高摻量膠粉橡膠改性瀝青混凝土ARHM- 25施工技術研究

常興宇

（中交二公局第六工程有限公司,陜西 西安 710000）

隨著近些年來我國經濟的高速增長,隨之而來的關于交通運輸和汽車工業也迎來了新的增長期,出現的問題也越來越多,比如說,汽車工業出現的廢舊輪胎材料導致出現的污染。而伴隨著道路建設規模的增長以及道路質量標準的不斷提高,導致現如今瀝青需求呈現繼續增長的狀態。所以將廢舊輪胎膠粉回收重利用,用于公路建設之中也是解決上述問題的主要研究方向之一。1990 年以來,我國一直致力于關于廢舊輪胎膠粉加工瀝青工藝的研究。隨著近年來廢舊輪胎膠粉加工技術的提高,我們不斷降低廢舊輪胎膠粉的制造成本,也將廢舊輪胎膠粉充分應用在公路工程之中。

1 項目簡介

本項目為雄安新區“四縱三橫”的重要組成部分,路線全長72.8km。榮烏高速公路新線京臺高速至京港澳高速段將替換原有榮烏高速公路代為發揮其功能及作用。榮烏高速公路永久路面試驗路段,其路面結構型式及多項材料技術在我國尚屬首次試點。其路面結構見圖1。

圖1 永久路面結構

ARHM-25 采用橡膠粉摻量為50%的橡膠改性瀝青,其膠粉摻量遠超出傳統的濕法加工工藝20%的摻量,隨著摻量的增加不僅對材料路用性能產生影響,對于瀝青的儲存、泵送以及后續瀝青混合料的生產和施工產生等產生重大影響。高摻量橡膠粉瀝青混合料路面在材料評價和施工控制方面存在諸多難題。本文重點對于ARHM-25 的施工工藝進行研究總結,通過試驗路的實施,初步探究高摻量橡膠改性瀝青混合料ARHM-25 的施工技術,供道路工程技術人員參考。

2 試驗路段簡介

本次試驗路段位于榮烏高速公路新線京臺高速至京港澳高速第六標段路面工程起點為K70+146,終點地標為K88+314,線路全長為18.16Km,高速最高速度為120Km/h,高速公路采用的技術標準為單向四車道。路面下面層工程結構采用的類型為：ARHM-25 橡膠改性瀝青混凝土,試驗段定于K79+000～K79+430.4 段（整體式）右側,共計430.4m。本試驗段橡膠改性瀝青混凝土下面層設計厚度12cm,半幅設計寬度為18.85m。

施工生產配合比(表1,2,圖2)

表1

圖2 合成級配通過率曲線

表2 最佳油石比馬歇爾試驗結果匯總

3 施工技術

3.1 橡膠瀝青拌合與溫度控制

橡膠瀝青對溫度很敏感,在拌合生產過程中瀝青加熱溫度對混合料產能有很大影響,以及施工中攤鋪碾壓的溫度控制,對混合料的壓實度、輪跡的消除等也是不可忽略的重要因素。在攪拌站進行生產之前,需要進行多次試拌。通過對材料混合料進行試拌,對拌合機的上料速度、生產能力以及攪拌溫度等有更清楚的認知,進而更加明確瀝青混合料的配合比設計,提供正式生產的詳細材料參數。根據試驗結果以及混合料狀態確定瀝青混合料拌合參數。本次試驗路段施工采用瑪蓮尼5500 型間歇式瀝青拌合樓,額定生產能力為430t/h。要依據生產配合比開展生產,并且保證各盤生產時間都不下于50 秒,其中包括5 秒的干拌時間,45 秒的濕拌時間。在生產混合料時,對混合料的混合質量進行實時監控,實時監測拌合質量,增派人手專門負責目測混合料質量,保障混合料成品不會出現結團、結塊、混合料拌合不均勻等質量不過關等情況。

表3 橡膠瀝青混合料拌合溫度控制表

3.2 瀝青混合料運輸

3.2.1 裝料采用“移動式”方式：車輛在裝料時前后移動,依照前后中前后五次裝料法進行裝載。裝料高度接近平裝,避免塔形裝料,減少混合料堆高離析。

3.2.2 車輛裝載之前,首先要對車廂的側面和底部進行清潔,同時涂抹食用油和水的混合物,按照1：3 的比例混合,以有效規避粘連瀝青混合料在車廂內部出現。

3.2.3 運輸料車兩側及車廂頂用雙層篷布包裹保溫,篷布掀蓋均由專人進行操作,操作人員配備石棉手套,防止燙傷。車廂兩側錯位打孔,檢測混合料溫度。混合料前場后場均需要安排專人進行溫度檢測記錄,對比溫度損失量,驗證混合料的保溫措施的可行性。

3.3 攤鋪控制要點

路面均勻鋪攤是瀝青混凝土路面施工的重要工序之一。中、細粒式混合料往往使用橡膠瀝青,瀝青混和料的公稱最大粒徑往往不超過19mm,本試驗路段結構形式為ARHM-25,級配形式為間斷級配且最大粒徑為31.5mm 易造成混合料離析,公路路面的平整度受攤鋪機的行駛速度以及熨平板的溫度所影響,夯錘振動頻率直接影響混合料的初始壓實度。本次混合料攤鋪由2 臺福格勒2100-3L 攤鋪機前后組成梯隊聯合作業。作業過程中應控制以下幾點：

3.3.1 在攤鋪機就位后,熨平板預熱至130°C。靠近道路中線的攤鋪機在前,其右側架設鋼絲,并在攤鋪機上安裝有橫向坡度計,可以有效控制路面層的橫向坡度。將鋼絲安裝在后面攤鋪機左側位置,右側在攤鋪好的面上進行“滑雪”以控制高程。使用斜接縫以規避產生接縫痕跡,兩臺攤鋪機攤鋪層中,其縱向搭接寬度最好保持在5～10cm 之間,前后距離控制不應大于8m。

3.3.2 啟動路面鋪裝之前,要保證鋪裝料斗中的混合料超過料斗容量的2/3,在兩側螺旋送料螺旋內,保持超過2/3 高度的混合料,以規避離析、漏鋪等情況的產生。攤鋪機的啟動速度為0.5 至1.0m/ min 之間。正常路面速度控制在1.5m/min,攤鋪機夯機頻率為30%。盡量使攤鋪機收回料斗的次數降到最低,過程中應盡量規避兩邊粘連混合料。避免混合料凝固,兩側若有降溫凝固的混合料要鏟除廢棄。

3.3.3 根據路面寬度組裝相應寬度的熨平板和螺旋葉片,確保側擋板與螺旋末端之間的距離小于30 厘米,將反向葉片連接到螺旋末端,可以有效減小邊部的離析。

3.4 松鋪系數的確定

根據過去的實踐經驗表明,運用1.25 松鋪系數進行控制。在攤鋪之前,依據虛鋪厚度調整攤鋪機,在熨平板下安放耐壓材料墊板,其厚度要與松鋪厚度持平,對鋪裝前、鋪裝后以及被壓實后的高程數據分別進行測量。

表4 松鋪系數檢測數據匯總表

3.5 混合料的碾壓成型

橡膠材料具有良好的彈性,本身的體積很難被壓縮,廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青中含有大量的膠粉顆粒,有研究表明間斷級配可以以增大空間容納膠粉,減少碾壓彈性。以及橡膠瀝青對溫度敏感性高,混合料碾壓溫度降低會導致混合料成型空隙率增大,這對橡膠瀝青混合料的碾壓彈性問題會加劇。本次試驗路段機械組合主要針對橡膠瀝青混合料碾壓彈性及溫度敏感性進行配置。

碾壓中應遵循“隨動、連續、高頻、低振幅、小水量”的原則。初壓應該跟隨攤鋪機,復壓要與初壓保持一致,終壓應緊跟復壓。初壓保證在高溫下進行,保證碾壓混合料不推移變形,快速封閉表面,以減少混合料出現熱損失情況。復壓緊跟初壓之后進行,盡量保持不低于150℃的復壓溫度,在進行碾壓時,雙鋼輪以及膠輪壓路機要同時進退,持續不斷進行碾壓,為了保證混合料可以在溫度較高的狀況下依舊能夠保持更高的密實度,初壓總長應保持在30～40m,終壓要選用1 臺雙鋼輪壓路機緊跟膠輪進行靜壓收光。壓路機碾壓邊部時應盡量靠近邊部以保證邊部的壓實。

表5 混合料的碾壓組合及參數

4 質量檢測與驗證

針對不同的碾壓組合路段外觀、橫坡、斷面尺寸、壓實度、滲水系數、平整度進行現場檢測,并對其數據進行綜合對比分析。方案一碾壓組合,外觀、平整度優于方案二,壓實度、滲水系數、方案二優于方案一,綜合考慮方案一碾壓組合更為適合APHM-25 橡膠瀝青混合料施工。

表6 質量檢測頻率及檢測結果匯

5 結論

本次試驗過程中,下面層ARHM-25 試驗路段的結構層壓實度、厚度、標高、平整度、滲水等指標均滿足設計和規范要求。根據本次試驗路段的施工條件和試驗條件,對施工機械組合、攪拌、攤鋪機施工參數、碾壓方案、松鋪系數等施工參數,總結得出以下結論：

5.1 拌和溫度和時間

通過試驗段的施工,確定拌和站產量430t/h；每盤總拌和時間應大于50s,其中包括5s的干拌時間以及45s 的濕拌時間。混合料溫度控制：保證175-185℃之內的橡膠改性瀝青加熱溫度,185-195℃左右的礦料加熱溫度以及180-190℃之間的混合料出廠溫度。

5.2 攤鋪參數

在進行攤鋪混合料時,要保證攤鋪溫度高于170℃,保持1.5m/min 的攤鋪速度,夯實頻率為50%（1700 rpm）,熨平板頻率為40%（1300 rpm）。

5.3 碾壓方案

根據現場檢測及試驗檢測結果,確定碾壓組合方式為如表7 所示碾壓組合。

表7

5.4 松鋪系數

測量員跟蹤測量試驗路段的松鋪系數,對鋪裝前后標高以及壓實后標高進行測量,依據松鋪厚度及壓實厚度計算,得出1.240 的最終結果,作為ARHM-25 橡膠改性瀝青下面層松鋪系數。