現場施工中應該加強橡膠粉的篩分控制，各級篩孔的通過率必須滿足要求，篩分結果見表2。

表2 橡膠粉篩分結果分析

1.3 橡膠瀝青

為了對比分析加入不同比例的橡膠粉制備的橡膠瀝青指標性能方面的差異，以同一種基質瀝青為試驗基礎材料，制備5 種不同的橡膠瀝青進行試驗分析，A、B、C、D、E 組加入橡膠粉的比例分別是0%、5%、10%、15%、20%，對于上述5 組制備完成的基質瀝青進行試驗分析，得出結果見表3。橡膠粉加入比例與針入度和軟化點關系如圖1所示。

表3 瀝青性能指標檢測結果

圖1 橡膠粉加入比例與針入度和軟化點關系圖

對表3 的數據分析可以得出，橡膠瀝青較之普通瀝青來說針入度有所下降，而軟化點則有所升高，是最明顯的變化趨勢。分析圖1 發現，在橡膠粉材料的加入比例不斷升高的情況下，軟化點從47.5℃增加到62.9℃，軟化點不斷升高。針入度從95.1mm 減小到43.3mm，逐步減小。在5℃的條件下，測量橡膠瀝青的延度，升高的趨勢也是比較明顯的。因此，在基質瀝青內加入一定比例的橡膠粉，其性能改善較為明顯。

2 工程實例

2.1 工程概況

某高速公路工程位于我國的南方地區，建設線路的總長度為142km，是當地極為重要的交通基礎設施。技術人員對現場進行地質勘查發現，該施工路段長期受到高溫的作用，如果應用普通瀝青材料進行公路工程建設，高溫穩定性嚴重不足，在投入使用后會出現比較嚴重的裂縫病害問題，極大影響公路通行的質量以及人們出行的安全性，甚至還會阻礙區域經濟的發展。經過設計人員綜合分析現場氣候環境、地質條件以及工程壽命等方面因素，確定采用橡膠瀝青混凝土路面結構形式施工，確保其高溫穩定性符合現場使用的需要，帶動區域經濟與交通事業的發展。按照設計方案的要求，該高速公路工程選用的結構設計方案是面層為橡膠瀝青混凝土，厚度設計為4cm，完全滿足當地的交通通行要求，保持公路交通的穩定性與安全性，預防發生嚴重的交通事故問題[2]。

2.2 施工工藝

2.2.1 施工前準備工作

在施工開始前做好準備工作極為重要，首要的工作就是準備合格的施工材料。在該工程中，瀝青、橡膠粉、集料是重要的施工材料，在施工前，應對材料進行性能和質量檢測，保證材料性能質量合格，符合工程要求。因此，集料篩分檢測極為重要。該工程不同尺寸篩孔集料通過率見表4，數據顯示使用的集料各方面性能完全符合工程的要求。

表4 不同尺寸篩孔集料通過率

2.2.2 拌和與運輸

橡膠瀝青混合料在制作的過程中，目前廣泛應用的是干拌法與濕拌法兩種。干拌法相對來說比較簡單，使用的生產機械設備也不復雜，但是拌和的效率相對較低，還容易產生質量問題。所以目前還是以濕拌法為主要的生產方式，滿足公路交通需要，材料的性能和質量滿足要求。在橡膠瀝青混合料制作環節，首先將瀝青加熱罐的溫度升高到190℃，確保罐內的溫度不低于185℃，溫度檢測合格之后即可將橡膠粉加到罐內，然后再進行加熱處理。將事先加熱好且存放在恒溫恒濕保溫箱中的集料去除，加入橡膠瀝青拌和裝置。控制好溫度，溫度過低極易導致混合料發生離析，而溫度過高則會導致混合料出現分層，極大影響橡膠瀝青的性能，所以將溫度保持在合理的范圍內尤為重要。拌和時間通?？刂圃?0min 以上，混合料的出料溫度保持在160～170℃。拌和結束后，經過質檢人員檢測符合要求，才能將橡膠瀝青混合料運輸到施工現場。在裝載開始之前，在車廂內壁涂抹潤滑劑，防止發生黏附。在混合料的裝卸環節，保持車輛的穩定性。運輸時，保持慢速行駛，防止因為緊急制動而引發混合料離析，確保材料的性能合格[3]。

2.2.3 攤鋪

選擇其中一個路段進行試驗分析，研究加入不同比例的橡膠粉制作橡膠瀝青對于工程施工效果的影響。將長度為500m 的路段分解為5 個小段，每一段長100m。采用上文中制作的A～E 組橡膠瀝青混合料分別進行施工，按照預定的技術參數開展現場的施工作業，確保路面施工達到均勻性的標準，嚴格執行施工工藝，避免任何影響工程質量的因素。將施工后的路段進行養護處理，并按照工程施工的標準要求進行質量檢驗，以確定不同橡膠瀝青混合料施工后的效果。

2.2.4 碾壓

橡膠瀝青混合料具有較高的黏結性，所以在碾壓施工中選擇的碾壓機械非常重要，該工程采用大噸位壓實機械完成碾壓施工。初壓環節應用22t 雙鋼輪壓路機完成碾壓處理，碾壓速度為1～2km/h，碾壓3～4 遍，確保不會產生集料破碎問題，路面的壓實度完全達到標準；復壓環節依然應用22t 雙鋼輪壓路機完成，碾壓速度為2～3km/h，碾壓4～6 遍，該環節要確定路面的壓實度完全符合工程的標準要求，避免質量問題；終壓環節應用雙輪鋼筒式壓路機，碾壓速度為1～2km/h，碾壓1～2 遍，以表面沒有輪胎痕跡為標準。根據現場的施工需要確定施工路段的長度，該工程施工以50m 為宜，保證現場施工路面的溫度符合要求，預防發生嚴重的質量問題[4]。

2.2.5 養護

在橡膠瀝青路面施工結束后，要及時進行灑水和養生施工，時間一般要超過7d，以達到工程的標準要求，不會影響公路工程的性能。

2.3 性能檢測

2.3.1 高溫穩定性

為了能夠檢測分析確定加入不同比例橡膠粉的橡膠瀝青混合料對于路面結構的高溫穩定性所產生的影響，探討兩者之間存在的關系。在不同比例的橡膠瀝青混合料路段施工結束后，經過各方面檢測，符合標準要求。分別在上述5 個試驗路段內選擇5 個取樣點，進行鉆芯取樣檢測。將獲取的芯樣運輸到試驗室，開展馬歇爾試驗、浸水48h 穩定度試驗、動穩定度試驗等，檢測結果滿足要求。分析發現，在橡膠瀝青材料進行路面施工后，高溫穩定性得到很大的提升，馬歇爾穩定度、浸水48h 穩定度、動穩定度等方面都有了比較大的提升，說明應用橡膠瀝青混合料可以全面提高瀝青路面的高溫穩定性。加入橡膠粉的比例從5% 增加到20%，瀝青路面的高溫穩定性隨著加入比例的增大而升高。因此，在該工程的施工中，試驗路段的施工原材料選擇應用橡膠瀝青材料，并且結合現場的施工需要設定加入橡膠粉的比例，保證性能符合要求，降低工程成本，實現公路工程建設的綜合效益提升。

2.3.2 水穩定性

水穩定性對于瀝青路面的運行安全和質量有著直接的關系，所以在瀝青路面施工中，進行水穩定性的檢測極為重要，確定是否符合工程的施工標準要求。在A、B、C、D 和E 5 個路段車轍位置選擇5 個取樣點，開展鉆芯取樣檢測工作。將芯樣運輸到試驗室，采用凍融劈裂試驗進行分析，相關參數滿足要求。橡膠粉加入比例與凍融殘余強度比關系圖如圖2所示。

圖2 橡膠粉加入比例與凍融殘余強度比關系圖

經過對圖2 的變化趨勢分析發現，橡膠瀝青較之普通的基質瀝青材料來說，水穩定性提升比較明顯，試驗路段A 凍融殘余強度比為77.3%，明顯低于橡膠瀝青的參數，并且隨著加入橡膠粉的比例不斷增大，水穩定性呈先下降后上升的趨勢。因此，加入橡膠粉可以全面提升橡膠瀝青的水穩定性，并且從經濟、技術、壽命等方面出發，確定合適的比例，確保施工的效果合格，滿足公路工程的建設施工標準要求，預防發生嚴重的病害問題。

3 提高高速公路瀝青施工質量的措施

3.1 提升原材料質量控制水平

對于高速公路來說，施工單位嚴格落實原材料的質量監督與管控措施，并且意識到原材料質量管控的重要性，制定切實可行的管理制度，提高人員的專業技術水平，加大力度進行質量監督與管理措施，切實提升施工的總體水平，為工程建設奠定基礎。施工單位嚴格執行原材料的管控措施，提高原材料的控制水平和效果，保證公路工程性能和質量達標。

3.2 優化材料配合比

對于橡膠瀝青混合料來說，配合比參數的設計和確定關系到工程的性能和質量，也會直接影響工程的使用壽命，所以在橡膠瀝青混合料應用中，必須加強配合比設計，提高使用的性能，各項材料符合要求，切實提高公路的整體性能，具備較高的抗壓能力，滿足公路交通的通行標準，延長公路工程的使用壽命[5]。

4 結語

橡膠瀝青是一種先進的施工材料，已經廣泛應用到高速公路工程建設中，提高公路交通的通行質量和效果。從工程實際情況出發，在試驗路段加入橡膠粉的比例分別是0%、5%、10%、15%、20%，制作多種橡膠瀝青混合料并進行現場施工。經過試驗結果分析，應用橡膠瀝青進行高速公路施工，總體效果較好，路面性能改善較為明顯，且隨著加入橡膠粉的比例升高，性能有所提升。