干法橡胶沥青混凝土在高等级路面施工中的应用

张立军

(山西长兴路桥工程有限公司,山西长治 046000)

张立军

(山西长兴路桥工程有限公司,山西长治 046000)

橡胶沥青混凝土路面是解决废旧轮胎污染的有效途径之一，介绍了干法橡胶沥青混凝土路面的技术特点和路用性能，以某工程为例说明了施工中质量控制关键点，具有良好的经济效益和社会效益。

橡胶沥青，干法，路面

0 引言

随着我国经济社会的持续快速发展，汽车保有量将继续呈快速增长趋势，与之伴随的是废旧轮胎数量也增长迅猛。废旧轮胎作为固体废弃物，传统的露天堆积存放占用土地，还造成环境污染，影响人民群众的正常生产生活。进行废旧轮胎处治，实现循环利用是变废为宝的一种有效途径。

使用废旧轮胎制备的橡胶沥青具有粘度高、弹性大的特性，在高温条件下有永久抗变形功能，显著改善抗低温裂缝的性能，延长混合料的疲劳寿命。将其应用于高等级路面中，能提高路面抗疲劳裂缝和反射裂缝能力，改善沥青混凝土路面的路用性能,在一定条件下减薄路面厚度，有效降低交通噪声，改善行车舒适性。从提高沥青路面使用性能和废物再利用保护环境双重角度出发，胶粉橡胶沥青在路面的应用具有广阔前景。

1 干法橡胶沥青工艺的技术特点

废旧橡胶颗粒应用于沥青路面主要分为湿法和干法两类。使用湿法工艺进行橡胶沥青混凝土制备时，先在热沥青中掺入一定量废橡胶颗粒充分拌和，再添入集料拌和均匀后制成。湿法橡胶沥青具有高粘度、高弹性的特性，应用于应力吸收层、碎石封层或作为密级配、间断级配或开级配沥青混凝土的结合料使用较多，也可作为水泥路面的嵌缝料使用。

在干法工艺制备的橡胶沥青混合料中，橡胶颗粒作为细集料使用。先将废旧轮胎橡胶颗粒与集料干拌后，喷入沥青拌和均匀后制成，也称为掺加橡胶颗粒沥青混凝土。干法橡胶沥青混合料可在密级配、开级配或断级配热拌沥青混合料中使用，应用于冷拌沥青混合料、填缝料或表面处治的效果不佳。

使用干法工艺的橡胶颗粒沥青混凝土在路用性能方面具有如下技术特点：

1)在路面混合料设计时，无论使用维姆法或是马歇尔法，干法工艺下的橡胶沥青混合料稳定度均有所降低。

2)与普通沥青混合料相比，干法工艺下的橡胶沥青混合料回弹模量低，但比湿法橡胶沥青混凝土高10%～20%。

3)与普通沥青混合料相比，干法工艺下的橡胶沥青混合料疲劳寿命有所增加，但降低了抗永久变形能力。

4)干法工艺下，混合料中的橡胶颗粒掺量影响路面反射裂缝出现的时间。为保证路面的抗反射裂缝性能，按集料总量的1%～2%进行橡胶颗粒的最小掺量控制。

2 干法橡胶沥青混凝土路面性能

在我国，湿法橡胶沥青混合料已经在一些省市进行了铺筑和推广，效果良好。干法却刚刚起步，与湿法相比，干法橡胶沥青混凝土路面具有以下特性。

2.1改善路面基本性能

与热拌沥青路面相比，橡胶沥青混凝土路面的路用性能得到有效改善。干拌橡胶沥青混合料采用断级配结构，路面可产生较粗糙的表面纹理，路面摩擦系数和构造深度较大，路面抗滑性能和高温抗车辙性能有所提高。同时，还有利于吸收行车噪声，显著提升行车舒适度。

在混合料生产过程中，焖料有助于实现橡胶颗粒与沥青的充分反应，使得结合料弹性与粘性有所提高，利于提高路面的抗反射裂缝能力，具有高弹特性的橡胶颗粒使得路面柔韧性增强。

2.2除冰雪性能

干法橡胶沥青混凝土具有显著的抑制路面结冰的效果。在国外多雪国家，如美国、瑞典、日本等，得到了大力推广和应用。

在橡胶沥青混合料中，橡胶颗粒作为细集料使用。在特殊气候条件下，在行车载荷作用下，暴露在路表较大橡胶颗粒可使得路面产生弯曲，将路面冰雪破碎融化，使得路面的行车安全性得到显著改善。

3 施工工艺

本文以某公路施工为例，介绍干法橡胶沥青混凝土面层的施工。在本例中，使用350 mm厚水泥稳定砂砾层为路面基层，使用40 mm厚沥青贯入式为次基层，使用30 mm厚橡胶颗粒改性沥青混凝土表面层。

在基层和次面层施工完毕后，进行干法橡胶沥青混凝土面层的施工。

3.1原材料和级配设计

在本次施工中，粗集料、细集料均采用石灰岩。

使用的级配类型AC-13。常温下粉碎废旧汽车轮胎进行橡胶颗粒采集，粒径范围为不大于1 mm。使用各项指标均符合规范要求的A级90号道路石油沥青。

在目标配合比基础上，使用等体积的橡胶颗粒来代替对应粒径的集料，确定的橡胶颗粒掺量按集料质量的2%控制，油石比按5.4进行控制。

3.2温度控制

进行干法橡胶沥青混合料面层施工时，各施工工序应在较高温度条件下进行，确保各工序精准的温度控制是确保施工质量的关键之一。

沥青混合料的温度采用具有金属探测针的插入式数显温度计测量。在本例中的各环节温度控制见表1。

表1 施工环节温度控制

3.3投放橡胶颗粒

干法橡胶沥青混合料拌和中，可采用现有拌和设备，无需进行改造。

橡胶颗粒质量与用量对混合料的性能影响较大，应准确计量每次拌和所需橡胶颗粒，用聚乙烯袋分装备料。

石料投入搅拌机并预热至185 ℃后，加入橡胶粉及反应剂，如图1所示。

采用人工将橡胶颗粒由拌和机搅拌仓观察口投入，参与混合料拌合。

3.4混合料拌和

在该工序中，橡胶颗粒的级配、掺量基预处理和拌和时间是确保混合料拌和质量的关键影响因素。

实验室确定的混合料拌和时间通过试验段验证后确定，以保证橡胶颗粒分布均匀，目测出料无结团，集料被沥青均匀裹覆为准。在本例中，先是石料与胶粉先拌和5 s后加入矿粉，再拌5 s～10 s。最后加入160 ℃基质沥青拌和40 s。

焖料是确保混合料质量的关键，焖料温度控制在180 ℃。一般分为拌和楼储存仓或运输车两种焖料方式。在本例中，因拌合楼距离施工现场较近，故采用拌合楼焖料方式，如图2所示。当拌合楼距离施工现场较远时，计算好运料时间，通过运料车运输途中进行焖料可有效提高施工效率。

3.5铺摊

使用普通摊铺机，连续、匀速进行铺摊作业，如图3所示。由于干法橡胶沥青路面层厚较薄，铺摊后的混合料降温较快，摊铺速度按1 m/min～3 m/min进行控制。

在进行松铺系数确定时，由于橡胶颗粒具有较大的弹性变形，须对橡胶颗粒回弹造成的标高变化予以考虑，通过实验室确定及试验段验证后确定。

在铺摊过程中，为确保铺摊质量，应监测混合料温度变化情况，及时调整铺摊方案。

3.6压实

研究表明，混合料的放置时间过长或压实控制不利时，容易导致路面出现早期破坏。

沥青路面压实采用钢轮压路机(如图4所示)两阶段碾压法。在碾压过程中，应时刻进行温度和厚度控制。为确保碾压效果，通过监测结构层内部温度变化情况，以及时进行碾压进程调整。在我国，使用带金属探针的数显式温度计较为常见。

压路机应紧随摊铺机，以确保初压在尽可能高的温度下进行。初压开始温度应在165 ℃以上，碾压终了温度应不低于130 ℃，碾压次数控制在3遍～5遍。

在进行二次碾压时，为确保橡胶颗粒充分就位且无法自由膨胀，应在相对较低温度下进行。碾压开始温度应控制在80 ℃，终了温度不低于60 ℃。碾压次数控制在2遍～3遍。

经检测，路面强度达到设计要求后，即可开放交通。

4 结语

在干法橡胶沥青混凝土中，与湿法相比，干法采用的橡胶颗粒尺寸较大，加工成本低，掺量是湿法工艺的2倍～3倍，无需加装特殊设备或进行较大的设备改装，施工成本低，消耗的废旧轮胎数量大，在减少环境污染和节省石料方面效果显著。

干法橡胶沥青路面能改善路面基本性能，具有显著的除冰融雪性能。同时，实现了废旧轮胎的循环利用，是一种新型的绿色路面材料，在我国进行推广和应用，具有良好的经济效益和社会效益。

[1] 潘文君,陈勇,霍明.废轮胎橡胶颗粒干法改性沥青混凝土的研究[J].交通标准化，2008(10):12-15.

[2] 逯艳华.干法橡胶颗粒沥青混合料面层应用研究[J].黑龙江交通科技，2008(10):21-24.

Applicationofdry-processedrubberasphaltconcreteinhighergradepavementconstruction

ZhangLijun

(ShanxiChangxingHighwayBridgeEngineeringCo.,Ltd,Changzhi046000,China)

Rubber asphalt concrete pavement is an effective way for solving waste tire pollution. The paper introduces technological features and highway performance of dry-processed rubber asphalt concrete pavement, and illustrates critical construction quality control points with the engineering as an example, which has great economic and social benefits.

rubber asphalt, dry-process, pavement

U414

1009-6825(2017)27-0113-02

2017-07-15

张立军(1968- )，男，工程师