高速公路施工中废胶粉改性沥青混合料的应用

宣涛

（江西赣东路桥建设集团有限公司，江西抚州 344000）

1 引言

现阶段多数高速公路路面采用沥青混凝土材料， 沥青路面相比于其他类型材料的路面具备良好的平整度、 降噪性[1]、耐磨性等使用性能，可提供较高的行车舒适性和安全性，因此应用较为广泛。 沥青路面主要由沥青胶结料、碎石集料、填料组成，通过摊铺、碾压施工而成。 然而，在外界环境和行车荷载的长期影响下， 沥青路面在运营一段时间后难免出现一定的病害问题，如车辙、裂缝、坑槽等，降低公路整体美观的同时影响正常行车，因此，要提高沥青路面使用性能，可从材料优化的角度展开。 本文围绕高速公路施工中废胶粉改性沥青混合料的应用展开分析，并在具体工程中进行应用。

2 工程概况

某高速公路建设项目全线长124.682 km， 设计行车速度为100 km/h，双向四车道设计标准，路基宽度为27.5 m，路面选用沥青混凝土结构形式，公路全线桥隧比为67.9%。 该高速公路所处区域常年高温，日均气温较高，且降雨量不大，因此，对沥青路面施工技术标准要求较高， 避免后期因行车荷载和高温影响引发车辙、坑槽病害产生。 经研究决定，建设单位计划选用废橡胶粉作为改性剂，开展橡胶沥青路面施工作业。

3 废胶粉改性沥青及混合料配合比设计

3.1 基质沥青

本项目选用东海牌70#沥青作为基质沥青，用以制备橡胶沥青胶结料，所用基质沥青的主要技术指标见表1。

表1 基质沥青主要技术指标

3.2 矿料

3.2.1 粗集料

在沥青混合料骨架结构中，粗集料为重要组成部分之一，其外观颗粒形状直接决定着混合料的整体稳定性， 且其表面纹理程度也可有效提高混合料内部骨架的嵌挤作用[2]。 本项目沥青路面粗集料选用纹理粗糙、表面干净干燥的石灰岩碎石。

3.2.2 细集料

沥青路面细集料大多会选用天然砂、石屑、机制砂等，所用不同类型细集料对应的工程特性也不一致， 拌制的沥青混合料路用性能也存在差异[3]。 本项目为确保沥青混合料的整体稳定性，经研究决定选用石灰岩碎石用作细集料。

3.2.3 填料

矿料应具备干燥、流动性高、整洁等特点，本项目选用石灰岩磨制而成的矿粉作为填料，其技术指标见表2。

表2 填料相关技术指标

3.3 橡胶粉

本项目选用废弃橡胶粉作为沥青胶结料的改性材料，橡胶粉的掺量确定为18%，采用干筛法进行橡胶粉筛分，其筛分级配要求见表3。

表3 橡胶粉筛分级配要求

3.4 级配设计

本项目选用经验法进行沥青混合料级配设计， 结合室内试验，通过不断调整得出最终级配值，如表4 所示，同时对应的油石比确认为5.43%。

表4 橡胶沥青混合料合成级配

4 废胶粉改性沥青及混合料工程特性分析

目前，在高速公路建设项目中，路面结构常选用高性能沥青胶结料， 以提高沥青路面的使用性能， 降低路面病害的产生。 现阶段，常用到的改性沥青有SBS 改性沥青、SBR 改性沥青、PPA 改性沥青、橡胶改性沥青，其中，橡胶沥青主要是将废旧轮胎磨制成一定目数的细粉， 再结合高温条件掺入基质沥青内部，通过不断搅拌，橡胶粉颗粒在高温熔胀作用下与基质沥青产生物理化学反应，以此提高沥青的高温性能与耐久性，拌制出的橡胶沥青混合料具备良好的高温稳定性、耐久性、抗车辙性能等路用性能[4]。 另外，相比于SBS 改性剂、PPA 改性剂等，橡胶粉颗粒来源广，成本低，应用到高速公路中可起到废物利用的作用，降低对环境的污染影响，因此，其工程特性较为突出。

为研究橡胶沥青储存稳定性，提高施工效率，按照上述提出的原材料和级配制备出橡胶沥青， 分别选定储存日期为1 d、3 d、5 d、7 d、7 d，在同等条件下分别存放1 d、3 d、5 d、7 d、10 d 养护完毕后分别进行沥青离析试验，试验结果见表5。

表5 不同存放周期下橡胶沥青离析试验结果

结合表5 数据得到， 在1~7 d 内， 橡胶沥青软化点差值在＜2.5 ℃范围内，表面无气泡、改性剂析出，满足沥青路面施工技术规范规定，当橡胶沥青存放超过一周后，橡胶沥青有明显的离析现象产生， 其性能已不满足要求， 所以在规定要求下，橡胶沥青存放时间不得超过7 d，且应尽量本着即制即用的原则。

5 废胶粉改性沥青混合料施工技术要点研究

5.1 施工工艺

提前预热矿料、沥青等，并开启拌和楼设备，调试好拌和温度，均匀将各材料投至拌和楼设备中，均匀搅拌并持续控温加热，避免出现混合料离析现象。 橡胶沥青混合料的拌和温度较一般沥青混合料高出5 ℃左右，拌和完毕后，采用足够数量的运输车遵循前、后、中的顺序进行装料处理，装料完毕后及时采用厚实帆布袋封闭，避免产生温度离析，针对花白料应予以废弃。 运输过程中不得随意加减速或者调头[5]。

提前预热摊铺机熨平板，待运输车到达施工现场后，即可开启橡胶沥青路面摊铺施工，本项目采用全幅单机摊铺方式，以提高橡胶沥青施工质量， 针对边角处摊铺不到位处应采用人工方式进行处理。 摊铺施工完毕后，及时开展碾压施工，严格控制碾压施工的温度和速率， 针对凹凸不平处应进行人工补压，现场定期监测温度和压实度变化。

5.2 质量检测

本项目橡胶沥青路面施工完毕后， 采用摆式摩擦系数仪对路面的质量进行检查， 在试验路段上选取两个桩号进行质量评价。 同时对橡胶沥青路面的外观及平整度进行观察，综合分析得到橡胶沥青路面的平整度满足规范要求，且抗滑系数、抗车辙能力均优于普通沥青路面。

6 结语

本文就高速公路施工中废胶粉改性沥青混合料的应用进行研究，结合实际高速公路路面工程，围绕橡胶改性沥青及混合料配合比设计、 级配优化设计、 工程特性以及施工技术要点，并结合试验路段对橡胶沥青路面的施工质量进行检测。 研究结果表明， 采用橡胶改性沥青混合料进行路面施工可有效提高路面使用性能，延长公路使用寿命。