公路修補用的改性瀝青配比優(yōu)化及施工工藝改進研究

中圖分類號：TQ177.63 文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）10-0102-04

Research on the optimization of modified asphalt ratio and construction technology improvement for highway repair

HUANG Di （Sichuan Dingneng Road and Bridge Engineering Co.，Ltd.，Yibin 644Ooo，Sichuan China）

Abstract： In orderto improve the durability and environmental protection of asphalt materials for highway repair， this experimentuses SK-9O matrix asphalt as the matrix，adding recycled rubber particles，desulfurization manganese slag and other materials to prepare an asphalt mixture，and optimizes the asphalt ratio.At the same time，the whole processconstruction technology of production，transportation，paving，compaction and quality inspectionof the prepared asphalt mixture is discussed. The results show that when the oil-stone ratio is 4.8% and the amount of recycled rubberparticlesis 14% ，thecomprehensive performance of the asphalt mixture is better.At this time，the Marshall stability of the material is 8.36kN ，and the flying loss is 7.86% ，which can meet the detection requirements of construction quality.In summary，this asphalt mixture has the advantages of stability and anti-losening， and uses waste rubber and industrial waste residue，which has good environmental benefits and can provide reference for the development of asphaltmaterials forhighway repair.

Keywords：highway;asphalt;reclaimed rubber; oil-stone ratio;marshall stability

傳統(tǒng)的公路修補材料往往面臨耐久性差的問 題，且大量廢棄橡膠輪胎與工業(yè)固廢的堆積給生態(tài)環(huán)境帶來持續(xù)壓力。基于此，提高公路修補材料的耐久性和環(huán)保性成為一個研究熱點。王昊等1以90號瀝青為基體，結(jié)合聚烯烴類高模量劑等材料，制備一種高模量改性瀝青混合料，結(jié)果表明，這種瀝青混合料水穩(wěn)定性、低溫性能以及疲勞壽命均較好，在寒冷地區(qū)路用性能良好；楊偉明等2以廢舊線路板金屬回收后的非金屬材料來替代SBS改性劑，制備一種瀝青混合料，然后研究其路用性能，結(jié)果表明，當使用 25% 廢舊非金屬粉時，瀝青混合料的動態(tài)模量提高 11.02% ，高溫車轍提高 8.8% ，路用性能提高，且材料更加環(huán)保；王壹帆等3利用廢舊輪胎鋼絲，制備一種瀝青混合料，結(jié)果表明，當廢舊輪胎鋼絲摻量在 0.5%～1.5% 范圍內(nèi)時，這種瀝青混合料的劈裂抗拉強度可提高至少 20% ，抗裂性能更加優(yōu)異。

以上研究對公路用的瀝青修補材料進行了研究，但瀝青材料的配比和施工工藝等還需要進一步優(yōu)化。基于此，本試驗在SK-90號基質(zhì)瀝青的基礎(chǔ)上，通過再生橡膠顆粒、脫硫錳渣等制備一種瀝青混合料，并對該材料的性能及施工應(yīng)用進行探討。

1 瀝青配比的優(yōu)化

1.1 材料與設(shè)備

主要材料：再生橡膠顆粒（工業(yè)純，廊坊柒勝再生資源回收有限公司：SK-90號基質(zhì)瀝青（工業(yè)純，韓國SK集團）；高粘改性劑（工業(yè)純，天津中科新材料有限公司）；玄武巖碎石（工業(yè)純，石家莊燦辰礦產(chǎn)品有限公司）；機制砂（工業(yè)純，河北一礦礦產(chǎn)品有限公司）；脫硫錳渣（工業(yè)純，湖南大吉環(huán)保節(jié)能材料有限公司）。

主要設(shè)備：MH-Ⅱ型磨耗試驗機（河北大宏實驗儀器有限公司）；GS-1型剪切機（紹興市天韻儀器設(shè)備有限公司）；LWD-4型馬歇爾穩(wěn)定度測試儀（河北泰斯特建筑儀器制造有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 瀝青級配設(shè)計

以SK-90號基質(zhì)瀝青為主要基體材料，結(jié)合高粘改性劑、再生橡膠顆粒、玄武巖碎石、機制砂和脫硫錳渣等材料，制備一種公路修補用的瀝青混合料。根據(jù)CJJ/T190—2012《透水瀝青路面技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于瀝青混合料各礦物級配的要求，選擇了PAC-13礦料級配，具體瀝青級配設(shè)計如表1所示[4-5]。在表1的基礎(chǔ)上，將瀝青混合料的空隙率設(shè)定為 20% ，瀝青用量設(shè)定為 4.5% 。然后，分析不同油石比（4.0、4.4、4.8、5.2、5.8）不同再生橡膠顆粒添加量 （0%，7% 、 14% 、21% 28%）對瀝青混合料性能的影響。

表1瀝青級配設(shè)計

Tab.1 Asphalt gradationdesign

1.2.2 瀝青混合料的制備

（1）稱量適量基質(zhì)瀝青，先以恒溫 150^qC 加熱一段時間，然后，按照基質(zhì)瀝青質(zhì)量的 10% 添加高粘改性劑，攪拌混合 30min ，再以 3000r/min 的速率剪切處理 30min ，得高粘瀝青；

（2）稱量適量高粘瀝青，先將溫度升高到 185^°C 然后添加適量再生橡膠顆粒、玄武巖碎石、機制砂和脫硫錳渣等材料。然后，在恒溫 185‰ 的速率下進行剪切 45min

（3）將材料繼續(xù)放置在恒溫 185°C 環(huán)境中發(fā)育，同時以 60r/min 的轉(zhuǎn)速進行攪拌， 120min 后取出，得瀝青混合料，備用。

1.3 性能測試

1.3.1 析漏試驗

將適量瀝青混合料放入帶蓋燒杯中，以恒溫185^°C 加熱 60min ，然后蓋上蓋子在恒溫 185°C 環(huán)境下反復搖晃 3min_? 將燒杯冷卻 60min ，刮下燒杯上附著析出的瀝青混合料，并計算材料析漏損失：

式中： Δm 為瀝青混合料的析漏損失， % ： m₀ 為燒杯的質(zhì)量，g； m₁ 為燒杯和瀝青混合料的質(zhì)量之和， Π_g^g m₂ 為燒杯和瀝青混合料析出部分的質(zhì)量之和， g （2號

1.3.2 飛散試驗

通過磨耗試驗機，測試瀝青混合料試件的飛散損失，公式為：

式中： ΔS 為材料飛散損失， % ： m_a 為飛散試驗前的試件質(zhì)量，g; m_b 為飛散試驗后的試件質(zhì)量， g_o

1.3.3 馬歇爾穩(wěn)定度

通過馬歇爾穩(wěn)定度測試儀對瀝青混合料試件進行測試，分析材料的馬歇爾穩(wěn)定度。

2 結(jié)果與分析

2.1 油石比的優(yōu)化

分別以 4.0%，4.4%，4.8%，5.2% 和 5.8% 的油石比制備瀝青混合料，然后測試各瀝青混合料的析漏損失與飛散損失，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，當油石比從 4.0% 逐級增加到 5.8% 時，瀝青混合料的析漏損失呈不斷增大趨勢，但增大幅度較小。同時，在油石比從 4.0% 逐級增加到 5.8% 的過程中，瀝青混合料的飛散損失呈不斷減少趨勢，且降低幅度較大。當油石比為 4.0% 時，瀝青混合料的析漏損失較小，為 0.03% ，此時的飛散損失較大，為21.24% 當油石比為 4.8% 時，瀝青混合料的析漏損失與飛散損失基本達到平衡，數(shù)值分別為 0.12%.10.17% 。當瀝青混合料的油石比達到 5.8% 時，瀝青混合料的析漏損失略微增大至 0.31% ，此時的飛散損失較小，為 3.88% 。經(jīng)分析，當瀝青混合料中的油石比過低時，材料骨料間粘接強度不足，飛散損失顯著增大，影響材料耐久性。但是，瀝青混合料的油石比過高，則會導致材料基體中的瀝青過多，高溫環(huán)境下瀝青容易流淌89。因此，析漏損失增加。綜上，為平衡瀝青混合料的粘接力與抗流淌性，油石比應(yīng)為 4.8% 。

2.2再生橡膠顆粒添加量對馬歇爾穩(wěn)定度分析

按照瀝青混合料總質(zhì)量的 7%14%21%28% 添加再生橡膠顆粒，同時以 0% 再生橡膠顆粒添加量的試件作為空白試件，然后對各試件進行馬歇爾穩(wěn)定度測試，結(jié)果為：隨著瀝青混合料中再生橡膠顆粒添加量逐漸增多，試件穩(wěn)定度先提高后降低。當再生橡膠顆粒添加量為 0% 時，空白試件的穩(wěn)定度較小，為5.22kN 當再生橡膠顆粒添加量達到 14% 時，試件穩(wěn)定度最大，為 8.36kN_c 當再生橡膠顆粒添加量繼續(xù)增多到 28% 時，試件穩(wěn)定度反而降低到 4.77kN 可以看到，再生橡膠顆粒的加入顯著影響瀝青混合料的抗變形能力。當添加少量再生橡膠顆粒時，橡膠顆粒的彈性特性有助于增強瀝青膠漿的韌性，改善骨料間的粘接與整體性。因此，瀝青混合料抵抗荷載變形能力的提高，馬歇爾穩(wěn)定度增加。但是，當再生橡膠顆粒添加量過高時，過量的橡膠顆粒會在瀝青混合料中占據(jù)較多的空間。這些橡膠顆粒自身強度較弱，導致瀝青混合料試件的整體承載能力[10-11]。因此，試件馬歇爾穩(wěn)定度下降。綜上，當再生橡膠顆粒添加量為14% 時，混合料馬歇爾穩(wěn)定度達到最大值 8.36kN ，因此，再生橡膠顆粒添加量為 14% 較好。

3配比瀝青的施工工藝

3.1 施工前期準備

在公路修補前，應(yīng)當先對施工區(qū)域進行詳細勘查，分析修補路面的病害類型、范圍與深度，精確標記確定修補區(qū)域的邊界與幾何尺寸。同時，應(yīng)當將公路修補區(qū)域清理干凈，確保基面干燥、堅固、清潔。在施工前，還應(yīng)當根據(jù)瀝青混合料的優(yōu)化配比，準備好再生橡膠顆粒、基質(zhì)瀝青等原材料[12-13]。對施工中需要用到的機械設(shè)備和儀器進行統(tǒng)一檢查和調(diào)試，保證儀器設(shè)備在施工過程中的良好狀態(tài)。在需要修補的公路界面處，均勻涂布粘層油，增強新老材料之間粘接力。在施工區(qū)域附近，做好交通疏導和安全警示工作。

3.2 瀝青混合料的生產(chǎn)與運輸

根據(jù)2.1和2.2中關(guān)于公路修補瀝青混合料的配比優(yōu)化研究，控制瀝青混合料的油石比為 4.8% ，再生橡膠顆粒添加量為混合料總質(zhì)量的 14% 。在瀝青混合料的生產(chǎn)拌和過程中，先將基質(zhì)瀝青加熱至150^qC ，然后添加 10% 高粘改性劑，攪拌剪切，得到高粘瀝青。然后，將高粘瀝青的溫度提高到 185‰ ，加人再生橡膠顆粒等材料，剪切攪拌 45min ，再在恒溫185°C 環(huán)境下保溫發(fā)育。運輸車輛需具備良好保溫措施，在車廂內(nèi)部噴涂植物油。車輛應(yīng)當盡快將混合料運送至修補現(xiàn)場，運輸速度一般為 35km/h ，確保到場溫度不低于 175^°C ，并盡量減少運輸時間以防材料離析或過度降溫，確保施工順利進行。

3.3 混合料攤鋪工藝

瀝青混合料達到公路修補施工現(xiàn)場后，應(yīng)當迅速組織攤鋪，確保瀝青混合料到場溫度不低于175^qC_? 攤鋪前，需要再次確認修補基面潔凈干燥且粘層油涂布均勻。攤鋪設(shè)備應(yīng)提前預(yù)熱，選擇與修補區(qū)域尺寸匹配的攤鋪機或者人工輔助工具。在攤鋪瀝青混合料的過程中，需要做到連續(xù)均勻鋪攤，控制松鋪厚度約為設(shè)計壓實厚度的1.2～1.3倍。攤鋪速度應(yīng)與供料速度及壓實能力相匹配，避免長時間停頓。操作時應(yīng)盡量減少對瀝青混合料的攪動，防止離析。在公路修補的區(qū)域邊緣與新老路面接縫處，應(yīng)當注意新舊材料緊密銜接和平順過渡。

3.4混合料壓實工藝

采用雙鋼輪壓路機對攤鋪的瀝青混合料進行初壓1～2遍，速度控制在 2～3km/h 然后，使用膠輪壓路機進行復壓4～6遍[14]。最后，繼續(xù)采用雙鋼輪壓路機將輪跡去除，靜壓1～2遍。在壓實處理過程中，壓路機均不能停留在溫度超過 70% 的已壓實但未冷卻的路面上。

3.5 壓實后處理與開放交通

在瀝青混合料壓實處理完成后，等待公路修補區(qū)域的溫度自然冷卻到 50^qC ，期間注意封閉交通。待瀝青混合料充分冷卻并定型后，仔細檢查公路修補面的平整度及新舊路面的接縫質(zhì)量。確認無松散、推移或明顯缺陷，且壓實度滿足要求。當修補區(qū)域瀝青混合料達到足夠強度后，方可有序開放交通。

3.6 施工質(zhì)量檢測

參考JTG/F40—2004中的相關(guān)要求[15]，對公路修補施工工藝的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行質(zhì)量檢測，以保證最終的施工質(zhì)量。施工質(zhì)量的檢測方法與標準具體如表2所示。結(jié)果表明，這種瀝青混合料在公路修補應(yīng)用中能夠符合施工質(zhì)量檢測標準，應(yīng)用效果良好。

表2施工質(zhì)量的檢測方法與標準Tab.2 Detectionmethodsand standardsof construction quality

4結(jié)語

本試驗以SK-90號基質(zhì)瀝青、再生橡膠顆粒、機制砂等材料制備一種瀝青混合料，可以用于公路修補施工，具體結(jié)論如下：

（1）在瀝青混合料中，油石比的增大可以使材料析漏損失略微增大，同時使材料飛散損失大幅度降低。優(yōu)選油石比為 4.8%

（2）當再生橡膠顆粒添加量為 14% 時，瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度達到最大值，為 8.36kN ，此時的飛散損失較低，為 7.86% ，材料綜合性能較好；

（3）針對優(yōu)化配比的瀝青混合料，制定了公路修補施工工藝的具體流程，包括前期準備、混合料生產(chǎn)與運輸、攤鋪、壓實、后期處理及質(zhì)量檢測。該混合料表現(xiàn)出良好的高溫穩(wěn)定性、優(yōu)異的抗松散剝落能力以及顯著增強的抗荷載變形能力，可以滿足公路修補對材料性能的嚴格要求。

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