橡塑復合改性瀝青路面施工問題探析

摘要 為探究以廢舊輪胎膠粉和廢舊聚乙烯塑料為主成分，同時摻加硫磺穩定劑、增塑劑、降黏劑等材料，并經過剪切、溶脹兩個階段所制備出的橡塑復合改性瀝青的路用性能，文章以某新建高速公路為例，對原材料選取、配合比設計及改性瀝青性能試驗展開分析，并對施工技術要點及施工質量進行分析、檢測與評價。結果表明，橡塑復合改性瀝青因加入廢舊輪胎膠粉和廢舊聚乙烯塑料等成分，材料硬度、黏度、高溫穩定性能均更加優異；試驗路段路用性能也明顯提升；同時也為廢舊輪胎資源的再生利用提供了可行路徑。

關鍵詞 橡塑復合改性瀝青；施工；配合比；路用性能

中圖分類號 U414文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）02-0075-03

0 引言

高溫多雨地區瀝青路面運行過程中普遍面臨水損病害的潛在威脅，為保證路面高質量運行，必須使用防滲及抗水損性能優異的混合料。結合歐美國家的實踐經驗，將廢舊輪胎處理后加入瀝青材料，同時摻加大分子塑料聚合物，制備出的橡塑復合改性瀝青混合料既能提升瀝青材料硬度和高溫黏度，又能賦予瀝青材料更強的感溫性能，改善其高溫穩定性。基于此，該文結合新建高速公路實際，對橡塑復合改性瀝青混合料的工程應用展開研究，以驗證此類瀝青混合料優異的路用性能，為其推廣應用提供可借鑒經驗。

1 工程概況

某新建高速公路X2標段起點樁號K0+000，終點樁號K12+200，線路全長12.2 km。該公路段位于我國南方高溫多雨地區，結合同一地區同等級公路運行實際，因施工材料、施工工藝、養護處治等方面的原因，其他公路先后出現各種形式的水損病害，在行車荷載的反復作用下迅速發展成為大規模網裂、坑槽、沉陷，嚴重影響公路服役性能。為此，該公路管理部門決定采用高強型橡塑復合改性瀝青混合料，以提升路面抗滲、抗車轍、抗磨耗性能。

2 橡塑復合改性瀝青設計

2.1 原材料選用

（1）瀝青。該高速公路橡塑復合改性瀝青混合料選用軟化點64 ℃、針入度50.8（0.1 mm）、5 ℃延度6.8 cm、薄膜加熱試驗后質量損失?0.286 2%的70#A級道路石油瀝青材料。

（2）橡塑復合改性劑。該材料以廢舊輪胎膠粉和廢舊聚乙烯塑料為主成分，其中還摻加硫磺穩定劑、增塑劑、降黏劑[1-5]等成分。其中，廢舊輪胎膠粉主要由工程所在地某橡膠制品公司提供，由施工現場技術人員按照《橡膠瀝青路面技術規范》（CJJ/T 273—2019）驗收；廢舊聚乙烯塑料則由該公司通過回收的塑料瓶熔化壓縮而成，拉伸強度達到26.1 MPa、相對密度為0.93，彈縮率為3.6%；其余的材料均直接從市場采購。

（3）粗集料。工程所在地石灰巖抗磨耗性不良，外購玄武巖成本高而經濟性差，故選用工程所在地供應的輝綠巖石料。此類石料毛體積密度較大，吸水性不強。經檢測，其壓碎值取10.2%，磨光值取45.4%，洛杉磯磨耗值為11.9%，軟石含量僅為0.4%。各項力學性能均滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2017）要求。

（4）細集料。為提升橡塑復合改性瀝青混合料水穩性能，特選用石灰巖機制砂為細集料，并展開此類集料性能檢測與評價。根據檢測表示，此類細集料吸水率、毛體積相對密度、棱角性、亞甲藍值、堅固性等均符合要求。

（5）礦粉。該類材料在整個混合料結構中起到阻隔瀝青流淌、加強并提升總體黏度[6-8]的效果。但其摻量如果過高，必將使混合料整體強度和抗車轍性能降低。該研究推薦石灰巖磨細礦粉，其含水量、塑性指數等取值均符合規范，性能穩定。

2.2 配合比設計

在密切結合工程實際、現行規范并參照普通改性瀝青級配設計的基礎上展開試驗，所得到的橡塑復合改性瀝青混合料級配結果見表1。

在確定出混合料級配的基礎上，依次針對3.7%、4.0%、4.3%、4.6%及4.9%等瀝青用量混合料成型馬歇爾擊實試件，各油石比對應4個試樣。此后通過蠟封法及馬歇爾試驗[9-10]展開試樣毛體積密度、理論密度等取值檢測，測試結果見表2。根據檢測值，隨著瀝青摻量的增大，試件相對密度、孔隙率遞減；毛體積密度、瀝青飽和度、流值和穩定度遞增；礦料間隙率則先減后增。兼顧工程性能和經濟性考慮，推薦采用4.3%的瀝青摻量。

2.3 橡塑復合改性瀝青制備及性能檢測

2.3.1 材料制備

該研究推薦采用直投法展開橡塑復合改性瀝青制備[11-13]。具體流程可以劃分成剪切、溶脹兩個階段。首先，在135 ℃的高溫烘箱內將基質瀝青持續加熱180 min，待基質瀝青完全溶解且受熱均勻后傾倒進剪切桶，借助智能加熱裝置繼續加熱至180 ℃；此后按照先后次序將廢舊輪胎膠粉、廢舊聚乙烯塑料、改性劑、其余添加劑等全部摻進；迅速將加熱溫度升高至185 ℃，同時按照6 900 r/min的速度高速剪切60 min。第二，待以上剪切處理完結后將橡塑復合改性瀝青半成品移動至高速分散機處，按照500 r/min的速度和185 ℃的溫度持續旋轉，使之充分膨脹發育；60 min后摻加硫磺穩定劑，再繼續反應120 min后完成。

2.3.2 性能檢測

按照長300 mm、寬300 mm、厚50 mm的尺寸制備板塊狀橡塑復合改性瀝青試件和普通改性瀝青試件，在室溫下持續靜置48 h后再放進車轍儀內保溫12 h。此后在60 ℃環境下展開輪轍試驗，試驗車輪按照設計速度和次數運行。最終得到的橡塑復合改性瀝青試件動穩定度為7 341.1次/mm，遠超出3 000次/mm的規范值，同時也比5 894.3次/mm的普通改性瀝青試件動穩定度高。測試結果驗證了橡塑復合改性瀝青優異的高溫穩定性能和抗車轍性能。

3 橡塑復合改性瀝青路面施工工藝

3.1 混合料制備及運輸

通過試拌確定橡塑復合改性瀝青拌和時間，此時間應以確保瀝青混合料均勻裹覆全部集料顆粒且拌和均勻為限[5]。總拌和時間、干拌和濕拌時間分別達到55 s、5 s、50 s以上。拌和結束后必須加強混合料均勻程度檢測，對于表現出花白、離析特征的材料應棄置不用。技術人員應每日分兩次從拌和站取樣展開抽提篩分及馬歇爾試驗，進行混合料級配、油石比、殘留穩定度及物理力學性能檢測。

在裝料過程中，自卸車必須前后移動，保證在車廂前部、后部、中部循環裝料，阻止集料離析。自卸車的實際裝載和運輸能力必須與攤鋪速度匹配并有余量，以保證按設計速度攤鋪期間等候卸料的車輛至少為5輛。自卸車到達施工現場后空擋停候在攤鋪機前方10～20 cm范圍內，隨著攤鋪機的推進而展開卸料。

3.2 攤鋪

同時安排2輛攤鋪機以梯隊形式展開混合料攤鋪，實際攤鋪速度主要結合混合料生產能力、施工機械配置等綜合確定，以保證攤鋪過程連續展開，攤鋪結果均勻密實。梯隊攤鋪的過程中，前方攤鋪機行進過后攤鋪層縱向接縫為斜坡狀；后方機械必須按照10 m左右的跟進距離跨縫攤鋪。

攤鋪開始前必須將攤鋪機械性能調整至良好狀態，具體而言，螺旋布料兩側的自動料位器必須調試好；同時根據布料器實際轉速確定鏈板送料器運行速度和料門實際開度。施工期間應展開粗細料均勻程度、松鋪厚度等的實時測定與分析。攤鋪開始前還應使熨平板達到100 ℃以上的預熱溫度，并調整為中強等級展開夯實，以將攤鋪層壓實度控制在85%以上。熨平板必須保持緊密拼接，避免因粒料卡入后影響鋪層平整度。為保證連續供料，避免因缺料引發粗集料離析，集料斗刮板上熱料厚度接近10 cm時即安排下一輛自卸車卸料。

3.3 碾壓

該公路段橡塑復合改性瀝青路面碾壓按照初壓、復壓和終壓等階段依次展開，具體的碾壓機械類型數量、碾壓遍數、壓實度等通過試鋪確定。經過試鋪確定，初壓階段應使用鋼輪壓路機按2～3 km/h的速度進行靜壓；復壓階段則由鋼輪壓路機以4～6 km/h的速度振壓；終壓時由鋼輪壓路機按3～6 km/h的速度靜壓收光。

3.4 接縫處理

2臺攤鋪機以梯隊形式行進攤鋪所形成的縱向接縫必須為熱接縫，攤鋪期間應在已鋪筑混合料段預留10～20 cm的寬度，用于后續攤鋪高程控制的參照基準；待各段落攤鋪全部結束后展開跨縫碾壓即可。

因各種原因造成攤鋪過程中斷或當日施工任務完結，必須在攤鋪材料末端與鋪筑方向垂直設置橫縫。橫縫上層和下層之間應錯開1 m及以上，再次攤鋪開始前在橫縫邊緣均勻涂抹黏層油，此后通過雙鋼輪壓路機橫向碾壓。碾壓時壓路機鋼輪應先放在前次結構層，逐次向攤鋪層移動15～20 cm，最終全部落在新鋪筑層后碾壓1～2遍即完成橫向碾壓。隨后調整為縱向方式碾壓。

4 路用性能檢測評價

4.1 平整度

該橡塑復合改性瀝青試驗段工后通過3 m直尺展開平整度檢測，每100 m間隔施測1次。根據測試結果，試驗段左幅橡塑復合改性瀝青路面平整度均值為2.5 mm，右幅路面平均平整度取2.8 mm，均未超出3 mm的規范限值。

4.2 抗滑性能

公路工程領域主要通過構造深度和擺值兩個指標體現路面抗滑性能的高低。具體而言，通過鋪砂法檢測試驗路段構造深度，每200 m施測1次，以對其抗滑性能做出客觀評價。根據測試結果，試驗段左幅橡塑復合改性瀝青路面構造深度均值為0.78 mm，右幅路面平均構造深度為0.94 mm，均超出0.55 mm的規范值，表明此類型瀝青路面構造深度較大，具備較好的抗滑性能[14-15]。

在此基礎上，借助擺式摩擦儀進行試驗段橡塑復合改性瀝青路面擺值測定，以據此評價路面抗滑性能，并印證構造深度測試結果。待檢測路段和測點應隨機布設，但應確保測點布置在橫斷面內輪痕帶處；測點和路緣石之間保持1 m以上的距離。根據試驗段擺值測值看出，試驗路段擺值取值基本位于70 BPN以上，遠超出45 BPN的規范底線，表明試驗段瀝青路面抗滑性能優異。

4.3 滲水性能

在竣工驗收以及通車運行1年后兩個時間段，通過滲水儀按200 m間隔展開試驗路段橡塑復合改性瀝青路面滲水系數測試，根據測值，試驗段竣工時左幅和右幅滲水系數均值為0.9 mL/min和1.1 mL/min，基本處于不滲水狀態；持續運行1個自然年份后滲水系數幾乎無變化；表明此類瀝青路面抗滲性能十分優異。

4.4 車轍檢測

通過3 m直尺在試驗路段按100 m間隔展開橫斷面平整度檢測，施測過程在竣工驗收后及持續運營1年后各展開一次。根據測值情況，試驗段竣工時左幅和右幅車轍深度均值分別為2.7 mm和1.9 mm；竣工后及持續運行1年后該試驗路段車轍深度均遠小于5 mm的規范上限，表明橡塑復合改性瀝青路面抗車轍性能和高溫穩定性能均較好，對于高溫多雨地區公路工程較為適用。

5 結論

研究結果表明，隨著廢舊輪胎膠粉和廢舊聚乙烯塑料摻加量的增大，除橡塑復合改性瀝青針入度減小外，其余性能均呈增大趨勢。廢舊輪胎膠粉的摻加對該類型改性瀝青高低溫性能均較好改善；而廢舊聚乙烯塑料的摻加主要改進的是此類改性瀝青的高溫性能。借助實際工程試驗路段施工結果對橡塑復合改性瀝青優異的路用性能進行驗證，其路面平整度、滲水系數、構造深度均與普通改性瀝青路面相當，而摩擦擺值明顯高出普通改性瀝青。表明此類混合料具備更加優異的高溫穩定性和抗車轍性能，對于高溫多雨地區也更加適用。

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收稿日期：2023-10-18

作者簡介：雷鳴（1983—），男，本科，工程師，研究方向：道路與橋梁施工。