膠粉改性瀝青技術在公路施工中的應用

喇文君

（京尚高速公路張家口管理處，河北 張家口 075000）

1 引言

隨著公路大規模建設，瀝青需求量猛增，但瀝青路面在早期較易出現各種路面破損問題，如水損害、低溫開裂等，因此，尋求新型瀝青混凝土的膠結材料具有必要性。膠粉改性瀝青是通過以廢舊橡膠作為原材料，通過加工處理后與瀝青混合形成新的膠結材料[1]。其不僅充分利用了廢舊橡膠，減少了環境污染，還可以減少瀝青用量，節省成本。顯然，膠粉改性瀝青在公路工程中的應用具有研究意義。

2 公路采用膠粉改性瀝青的優勢分析

眾多公路運營情況表明，公路采用普通瀝青材料較易出現各種缺陷，如產生車轍、冬天路面開裂等路面損害問題。膠粉改性瀝青通過在瀝青中摻入膠粉材料，對普通瀝青進行改性，從而有效改善了瀝青性能。因此，膠粉改性瀝青與普通瀝青材料相比，具有較多優勢。

1）利用廢舊材料，減少環境污染，節省材料成本。膠粉改性瀝青是采用廢舊橡膠作為原材料之一，廢舊橡膠來源于廢舊輪胎。通過回收利用廢舊輪胎，不僅可以變廢為寶，還可以減少環境污染。另外，由于采用膠粉材料代替了部分瀝青材料，因此，可以減少瀝青用量，從而節省材料成本[2]。

2）膠粉改性瀝青性能優越。摻入膠粉后瀝青性能得到有效改善，主要體現在瀝青軟化點提高、針入度降低等方面，從而改善了瀝青材料對溫度的敏感度，可以防止路面出現“冬天開裂、夏天流淌”現象。

3）其他優越性。采用膠粉改性瀝青可降低噪聲，提高瀝青路面的耐疲勞性能等。

3 應用實例

3.1 項目概況

某公路工程長度約85 km，道路設計為雙向4 車道，路面設計寬度為24 m，道路設計時速為100 km，路面設計荷載為汽車-超20，掛-120。結合該省膠粉瀝青的推廣應用力度，經研究決定，對該公路路面采用膠粉改性瀝青技術。

3.2 膠粉改性瀝青配合比設計

1）粗細集料選取。集料作為構成瀝青混合料的骨架材料，本項目所采用粗集料為石灰巖碎石，細集料則選用機制砂。

2）合成級配選取。結合相關試驗結果和工程經驗，針對本公路項目的特點，設計本公路路面面層膠粉改性瀝青的生產配合比。本項目優選的合成級配如表1 所示，相應級配曲線如圖1 所示。對該配合比下的膠粉改性瀝青混合料進行馬歇爾試驗，試驗結果見表2。

圖1 選取的生成級配曲線

表1 配合比的生成級配選取

表2 基于生產級配下的馬歇爾試驗結果

根據試驗結果表明，本項目所選取的配合比是可行的，滿足相關規范要求；另外，本項目所選用的膠粉改性瀝青混合料，其高低溫性能和水穩定性能均滿足瀝青混合料的相關技術要求，具有良好的路用性能指標，可應用于本項目施工中。

3.3 膠粉改性瀝青施工技術

1）混合料施工溫度要求。本項目瀝青路面面層采用4 cm厚度的膠粉改性瀝青混合料。與普通瀝青混合料相比，膠粉改性瀝青混合料對各施工環節的施工溫度均有嚴格的要求[3]。根據相關試驗結果以及工程實踐效果，筆者總結了膠粉改性瀝青混合料各施工環節溫度要求，見表3。

表3 膠粉改性瀝青混合料各施工環節的溫度要求

2）混合料拌和施工。膠粉改性瀝青混合料與普通瀝青混合料相比，其黏度高，因此，在混合料攤鋪前期應采取試拌以確定合適的拌和時間。本項目要求每盤混合料的干拌和濕拌時間應分別不小于10 s 和40 s。

3）混合料泵送要求。鑒于膠粉改性瀝青混合料黏度較大，因此，該類型混合料泵送難度較大，本項目所采用的瀝青輸送泵電機功率為15 kW，瀝青噴灑泵電機的功率為22 kW。

4）混合料攤鋪施工。攤鋪前先把熨平板預熱，要求預熱后的溫度應≥100 ℃。同時，在攤鋪前需確定松鋪系數，松鋪厚度等于壓實厚度×松鋪系數。根據前期測試結果，本工程混合料松鋪系數取1.2，因此，松鋪厚度為40×1.2=48 cm。瀝青混合料攤鋪應當連續不間斷施工，攤鋪速度適宜控制在2~4 m/min。本工程攤鋪速度選擇2.5 m/min，同時為了確保混合料的有效銜接，采用2 臺攤鋪機，幅間有不少于5~10 cm 的重疊寬度[4]。攤鋪施工過程中還需檢測混合料的溫度，確保混合料在攤鋪要求的溫度下施工，本工程膠粉改性瀝青混合料攤鋪施工的溫度要求不低于175 ℃。

5）混合料碾壓施工。鑒于膠粉改性瀝青混合料黏度較大，因此，可碾壓時間有限，為了提高碾壓效率，本工程采用膠輪和鋼輪相結合的形式進行碾壓施工。在混合料碾壓施工環節，復壓階段的碾壓遍數決定著混合料的壓實效果。本項目選取試驗段對碾壓遍數進行試驗研究。試驗結果表明，當碾壓遍數達到5 遍時，混合料壓實度達到98%以上。最終確定本項目復壓階段的碾壓遍數不少于5 遍，各碾壓階段的碾壓遍數以及相關要求見表4。

表4 膠粉改性瀝青混合料碾壓方案

整個碾壓過程分為3 個階段，分別為初壓、復壓以及終壓[5]。初壓采用2 臺13 t 的雙鋼輪壓路機采取靜壓過去微振返回方式進行碾壓1 遍，輪跡重疊1/2。接著進行復壓階段，采用2 臺雙鋼輪振動壓路機和2 臺30 t 的膠輪壓路機進行組合碾壓處理；碾壓過程中鋼輪壓路機在前，膠輪壓路機跟隨其后，輪跡重疊1/2。復壓完成后，可進行終壓階段。該階段的主要目的是消除前兩個碾壓階段所產生的輪跡。該階段通過采用1臺雙鋼輪壓路機進行最后1 遍靜壓處理，要求輪跡重疊10 cm。

3.4 效益分析

1）施工效果分析。本公路工程施工完成后，對路面壓實度、滲水和構造深度進行相關檢測，檢測結果表明本工程路面施工質量均滿足要求，公路面層采用膠粉改性瀝青達到預期良好效果。

2）經濟效益分析。本公路面層采用膠粉改性瀝青混合料，該混合料通過摻入廢輪胎膠粉代替部分瀝青用量。廢舊輪胎價格便宜，而且回收利用廢舊輪胎還可以減少環境污染。本工程對比了膠粉改性瀝青和SBS 改性瀝青成本，從比較結果來看，膠粉改性瀝青比SBS 改性瀝青每噸省約570 元，每噸混合料成本降低約22.8%，表明膠粉改性瀝青具有較好的經濟效益。因此，公路面層采用膠粉改性瀝青路面與SBS 改性瀝青相比，具有顯著的經濟和社會效益。

4 結語

公路路面采用膠粉改性瀝青混合料可滿足路面相關性能要求。本文系統地介紹了公路路面采用膠粉改性瀝青混合料的可行性，同時結合實際工程案例，提出膠粉改性瀝青混合料的配合比設計，總結該工程膠粉改性瀝青混合料的相關施工技術要求，結合實際工程案例應用得到了以下結論：

1）設計出本公路路面面層膠粉改性瀝青的生產配合比，根據試驗結果表明，本項目所選用的膠粉改性瀝青混合料配合比是可行的，滿足相關規范要求，具有良好的路用性能指標，可應用于本項目施工中。

2）公路面層采用膠粉改性瀝青路面與SBS 改性瀝青相比，每噸混合料的成本大約可以降低22.8%，具有顯著的經濟和社會效益。