淺談橡膠瀝青砼在道路工程中的應(yīng)用

　　一、概述

　　我國高等級公路骨架網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，其中，絕大部分是瀝青路面。與此同時，在超載、氣候變暖和車速提高的綜合影響下，路面行車作用呈現(xiàn)高溫、高荷載和高動水壓力的三高趨勢。各種新形式的水損壞和高溫永久變形等路面早期損壞較大面積的出現(xiàn)在近年建成通車的道路上。某些改性瀝青和纖維類材料的添加在一些特殊工程中取得了比較明顯的效果，但其較高的成本限制了推廣使用。然而，廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青作為一種新型的改性瀝青由于其獨(dú)特的路用性能和環(huán)保效益及相對較低的成本投入，目前在美歐等發(fā)達(dá)國家得到了普遍的推廣和應(yīng)用。

　　橡膠瀝青的生產(chǎn)工藝主要有干法和濕法兩條技術(shù)路線，兩條路線同時起步于20世紀(jì)60年代。干法是指橡膠粉與集料先拌和后再噴入瀝青拌制的混合料，常稱為橡膠改性瀝青混凝土《Rubber Modified As-phalt Concrete);濕法是橡膠粉與瀝青混合作為粘結(jié)劑再與礦料混合，一般稱為橡膠瀝青混凝土(Asphalt Rubber Concrete)。

　　目前，我國改性瀝青常用的改性劑為SBS.LDPE.EVA和SBR等。利用廢橡膠粉替代價格昂貴的SBS作瀝青改性劑是一種既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又簡單有效的方法，不僅可以降低修路的成本，還可以變廢為寶，消除“黑色污染”。因此，我國修筑公路及維修公路采用橡膠粉改性瀝青的意義重大。

　　二、工程背景及工程情況

　　東湖路位于哈爾濱市開發(fā)區(qū)迎賓區(qū)，為機(jī)場高速路北側(cè)區(qū)域的干道。本次工程設(shè)計(jì)起點(diǎn)為秦嶺路，終點(diǎn)為昆侖路，全長487.2米，道路為雙幅橫斷面型，每幅機(jī)動車道寬12米。

　　本路段是由哈市機(jī)場路附近區(qū)域進(jìn)入環(huán)城高速的入口之一，現(xiàn)路面普遍出現(xiàn)網(wǎng)裂、沉陷、翻漿等現(xiàn)象，已屬破壞狀態(tài)，不能再滿足正常的通車要求。因此應(yīng)該及時給予補(bǔ)修，哈爾濱開發(fā)區(qū)市政相關(guān)部門經(jīng)反復(fù)認(rèn)證及對當(dāng)前市場狀況的考慮，最終決定采用新型筑路材料――橡膠瀝青及相關(guān)的施工工藝。

　　1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：道路結(jié)構(gòu)如下

　　(1)左幅：6cm橡膠瀝青混凝土

　　20cm三灰碎石(石灰：水泥：粉煤灰：碎石=8.5：1.5：15：75)

　　20cm二灰土(石灰：粉煤灰：土=10：20：70)

　　石灰土穩(wěn)定層(8%消石灰或6%生石灰粉末)

　　(2)右幅：4cm橡膠瀝青混凝土

　　5cmAC-25C瀝青混凝土20cm三灰碎石(石灰：水泥：粉煤灰：碎石=8.5：1.5：15：75)

　　20cm二灰土(石灰：粉煤灰：土=10：20：70)

　　石灰土穩(wěn)定層(8%消石灰或6%生石灰粉末)

　　2.材料準(zhǔn)備

　　面層材料為：左幅6cm AC-16型橡膠瀝青混凝土，右幅4cm AC-16F型橡膠瀝青混凝土。本次橡膠瀝青采用濕法的生產(chǎn)工藝。

　　2.1橡膠瀝青生產(chǎn)

　　橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備采用全套進(jìn)口移動式現(xiàn)場改性設(shè)備。設(shè)備生產(chǎn)能力為15t/h.設(shè)備主要組成部分為4個原材料入口、基質(zhì)瀝青快速升溫裝置、高速攪拌罐、反應(yīng)罐(帶底部攪拌)、中央控制和監(jiān)控室。所有原材料均自動連續(xù)計(jì)量。輸送速度自動控制。生產(chǎn)設(shè)備尺寸相當(dāng)集裝箱拖車。自帶導(dǎo)熱油系統(tǒng)、自帶瀝青輸入輸出泵。完全為獨(dú)立單元。

　　2.2瀝青與橡膠粉的拌和

　　橡膠瀝青的制作是通過高速攪拌罐，在溫度、時間、機(jī)械三者的綜合作用與協(xié)調(diào)下，將4種原材料按比例混合，經(jīng)過吸收、濕潤、膨脹等物理和化學(xué)變化，使其粘度增加，軟化點(diǎn)提高，從而獲得高質(zhì)量的改性瀝青材料。橡膠瀝青在190℃時的粘度在15―40dPa.s之間。

　　2.3質(zhì)量檢測

　　由于是現(xiàn)場改性，需要對橡膠瀝青成品進(jìn)行質(zhì)量抽檢。主要抽檢指標(biāo)是粘度。要針對不同的生產(chǎn)和儲存情況。制定周密的成品抽檢預(yù)案。確保最終用在混合料中的橡膠瀝青粘度在規(guī)定的范圍內(nèi)。

　　3.橡膠瀝青混凝土面層施工

　　橡膠粉改性瀝青混合料采用傳統(tǒng)的攤鋪和壓實(shí)方式，攤鋪及壓實(shí)工藝可參考普通改性瀝青混合料。由于橡膠粉改性瀝青混合料具有自身的特點(diǎn)，施工中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)，一是攤鋪機(jī)的熨平板調(diào)整必須準(zhǔn)確，因?yàn)橄鹉z粉改性瀝青粘度非常大，容易出現(xiàn)拖痕;二是橡膠粉改性瀝青混合料通常使用大噸位輪胎壓路機(jī)和高頻振動壓路機(jī)組合碾壓;三是橡膠粉改性瀝青混合料運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場的溫度通常為160―170℃，攤鋪后混合料的溫度仍然非常高，很容易被壓路機(jī)帶起，且被壓路機(jī)輪子帶起的瀝青掉在路面上后容易形成油斑。因此建議壓路機(jī)和攤鋪機(jī)保持一定距離，以使混合料冷卻到一定溫度，并采用肥皂水濕潤壓輪以防止粘輪。

　　4.路面檢測

　　項(xiàng)目完工開放交通前，試驗(yàn)室按照驗(yàn)收評定相關(guān)要求，組織了對部分驗(yàn)評項(xiàng)目的現(xiàn)場檢測。從檢測結(jié)果可以看出。橡膠瀝青混合料攤鋪取得了比較理想的結(jié)果。一方面，滲水系數(shù)和構(gòu)造深度這對矛盾達(dá)到了理想的平衡狀態(tài)，2個值都處在較高值位，超過了SMA的相關(guān)技術(shù)要求;另一方面，壓實(shí)度普遍達(dá)到98%，說明在碾壓及時的情況下，完全可以達(dá)到充分碾壓。擺式摩擦的結(jié)果。則綜合體現(xiàn)了構(gòu)造深度和橡膠粉對摩擦力的效應(yīng)。

　　5.項(xiàng)目效益評價

　　5.1節(jié)約成本

　　可減薄路面面層結(jié)構(gòu)厚度：面層厚度如減至7.5―10cm，就可獲得滿意的使用效果，并可同時降低生產(chǎn)成本。在東湖路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，面層結(jié)構(gòu)：一側(cè)為6cmAC-16F型橡膠瀝青混凝土，另一側(cè)為4cmAC-16F型橡膠瀝青混凝土和5cmAC-25型普通瀝青混凝土，而正常的面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般都為4cmAC―16I型中粒式瀝青砼、5cmAC―25I型粗粒式瀝青砼、6cmAC―30Ⅱ型粗粒式瀝青砼，結(jié)構(gòu)厚度為15cm才能保證路面的正常使用，由此可見，橡膠瀝青混凝土路面的造價只占普通瀝青混凝土路面的70%左右。

　　5.2改善使用性能

　　1)抗低溫開裂：橡膠瀝青低溫回彈率高，粘韌性好，可抵抗低溫開裂，尤其在北方高寒地區(qū)，對于降低路面開裂或維修舊路時的反射裂縫，非常有效。2)高溫穩(wěn)定性好：可解決高溫時路面產(chǎn)生車轍、搓板等流變現(xiàn)象。3)抗老化性能好：對陽光中的紅外線和紫外線不敏感。4)抗疲勞、耐磨損：輪胎的耐疲勞、耐磨損性能轉(zhuǎn)移到橡膠瀝青。5)橡膠瀝青對石料選擇寬容度大：對酸堿石料不敏感，以水煮法測量粘附性，都能達(dá)到5級標(biāo)準(zhǔn)。6)較好的抗水損壞能力――防止水損病害：殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比、凍融APA比等指標(biāo)都(上接第42頁)

　　表明，橡膠瀝青混合料的抗水損壞性能達(dá)到了改性瀝青的要求，比普通瀝青有明顯改善。7)降低道路行車的噪聲――提高居民生活質(zhì)量：利用橡膠本身特有的彈性和吸音特性，將橡膠瀝青應(yīng)用于路面，可使路面行車噪聲降低3―6dB，相當(dāng)于減少80%的行車量或節(jié)省一道3m高的隔音墻。

　　6.項(xiàng)目完工總結(jié)

　　由于東湖路位于哈爾濱繞城高速公路入口，多重載車輛經(jīng)過，重載車輛荷載大都在百噸以上，在這種情況下，經(jīng)過兩個凍融期的使用，路面狀況良好，無明顯的車轍，坑洞，證明了減薄后的橡膠瀝青混凝土路面優(yōu)越的性能，完全能達(dá)到道路使用標(biāo)準(zhǔn)。具有很高的實(shí)際應(yīng)用價值。

　　三、結(jié)語

　　(1)橡膠粉加人瀝青混凝土，能全面提高路用性能，能很好迎合道路路面工程對高性能瀝青混凝土不斷增長的需求，同時實(shí)現(xiàn)低污染回收利用廢舊輪胎，應(yīng)用前景遠(yuǎn)大。

　　(2)室內(nèi)的初步試驗(yàn)，表明橡膠粉能同時顯著改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、抗水損壞性能和低溫性能，東湖路近兩年嚴(yán)酷交通考驗(yàn)也表明了橡膠粉的對瀝青混合料綜合性能的提高。

　　(3)橡膠粉的施工工作性很好，施工溫度的要求不超過其他改性瀝青，運(yùn)卸鋪離析減少，施工工藝只須在現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)上稍作調(diào)整，技術(shù)指標(biāo)和手段需要少量的補(bǔ)充。

二級結(jié)構(gòu)工程師