橡胶沥青混合料在省道养护工程的应用探析

朱荣芳

(江苏省涟水县交通运输局 涟水 223400)

橡胶沥青具有良好的抗疲劳性能和高温性能，且再生技术对环境保护意义重大，在沥青路面维修工程中得到一定的应用，取得了满意的使用效果[1-2]。在基质沥青中加入橡胶粉改性得到的橡胶沥青，其改性效果在某些方面优于其他改性沥青，技术性能优良。且橡胶粉可由废旧汽车轮胎制备，减少废旧轮胎带来的“黑色污染”，降低工程造价，具有良好的应用前景。

1 工程概况

340省道是江苏省苏南地区重要的东西向通道，全长164.2 km，其中常州段总里程约48.7 km。由于长期运营和重型车辆的碾压，部分路段出现了较为严重的路面病害，需对路面结构进行修复。本路段路面工程养护中，结合路面病害的状态，对K138+200-K145+200路段进行铣刨和路面加铺施工，铣刨厚度4 cm。基于环保和路用性能要求，考虑采用橡胶沥青混合料进行路面面层的摊铺。由于采用断级配设计的橡胶沥青混合料具有更好的嵌挤效果、高温性能、低温性能和 疲劳性能[3]。本路段按照断级配的理念，进行骨架密实结构的橡胶沥青混合料级配设计。

2 橡胶沥青混合料施工关键技术

原材料质量、配合比设计和施工控制是影响路面早期破损最为重要的3个因素，而施工控制是路面施工流程的核心环节，任何高质量的原材料和配合比设计都必须通过施工环节，才能转化为高质量的路面[4]。

本项目采用英国产ACP4000型拌和楼，生产过程中对各种不同规格集料用量大小的设定，由拌和楼的计算机系统自动控制，整体调整材料进料量，调节拌和楼产量。拌和楼筛网由施工单位根据本项目矿料的级配及对该拌和楼的应用经验配置，拌和楼筛网尺寸分别为19.0，11.0，5.6，3.0 mm。在生产配合比设计过程中，为保证二次筛分试样的代表性和真实性，拌和楼上料速度与正常生产时上料速度相一致。

依据目标配合比设计级配及热料仓筛分试验结果，进行了生产配合比级配组合设计，经过室内马歇尔击实成型试验最终确定各热仓料及水泥质量比，矿料合成级配见表1。

表1 生产配合比矿料级配组合设计

根据生产配合比的级配调试结果，进行了最佳油石比(8.4±0.3)%下的马歇尔体积性能指标的测试，根据试验结果确定最佳油石比为8.4%。按设计马歇尔击实次数(75次)成型试件，不同沥青用量下马歇尔试件的体积参数和稳定度测试结果见表2。

表2 生产配合比各沥青用量下的各项体积指标

对生产出的橡胶沥青混合料进行路用性能检测，包括冻融劈裂、浸水马歇尔、车辙试验、小梁弯曲试验[5]，测试结果见表3。

表3 橡胶沥青混合料路用性能指标测试结果

根据对混合料性能的检测，表明现场生产的橡胶沥青混合料具有优异的性能，满足设计要求。施工单位可根据生产配合比的确定结果进行沥青混合料的试拌、试铺、大规模应用工作。

橡胶沥青的性能直接影响拌制混合料的性能，而橡胶沥青粘度高，泵送难度大，建议采用2台沥青泵串连泵送[6]。为防止橡胶沥青析漏，出场温度控制为165～175 ℃，混合料拌和时间为60 s左右。现场运输车辆采用前、后、中的顺序分堆装料，可有效避免混合料在装料过程中产生离析。每一运料车均有篷布覆盖并扣牢，以保证混合料运输到现场的温度。

沥青路面的摊铺采用2台德国产ABG-423摊铺机梯队作业，拼接宽度为7.0 m+4.5 m，靠中央分隔带一侧的摊铺机在前，2台摊铺机间距约控制在3～4 m，摊铺机熨平板振动频率设定为4.0级，夯锤振捣频率设定为4.0级。沥青混合料到场温度为170～176 ℃，摊铺温度为165～174 ℃，最初段摊铺速度为1 m/min，随着拌和楼产量增加，摊铺速度增加至2 m/min。路面压实分为初压、复压、终压，压路机选择、压实温度、开放交通温度与改性沥青混合料路面压实一致。

3 橡胶沥青混合料的应用效果分析

从铺面外观来看，断级配橡胶沥青混合料具有较好的构造深度，外观效果与SMA类似，且均匀性较好。橡胶沥青路面施工完成后的第2天，对新铺设路面进行了钻芯取样，同时检测路面的渗水系数、构造深度等指标。

正常随机抽检路段芯样压实度按马歇尔试件毛体积相对密度计算，压实度均满足技术要求，按理论最大相对密度计算，压实度均满足技术要求，压实度的代表值满足技术要求。从橡胶沥青混合料抽提结果来看，混合料的沥青用量满足要求，各筛孔通过率均满足要求。渗水试验试验所选的点与钻芯的点位置一致，检测过程中先做渗水试验，然后在该点钻取芯样并在芯样附近进行构造深度试验，确保沥青路面空隙率与渗水系数相对应。随机抽检段的路面渗水系数均满足技术要求，合格率100%。

在沥青路面施工完成约1年后，再次对本工程橡胶沥青路面的应用情况进行调查和测试，路面状况良好，橡胶沥青AR-AC13面层未发生水损害、雍包波浪等病害。此外，还对橡胶沥青路面的车辙、平整度和摩擦系数进行了全面检测。

平整度测试的测试结果分左、右幅进行统计汇总，路面平整度以50 m为一个单元。测试结果表明，省道340路面平整度较好，IRI指数平均值小于2.0 m/km，按照规范评价均为优级。路面车辙以20 m为一个单元进行测试，测试结果表明：该路段橡胶沥青路面的车辙平均值基本小于4 mm，表明橡胶沥青具有优良的抗车辙性能，与其他类型的混合料形式相比，具有抗车辙优势。实测的路面横向力系数SFC均在58～80范围内，路面抗滑性能评价为优，表明橡胶沥青混合料具有较好的路用抗滑性能。

4 橡胶沥青加铺层经济性分析

橡胶沥青技术用于旧沥青路面改造是否具有推广价值，不仅需考虑工程的初期造价，还应重视其使用寿命能否减少后期工程养护费用。在高等级公路加铺层设计时，希望选用初期费用低的方案，但对于路面这种投资期长的工程来说，初期费用不一定是衡量经济效益的最关键因素，应综合考虑路面寿命周期内所有费用[7-8]。因此，橡胶沥青路面的经济分析可采用寿命周期费用分析法进行计算。

本文对SBS改性沥青混合料AC-13、SBS改性沥青SMA13和橡胶沥青混合料AR-AC13 3种面层的寿命周期费用对比分析。根据江苏省干线公路工程应用经验，3种混合料路面加铺方案的初期造价见表4。

表4 上面层沥青混合料造价

根据以往工程经验，SBS改性沥青AC-13的寿命按10年计算，SMA路面的使用寿命按15年计算。橡胶沥青路面由于在我国刚刚起步，其路面寿命没有确定数字，但根据其优良的高温性能和低温抗裂性能，亦按15年估算。取费用利率为8%，计算30年寿命周期内3种上面层加铺材料的寿命周期费用，结果见表5。

表5 30年寿命周期费用现值

由表5可见，3种材料的费用略有差别，按由小到大排序：AR-AC13

5 结语

公路建设创新不单是技术的研究，更重要的是技术的推广应用，只有进行橡胶沥青应用技术的工程实践，才能将橡胶沥青技术转换为生产力。实际工程项目的橡胶沥青路面性能检测结果表明，橡胶沥青具有优异的抗车辙、抗滑性能，在通车运营1年后仍能保持良好的路用性能。橡胶沥青虽然初期投资费用比SMA13，AC13等混合料高，但从寿命周期费用角度分析，橡胶沥青性价比最高，值得推广与应用。

[1] 张荣荣,薛忠军,王春明.橡胶沥青开级配沥青混合料路用性能及降噪效果研究[J].公路,2016(9):247-249.

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[3] 牟涛.废旧橡胶沥青混合料在路面养护中的应用研究[J].交通科技,2017(5):100-102.

[4] 谢孔云.AR-AC13橡胶沥青混合料在城市道路翻修中的应用[J].城市道桥与防洪,2015(5):217-218.

[5] 赵文美.对橡胶沥青混合料路用性能的研究[J].低温建筑技术,2016(3):27-28.

[6] 王颖,孙凌,张家平.橡胶沥青混合料路用性能分析[J].交通科技与经济,2016,18(4):57-59.

[7] 王志祥,霍洋洋,党合欢,等.温拌橡胶沥青混合料拌和和压实温度研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2015(3):647-651.

[8] 黄方勇,胡苗,弥海晨.ARC-13橡胶沥青混合料在勉宁中修罩面工程中的应用[J].石油沥青,2015,29(5):57-62.