橡膠瀝青碎石封層路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

萬 謙,蔡夢賢

（江西交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司景德鎮(zhèn)管理中心婺源養(yǎng)護(hù)所,江西 婺源 333200）

0 引言

橡膠瀝青是在普通瀝青基質(zhì)中，加入廢舊輪胎再生橡膠顆粒所形成的一種高分子聚合物材料。橡膠組分的加入，使橡膠瀝青復(fù)合材料具有更好的柔韌性、彈塑性、抗溫變、抗氧化、抗紫外線降解、抗沖擊、耐車轍以及路面降噪等一系列技術(shù)優(yōu)勢，因此在公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)工程中被廣泛應(yīng)用[1]。案例公路路面養(yǎng)護(hù)工程中，采取橡膠瀝青碎石應(yīng)力吸收層和封層工藝，再生利用了廢棄輪胎橡膠料，也形成了新路面良好的技術(shù)性能。這里從橡膠瀝青碎石封層相關(guān)參數(shù)、工藝流程以及施工質(zhì)量控制要點(diǎn)等方面，介紹所應(yīng)用的橡膠瀝青碎石封層路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，并通過工程效果驗(yàn)證該工藝技術(shù)的有效性，希望為橡膠瀝青碎石封層路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的工程應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 案例簡介

某公路路線總長41.76 km，時(shí)速設(shè)計(jì)100 km/h，經(jīng)過多年運(yùn)營，多種致害因素導(dǎo)致部分路段出現(xiàn)車轍、坑槽、路面松散、裂縫等病害，一些區(qū)段路面平整度變異較明顯，部分橋路銜接段跳車現(xiàn)象明顯。

為此，公路部門組織進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)維修，對(duì)部分原病害路面采取了挖補(bǔ)措施：對(duì)病害較輕，基礎(chǔ)路況仍可利用的路面，實(shí)施了橡膠瀝青碎石封層路面改造，增鋪4.00 cm細(xì)粒型改性SBS（AC-13）瀝青混凝土罩面；對(duì)于損害較嚴(yán)重路面，尤其存在較多破碎、坑槽、縱橫裂縫的路段，采取了橡膠瀝青封層+改性SBS 瀝青碎石柔性基層10 cm+粘結(jié)層+ 細(xì)粒型改性SBS（AC-13）瀝青混凝土罩面4 cm 的路面改造。橡膠瀝青碎石應(yīng)力吸收層總改造面積357 108 m2。

2 橡膠瀝青碎石封層工藝參數(shù)

案例橡膠瀝青碎石封層所使用的瀝青和碎石，參考公路瀝青路面JTGE 20—2011/JTGF 40 技術(shù)規(guī)范，其主要技術(shù)指標(biāo)分別如表1～2 所示，碎石不含風(fēng)化顆粒，質(zhì)地堅(jiān)硬，顆粒近立方體，表面潔凈。

表1 橡膠瀝青主要技術(shù)指標(biāo)

表2 橡膠瀝青封層石料技術(shù)要求

封層參數(shù)需進(jìn)行采樣試驗(yàn)，以確定最佳方案。案例工程分別取25 組粒徑在9.50～13.20 mm 的石料進(jìn)行了剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度25 ℃。瀝青灑布量分別取1.80 kg/m2、2.00 kg/m2、2.20 kg/m2、2.40 kg/m2、2.60 kg/m2；碎石的灑布量分別取10.00 kg/m2、12.00 kg/m2、14.00 kg/m2、16.00 kg/m2、18.00 kg/m2，橡膠瀝青灑布量和碎石灑布量與抗剪強(qiáng)度關(guān)系具體如表3 所示。

表3 橡膠瀝青灑布量和碎石灑布量與抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)檢測

數(shù)據(jù)顯示，在固定碎石灑布量的條件下，隨著瀝青灑布量的增加，封層的抗剪強(qiáng)度呈現(xiàn)增加后減小的變化趨勢，橡膠改性瀝青的最佳灑布量為2.20 kg/m2。

研究顯示，瀝青灑布量取決于上承層瀝青復(fù)合料最大粒度和下承層基面特性。瀝青灑布量的多少直接影響瀝青膜的厚度以及瀝青對(duì)碎石的裹附率。恰當(dāng)?shù)臑r青灑布量能夠使大部分石料具有很高的裹附率，進(jìn)而能夠獲得足夠的黏結(jié)力[2]。當(dāng)瀝青用量過少時(shí)，瀝青膜的厚度小，碎石裹附率低，從而導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度不足；瀝青灑布量過多則會(huì)造成泛油，構(gòu)成弱軟夾層。

試驗(yàn)分析基礎(chǔ)上，案例決定橡膠瀝青碎石封層單方凈寬為12.00 m，碎石粒徑9.50～13.20 mm，灑布量為每公里10.00～14.00 kg/m2，橡膠瀝青最優(yōu)灑布量2.00～2.20 kg/m2，碎石最優(yōu)灑布量，灑布溫度195 ℃，壓路機(jī)跟隨壓實(shí)速度限制在6～10 km/h，碾壓2 遍，保證橡膠瀝青碎石裹附率70.00%。

3 橡膠瀝青封層施工和質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 工藝流程

橡膠瀝青封層施工工藝流程：橡膠瀝青生產(chǎn)→施工場地準(zhǔn)備→預(yù)拌碎石→灑布橡膠瀝青→灑布碎石→壓實(shí)成型→新路面清掃→交通管制與開放。

3.2 主要施工環(huán)節(jié)

（1）橡膠瀝青的生產(chǎn)。橡膠瀝青生產(chǎn)操作的關(guān)鍵在于溫度控制。開始操作之前，首先需要加熱基質(zhì)瀝青，以便讓瀝青充分溶化分解。溫度一般應(yīng)該控制在約190 ℃左右，該溫度利于橡膠粉和基質(zhì)瀝青充分反應(yīng)。同時(shí)需要持續(xù)攪拌45 min 以上，該時(shí)長是膠結(jié)料達(dá)到最理想反應(yīng)的時(shí)間。生產(chǎn)操作完成后，以保溫罐進(jìn)行儲(chǔ)存，保溫罐必須能夠加熱保持在190～226 ℃范圍，這樣可以保持膠結(jié)料性能，避免因溫度或環(huán)境等因素影響膠結(jié)料性狀。要求橡膠瀝青膠結(jié)料在177 ℃下的粘度要維持在1.50～4.00 之間；在（100 g，25 ℃，5 s）/（0.10 mm）條件下，其針入度不低于2.50 mm；軟化點(diǎn)≥54 ℃；室溫25 ℃環(huán)境下，膠結(jié)料恢復(fù)彈性須滿足≥60%的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）施工準(zhǔn)備。施工操作前需要處理基面，確保基面潔凈和干燥。同時(shí)需要提前準(zhǔn)備作業(yè)機(jī)械設(shè)備，諸如清掃車、灑布車、壓路機(jī)、檢測儀等，設(shè)備要經(jīng)過開機(jī)測試，以驗(yàn)證設(shè)備性能完好。

（3）預(yù)拌碎石。為確保橡膠瀝青與碎石充分結(jié)合，可采用普通熱瀝青進(jìn)行預(yù)拌，拌和溫度應(yīng)控制在150～160 ℃，油石比應(yīng)控制在0.40%～0.60%，預(yù)拌碎石應(yīng)盡早使用，堆放時(shí)間不宜超過2 周。

（4）橡膠瀝青灑布。基面處理完畢后，灑布橡膠瀝青。須控制好灑布量，通常按2～3 kg/m2標(biāo)準(zhǔn)控制，注意灑布作業(yè)面銜接，一般須給予10 cm 左右的重疊銜接量[3]。

（5）灑布碎石。在灑布橡膠瀝青時(shí)，應(yīng)同步灑布碎石。應(yīng)根據(jù)具體情況確定灑布量，碎石灑布量一般控制在10～14 t/km 左右。如果局部存在碎石不足，應(yīng)人工給予找補(bǔ)，按≥120 ℃標(biāo)準(zhǔn)控制灑布溫。

（6）壓實(shí)。灑布碎石后，應(yīng)立即給予壓實(shí)，壓實(shí)使用25 T 級(jí)輪胎壓路機(jī)。根據(jù)作業(yè)面積適當(dāng)配置壓路機(jī)數(shù)。在實(shí)際作業(yè)中，如果作業(yè)路段較長，則需要確保壓路機(jī)緊跟灑布車并保持≤5 m 的距離，壓實(shí)以2～3 遍為宜，壓實(shí)須緊隨灑布作業(yè)完成。

（7）清掃與交通管制。完成壓實(shí)后，及時(shí)清理碎石，因?yàn)檫^多殘留會(huì)影響?zhàn)そY(jié)性能，降低整體結(jié)合力。為了避免交通擁堵，最好在壓實(shí)3 h 后開放交通，但是初期開放車速一定要限制在25 km/h 以下。

3.3 施工質(zhì)量控制

必須嚴(yán)格控制應(yīng)力吸收層的施工質(zhì)量：

（1）在大面積灑布橡膠瀝青之前，有必要進(jìn)行試灑布，以利于更準(zhǔn)確確定或調(diào)整灑布量。具體操作是，在灑布車前6～10 m 區(qū)域放置1 個(gè)容器，待灑布車按計(jì)劃灑布速度經(jīng)過容器后，馬上取出并稱重，據(jù)此計(jì)算所需灑布量，然后將參數(shù)輸入灑布車電腦，供灑布操作使用。

（2）大面積灑布碎石前，也需要進(jìn)行試灑布，同樣將參數(shù)輸入灑布車電腦，供灑布操作使用，使其達(dá)到設(shè)計(jì)灑布量[4]。

（3）操作時(shí)間是關(guān)鍵因素，例如灑布橡膠瀝青量7 t，灑布車預(yù)熱不能低于1 h，材料裝車需要20 min，橡膠瀝青提升1 ℃一般需要1.5 min 時(shí)間，180 ℃升至200 ℃則需要半小時(shí)，因此通常情況下，灑布7 噸的橡膠瀝青需要1 h 左右的作業(yè)時(shí)間，橡膠瀝青碎石封層的幾個(gè)施工質(zhì)量控制項(xiàng)目與參數(shù)如表4 所示。

表4 橡膠瀝青碎石封層幾個(gè)質(zhì)量控制項(xiàng)目與參數(shù)

4 檢測結(jié)果

4.1 橡膠瀝青灑布量

具體施工中，由于設(shè)備性能、操作水平、具體路況等因素影響，灑布量與設(shè)計(jì)量之間存在誤差，有時(shí)甚至發(fā)生漏撒等現(xiàn)象。為了確保工程質(zhì)量，必須注意施工灑布量的檢測分析，并與設(shè)計(jì)量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整，案例橡膠瀝青灑布量的幾個(gè)檢測結(jié)果如表5 所示。

4.2 碎石灑布量

受碎石形態(tài)、粒徑、設(shè)備性能、操作控制、具體路況等因素影響，施工過程中也需要進(jìn)行碎石灑布量檢測，檢測方法同于橡膠瀝青灑布量檢測，也采用定量檢測方式進(jìn)行，檢測結(jié)果如表6 所示。

表6 碎石灑布量檢測結(jié)果

4.3 防止反射裂縫的效果

在養(yǎng)護(hù)維修前的裂隙病害區(qū)域進(jìn)行鉆心、采樣和觀察，結(jié)果顯示，橡膠瀝青碎石新應(yīng)力吸收層較好阻止了原反射裂隙的蔓延發(fā)展[5]。

4.4 剎車試驗(yàn)

對(duì)養(yǎng)護(hù)維修前存在車轍病害的K14+800 區(qū)段，進(jìn)行了抗車轍測試。BZZ-60 汽車在50 km/h 的速度下急剎車，觀察輪跡處路面油膜是否受損。測試結(jié)果顯示，沒有出現(xiàn)輪跡處路面油膜受損，符合質(zhì)量要求。

4.5 透水系數(shù)對(duì)比

選取9 個(gè)有代表性的測點(diǎn)，進(jìn)行透水檢測試驗(yàn)，檢測結(jié)果如表7 所示。

表7數(shù)據(jù)顯示，橡膠瀝青封層的透水性性能優(yōu)于熱瀝青封層。9 個(gè)測量點(diǎn)的70# 熱瀝青封層的透水系數(shù)均值在1.660 ml/min，橡膠瀝青封層透水系數(shù)均值在1.190 ml/min，后者比前者提高了20%～30%，顯示橡膠瀝青應(yīng)力吸收層滿足抗水害的功能要求。

5 結(jié)語

基于工程實(shí)例，進(jìn)行了橡膠瀝青碎石封層路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究。

（1）介紹了案例橡膠瀝青碎石封層工藝設(shè)計(jì)，單方凈寬為12.00 m，碎石粒徑9.50～13.20 mm，灑布量為每公里10.00～14.00 kg/m2，橡膠瀝青最優(yōu)灑布量2.00～2.20 kg/m2，碎石最優(yōu)灑布量，灑布溫度195 ℃。壓路機(jī)跟隨壓實(shí)速度限制在6～10 km/h，碾壓2 遍，保證橡膠瀝青碎石裹附率70.00%。

（2）介紹了橡膠瀝青封層施工和質(zhì)量控制要點(diǎn)。橡膠瀝青封層施工工藝流程：橡膠瀝青生產(chǎn)→施工場地準(zhǔn)備→預(yù)拌碎石→灑布橡膠瀝青→灑布碎石→壓實(shí)成型→新路面清掃→交通管制與開放。介紹了主要施工環(huán)節(jié)、技術(shù)控制和施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。

（3）介紹了案例檢測結(jié)果。路段施工的橡膠瀝青和碎石灑布量符合設(shè)計(jì)要求；應(yīng)力吸收層較好阻止了原反射裂隙的蔓延發(fā)展；剎車抗磨試驗(yàn)未見明顯損壞；透水系數(shù)比70#熱瀝青封層提高20%～30%。