谈橡胶沥青混凝土路面施工技术

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摘要：为了响应国家废弃资源再利用的号召，将废旧橡胶轮胎研磨制成不同粒径的粉状颗粒，并将其应用到沥青路面中，提高了路面的路用性能。文章从原材料的选取、配合比的设计、拌和、运输、摊铺和碾压等各个施工环节的技术要点，深入分析了橡胶沥青混凝土路面施工的关键技术，最后结合实际工程施工段，总结出了橡胶沥青和混合料的制备、运输与施工过程中需注意的要点，为橡胶沥青混凝土路面的设计和施工奠定了强有力的支撑和指导。

关键词：废旧轮胎；橡胶粉；沥青混凝土路面；空隙率；施工温度

1引言

自十三五规划以来，我国的经济快速提升，汽车工业也得到了快速的发展，这也造成大量废旧轮胎的产生。据不完全统计，我国每年大约产生2×108条废旧轮胎。废旧轮胎难降解，长期堆积极易引起火灾，如图1和图2所示。截至2020年，我国废旧轮胎预计达到2000×104吨，废旧轮胎的“污染”问题日益严重。就技术而言，将废旧的轮胎加工成橡胶粉运用在道路工程建设之中完全可行而且可提高工程质量，废旧的轮胎橡胶粉大量的使用具有环境、经济和实用三重价值。橡胶沥青是将橡胶粉加入到沥青中进行改性，橡胶沥青在选材和选制备时可以贯彻资源循环利用和节能的理念。公路工程用量大，因此将废旧轮胎应用到沥青混凝土中对沥青的生产和废旧轮胎的处理均具有重大的意义。我国相应政策方面也对橡胶沥青的推广应用提供了大量的支持，例如《建设低碳交通运输体系指导意见》中“绿色循环低碳公路建设”相关主题以及国家低碳交通运输体系的相关政策。橡胶沥青混凝土路面与普通沥青混凝土路面实体工程见图3和图4。橡胶沥青是将废旧的橡胶颗粒加入到基质沥青当中先后发生溶胀、网络填充和交联或降解一系列反应，从而制备出改性沥青。相对于基质沥青，橡胶沥青不但具有环境友好性，在其性能上，同样具有较大的优势，具体表现在：橡胶沥青改善了沥青的黏附性、提高了抗磨性、抗车辙性及和耐久性，除此之外，橡胶沥青中的橡胶颗粒可以有效提高沥青的抗老化性能。

2施工要点

2.1空隙率

橡胶沥青混凝土路面施工成败主要在于是否压得住。究其根本，是因为橡胶沥青混凝土路面将空隙率控制得过小。通常情况下沥青混凝土路面的空隙率多控制在3%~4%，但实际工程实例表明橡胶沥青路面的空隙率不可低于4％，孔隙率在4.5%~5.5%较好。橡胶沥青混凝土路面制备所采用的结合料为橡胶粉改性沥青，经橡胶改性后的沥青，橡胶粉多是以颗粒的形式存在的，若空隙率过小时，当混合料被碾压时，橡胶颗粒因压缩而体积变小，碾压过后则又恢复正常，导致橡胶沥青混合料被撑开，所以出现了压不实的状况。在此情况下，当橡胶沥青混合料的温度降低到某一范围时，沥青的凝聚力会超橡胶颗粒恢复时而产生的膨胀力，在此条件下橡胶沥青混合料才会被充分压实。而且在橡胶沥青混凝土路面具有较为合适的空隙率时，在进行沥青混合料碾压时，胶粉颗粒的体积基本未发生变化，而是被填充到混合料的空隙中，因此在道路通车后的路面则不会出现松散等病害。所以，只要能引起空隙率变化因素都应严控，正常情况下应严控以下几个要点：（1）设计混合料配合比，对橡胶沥青混合料进行配合比设计时，空隙率应控制在4.6%~5.6%，若空隙率过小则压不住，若空隙率过大则导致路面渗水。（2）严控材料。施工所选用材料的规格和质量应同试验时所选用的一致，提高材料配合比中各材料量的精确度。（3）严防橡胶沥青混合料的离析。橡胶沥青混合料在进行运输及摊铺的过程中，有可能会发生离析现象，若橡胶沥青混合料出现离析则必导致其空隙率变化，从而橡胶沥青混凝土路面出现压不住或者路面渗水的可能性将急剧提高。

2.2施工温度的控制

通常情况下，基质沥青在180℃时，旋转粘度在0.175Pa▪S~0.180Pa▪S，在180℃时，橡胶改性沥青的旋转粘度在2Pa▪S~4Pa▪S，后者大约是前者的15倍左右。为了确保橡胶沥青混合料的施工和易性，因此在路面施工的各个环节的温度都应提高15℃~20℃。因此，应注意控制好以下几点：（1）橡胶沥青混合料制拌及出料的温度应均不低于180℃；拌和橡胶沥青混合料的设备可选择采用拌和SBS沥青混合料的专用机械设备，但建议将拌制SBS沥青混合料的设备中的沥青泵换成齿轮泵或者橡胶沥青专用泵，电动机的功率要大于25kW;橡胶沥青混合料在拌好后，将其储存在储存罐中的时间不应大于12h，存储温度不能小于175℃。（2）橡胶沥青混合料从拌和站到施工场地的运输距离不建议超过30km，不论大气环境的气温高低，运输全程都必须全面覆盖，混合料从运输到摊铺现场的温度不可小于165℃，运输车辆可以选用乳化食用油（地沟油）作为隔离剂，不可以采用柴油作为隔离剂使用，主要原因是柴油会对橡胶改性沥青混合料进行污染损坏。（3）因为橡胶沥青混合料的粘度很大，当摊铺下承层时，摊铺温度要大于135℃，温度如果过低易造成压不实；在摊铺过程中，为了保证混合料摊铺的平整，因此要求摊铺速度比普通沥青混合料的速度要适当地降低一个档位；摊铺温度方面，橡胶沥青混合料应比SBS沥青混合料提升15℃~20℃左右，其摊铺的温度不得小于165℃。（4）在同一个温度条件下，橡胶改性沥青比SBS改性沥青要硬的很多，针对粘度而说，橡胶改性沥青要比SBS改性沥青大得多。因此，在对橡胶沥青混合料进行碾压时应采取如下措施：①适当进行提高碾压温度。从初压至终压过程，碾压温度都应比SBS改性沥青混合料提高15℃~20℃，初压、复压及终压温度分别不应小于155℃、135℃及90℃。因此在压实过程中要做到紧跟，快压，和多配压路机。②提高压实功，若采用与SBS改性沥青混合料同一个碾压温度，就必须提高压实功，即要加大振力或者增大压路机的吨位。③压路机的轮应该用乳化食用油喷涂，防止粘轮，不可采用碾压SBS改性沥青混合料时喷涂水的方法，这主要是因为橡胶沥青混合料的粘度较大的原因。

3工程实例分析

本文以某城市道路新建工程为工程实例，对橡胶沥青混凝土路面的应用进行分析研究。设计前充分考虑到面层、基层、垫层和土基，并考虑各层的功能，制定出相应合理的结构设计，最后根据其使用性能和环境友好设计结构为：上面层AR-AC-13(8cm)、中面层AR-AC-20(10cm)、下面层AR-AC-30(12cm)、基层水泥稳定碎石1(35cm)、底基层水泥稳定碎石2（20cm)。

3.1目标配合比设计

（1）(AR-AC-13)生产配合比的设计：从仓库中筛选出粒径为：(0~3.0mm)、(3.0~6.0mm)、(6.0~10.0mm)和(10.0~17.0mm)共计4种不同尺寸的集料。上述4种粒集料、水泥及矿粉的比例为19∶8∶35∶33∶2∶3。搅拌温度区间应控制在180℃~190℃。规定橡胶沥青混合料搅拌温度区间应控制在175℃~185℃。（2）(AR-AC-20)生产配合比的设计：从仓库中筛选出粒径为：(0~3.0mm)、(3.0~6.0mm)、(6.0~10.0mm)、(10.0~17.0mm)以及(17~27mm)。5种集料、水泥及矿粉比例为20∶8∶28∶35∶4∶2∶3，本项目在对橡胶沥青混合料搅拌时温度区间应控制在175℃~185℃。

3.2橡胶沥青混合料的生产与施工

根据目标配合比设计出来的橡胶沥青混合料不可直接使用，应测定其动稳定度。在橡胶沥青制备过程中，需严控其改性温度、反应时长等参数。沥青混合料制备过程原则上应大于4h，并且加热的温度要保持在180℃~190℃。

3.3混合料的运输与施工

3.3.1装料与运送在对沥青混合料从储存箱转送到运输卡车时，若操作不当，极有可能发生混合料颗粒的分离现象。本项目采用的做法是尽最大程度缩短排放口与托架的间距，建议0.5m。装料的过程中，本项目分三批装料：第一批次将料装入到隔室主体的前1/2；第二批装料到后1/2；第三批装中间，本项目在进行转运过程当中，严控了温度。橡胶沥青混合料的运输过程如图5所示。

3.3.2转运本项目将运输卡车运输混合料改用转运车辆进行运输，而且混合料在运输过程中可以又进行了二次混合，消除了各种不良后果。

3.3.3摊铺在摊铺作业正式的开始之前，预留出了1h时间，对熨平板和分料器进行预热到温度大于100℃。要在大气环境温度大于15℃时进行橡胶沥青混合料的摊铺，若碰到极端天气，则立马要停止摊铺。橡胶沥青的摊铺过程如图6所示。

3.3.4碾压碾压步骤主要包括初、复和终压。每个阶段选择不同吨位和类型的碾压设备进行了分阶段作业。为其均匀性，两车左右和前后形成梯形式轧制。碾压过程要保证连续运行碾压，碾压设备采用12t的振动压路机，数量采用两台及以上，最终达到了碾压的轮迹无法识别的效果。橡胶沥青混合料的碾压过程如图7所示。

4结语

本文分析了橡胶沥青混凝土路面的实际应用价值，分析了橡胶沥青混凝土路面施工时的关键要点，结合实际工程施工路段，提出了新的路面结构方案；并且提出了橡胶沥青混合料原材料的选择原则和配合比的设计方案；结合现场施工，总结出了橡胶沥青的与混合料的生产以及混合料的远运与施工过程中众多需要注意的要点。为今后橡胶沥青混凝土路面的设计与施工提供了有力支撑和参考。

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作者：马林 单位：青海省海东公路工程建设有限公司