ARHM-25 橡膠改性瀝青混合料施工工藝

吳定知

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511400）

1 引言

在社會經濟高速發展的今天，交通運輸業及汽車工業也得到快速發展，但同時許多問題也逐漸凸顯。例如，廢舊輪胎材料淘汰后而無法再次利用等問題。在通過許多專家不斷研究后發現，將廢舊輪胎研磨成粉后摻入路面工程瀝青材料中，能有效改善瀝青材料性能，使高速公路整體施工質量得到大幅度提升。

2 工程概況

高速公路某路段起點與終點地標分別為K70+146、K88+314，路段總長為18 km，最高時速設計為120 km/h，公路采用了單向四車道設計。工程的下面層結構由ARHM-25 橡膠改性瀝青混合料構成，設計人員通過綜合考慮在總標段中選用了K79+000～K79+430.4 段（整體式）右側作為實驗路段。在該路段中，設計人員將下面層的橡膠改性瀝青混合料設計為12 cm，半幅寬度則為18.80 m。

3 路用性能研究

3.1 高溫性能

以JTG E20—2011 《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》為依據，將橡膠改性瀝青混合料構成的車轍板作為標準試件，試件尺寸為30 cm×30 cm×5 cm，將車轍板樣品置于車轍實驗儀內，并將溫度設置為60 ℃，保存時間控制在5 h 以上，通過高溫實驗從而判斷橡膠改性瀝青混合料在高溫下的穩定性，實驗數據如圖1 所示。

圖1 瀝青混合料高溫穩定性數值對比

從圖1 中可知，橡膠改性瀝青混合料的動穩定度為1 980 mm/次，而基質瀝青混合料的動穩定度不足1 500 mm/次，前者動穩定度要比后者高32%左右，由此表明在基質瀝青混合料中加入廢舊橡膠顆粒，能有效提高其高溫穩定性。

3.2 低溫性能

以JTG E20—2011 《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》為依據，將采用橡膠改性瀝青混合料制備而成的車轍板放置24 h 后，切割成規格為40 mm×40 mm×250 mm 的小樣，然后將小樣置于-10℃的保溫箱內，靜置3 h 后，再利用萬能試驗機來對小樣實施彎曲檢測，并將加載速率設置為50 mm/min，通過實驗后其最大彎拉應變值如圖2 所示。

圖2 瀝青混合料低溫穩定性數值對比

從圖2 中可知，在基質瀝青混合料中加入廢舊橡膠粉，其低溫性能會大大提升，基質瀝青混合料的最大彎拉應變也提高約310 με。由此表明在瀝青混合料中摻入廢舊橡膠粉，其在低溫環境中抗裂性能得到優化[1-2]。

3.3 水穩性能

以JTG E20—2011 《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》為依據，分別制作基質瀝青混合料與橡膠改性瀝青混合料材質的馬歇爾樣品，然后將兩種材質的馬歇爾樣品置于凍融循環的環境中，從而判斷出兩者的穩定度，將兩種材料最終殘留程度和凍融劈裂強度條件下的最大彎拉應變結果展開對比分析，分析結果表明，基質瀝青混合料的殘留與凍融劈裂強度最大彎拉應變值要低于改性橡膠瀝青混合料，殘留強度與凍融劈裂強度最大彎拉應變值分別低5.7%與7.1%。以此可判斷在瀝青混合料中摻入橡膠顆粒能使材料水穩定性能大幅度上升。

4 施工技術

4.1 橡膠瀝青拌和與溫度控制

由于橡膠瀝青對外在溫度要求較高，因此，在材料制備時需合理控制瀝青加熱溫度，如溫度控制不合理，就會影響混合料產能。同時在攤鋪碾壓環節，對混合料的壓實度與輪跡消除也起著重要的作用。為此，在瀝青混合料拌和制備前，工作人員首先要進行數次拌和實驗，并結合實驗數據來對拌和設備的上料速度、工作溫度、生產能力做出合理分析進而得出拌和比。工程施工時，工作人員首先要根據設計人員制定的配合比進行生產，并確保每盤生產時間要大于50 s，具體包含干拌、濕拌等工序。在混合料制備時，需安排專人對混合料的拌和質量進行嚴密監控，保證混合料不會產生成團、成塊以及材料拌和不充分等問題。拌和時橡膠改性瀝青加熱溫度、礦料加熱溫度及混合料出廠溫度則分別控制在175～185 ℃、185～195 ℃、180～190 ℃[3]。

4.2 瀝青混合料運輸

1）材料裝載前，首先需對裝載車廂內部進行清理，并將食用油和水拌和，然后將其涂抹在箱體內側以及其底部，這樣能防止瀝青混合料與箱體內部出現粘連。

2）瀝青混合料要采用“移動式”方式進行裝載，過程中車輛需根據實際情況進行前后移動，遵循前、后、中、前、后多次裝料的方式作業。材料裝載高度需控制在平裝狀態，杜絕材料呈現塔型而出現堆高離析等問題。

4.3 攤鋪控制要點

在路面工程施工時，路面攤鋪是極其關鍵的環節。施工期間，橡膠瀝青一般應用于細粒式混合料中，同時瀝青混合料粒徑要控制在19 mm 內。該工程路段采用的是ARHM-25 的結構形式，級配形式為間斷級配，并且混合料的粒徑較大（31.5 mm），因此，施工過程中極容易出現混合料離析等問題。攤鋪機行進速度與熨平板的工作溫度和路面工程平整度有直接關系，混合料最初壓實度是否合格取決于夯錘振動頻率。該路段攤鋪期間運用了多臺攤鋪機采用梯隊聯合作業方式進行施工，在具體作業環節需遵循下述要點。

1）攤鋪設備到達指定位置后，預熱熨平板直至溫度達到130 ℃。首先在前方位置將離路面中線方位較近的攤鋪機設置其中，并在攤鋪機右側安裝鋼絲，然后安裝橫向坡度計便于對路面層的橫向坡度進行控制。為了能實現對高程實施控制，其右側會在攤鋪完成的路面上采用滑雪方式進行作業。接縫位置要運用斜接縫方式操作以防止接縫痕跡出現。2 臺以上設備同步作業時，要合理控制縱向搭接寬度以及設備之間的前后間距。

2）正式攤鋪期間，料斗中的混合料不能過多或者過少，一般要超出料斗容量的2/3。混合料輸送至螺旋料斗時，其高度要大于總容量的2/3，這樣才能防止漏鋪、離析等情況發生。施工過程中攤鋪機的啟動時速設置在0.5～1.0 m/min。攤鋪時速、設備頻率分別設置為1.5 m/min、30%。為了減少混合料粘連問題出現，應盡量降低料斗回收頻率。施工過程中一旦發現混合料存在凝固現象要及時將其清理干凈。

3）熨平板寬度及螺旋葉片數量需根據路面寬度設置，側擋板與螺旋尾部要保持30 cm 距離，螺旋尾部和反向葉片之間要保持相連狀態，以此來降低邊部位置離析問題出現[4]。

4.4 混合料的碾壓成型

橡膠材料的體積通常難以實現壓縮，這基于材料本身具備充分彈性所致。由于膠粉顆粒是廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青的重要成分，由相關人員研究分析可知，通過間斷級配能有效增加容積，隨著容積的增大，膠粉彈性碾壓會降低。由于溫度對橡膠瀝青的影響大，故而碾壓作業環節其溫度降低時混合料成型空隙概率就會加大，導致混合料碾壓彈性提高。基為此，在該路段實驗環節，工作人員根據橡膠瀝青混合料的碾壓彈性和溫度敏感度的特性，對施工設備進行合理配置。碾壓過程中，需遵循“靈活連貫、高頻率低振幅、水量小”的原則。初壓與復壓都應緊隨在攤鋪機后部，終壓則應在復壓后面。初壓時外部環境溫度需保持在高溫狀態，此時，混合料變形概率會大幅度下降，其表面會及時得以封閉，從而降低熱損失量。初壓在前，復壓在后，碾壓過程中要注意雙鋼輪、膠輪壓路設備步伐一致，而且作業時不能無故停止，要保持持續連貫。初壓時碾壓總長要控制在30～40 m，這樣才能確保在高溫狀態下混合料密度達標。終壓則需應用雙鋼輪壓路機，并采用膠輪開展靜壓收光作業。邊部碾壓時需對邊部充分碾壓使其壓實度達標，具體可采用以下方法操作。

1）初壓階段需使用的壓路設備為14 T 雙鋼輪壓路機，碾壓時運用前靜后振方案，壓路機行進速度要控制在2～3 km/h，溫度＞165 ℃。

2）復壓環節需運用多臺雙鋼輪壓路機與膠輪壓路機。作業環節壓路機需采用高頻低振幅方式操作，碾壓速度控制在3～5 km/h，碾壓溫度＞150 ℃。

3）終壓時采用13T 雙鋼輪壓路機，先利用雙鋼輪進行收面作業，直至路面輪跡消除，碾壓速度為3～6 km/h，溫度＞120 ℃。

4.5 質量檢測

當路面工程橡膠改性瀝青混合料路面施工完成后，需對路面平整度、壓實度實施檢測。進行平整度與壓實度檢測時，檢測人員分別采用3 m 直尺檢測與鉆芯取樣技術，該路面工程檢測時在路段選取了多個檢測點，并對各點實施多次檢測最終取其平均值，實際檢測數據如表1 所示。

表1 橡膠改性乳化瀝青混合料路面平整度及壓實度檢測數據

從表1 可知，該路段瀝青混合料路面平整度檢測平均值小于5 mm，說明其平整度達標。但壓實度檢測平均值超過98%，說明壓實度未達到施工設計標準。

5 結語

高速公路橡膠粉主要由橡膠改性粉通過合理配制充分拌和形成，進而衍變成較為新型的混合料材料。目前，橡膠粉屬于易提取且相對環保的材料。為此，在國內路面工程的施工過程中，公路橡膠粉改性混合料技術得到廣泛應用，同時其生態環保的優勢也得到了業內人士的一致認同。本文根據實際工程案例，對ARHM-25 橡膠改性瀝青混合料技術進行分析，為公路后期使用的安全性和穩定性奠定基礎。