热熔橡胶沥青碎石封层养护施工问题探讨

罗波，朱乘，葛松

（1.贵州省遵义公路管理局，贵州 遵义 563000；2.遵义公路建设养护有限公司，贵州 遵义 563000）

0 引言

当前，我国公路工程多采用刚度大、强度高的半刚性基层加柔性面层结构，考虑到半刚性基层温缩、干缩变化大，很容易出现温缩及干缩裂缝，进而反射至沥青面层，导致雨水不断通过裂缝向基层渗入，基层在持续遭到侵蚀的情况下必将出现结构性破坏，引发路面病害。为缓解这种局面的出现，热熔橡胶沥青碎石封层养护施工技术应运而生，将该碎石封层铺筑在半刚性基层和沥青面层之间，以形成抗变形能力超强的橡胶沥青层，有效缓解裂缝四周应力集中的问题，避免产生反射裂缝；橡胶沥青碎石封层同时还兼具防水层和黏结层的作用，能降低路面结构早期病害的发生概率。

1 工程背景

某国道公路按双向两车道沥青混凝土路面设计，结构为4cm 厚细粒式沥青混凝土+5cm 厚中粒式沥青混凝土+25cm 厚水稳碎石基层+15cm 厚级配碎石底基层。该公路段于2009 年年末建成运营，路基设计宽度12.0m。该路段所处地区冬季低温少雨，夏季高温干燥，昼夜温差大，5至8月降雨丰沛且蒸发剧烈，属于典型的内陆型温湿气候区，年最高温度达到36.7℃，最低温度为-3℃。该段公路在长期运行过程中，受到重载、超载车辆长期碾压及恶劣环境的长期影响，部分路段先后出现裂缝、唧浆等病害，且主要表现为横向裂缝，为把握最佳的养护时机，必须尽快实施养护措施。为进行养护施工方案的确定，公路管理部门委托当地公路设计单位进行了裂缝尖端奇异场模拟，裂缝网格划分情况具体见图1，并据此对裂缝扩展路径进行了模拟。

图1 裂缝网格划分情况

结合对裂缝扩展路径的模拟以及类似公路工程养护施工经验，公路管理部门会同相关专家共同决定，病害路段应采用热熔橡胶沥青碎石封层技术进行预防性养护，根据养护施工方案确定出的热熔橡胶沥青碎石封层施工步骤具体见图2。

图2 热熔橡胶沥青碎石封层养护施工步骤

2 养护施工参数的确定

2.1 原材料准备及性能要求

该公路热熔橡胶沥青碎石封层养护施工所用橡胶沥青主要由施工单位自行加工，封层材料必须采用质硬、干燥、清洁、无风化且粒径在9.5～13.25mm 的机械破碎石灰岩碎石料。

2.1.1 橡胶沥青

本公路工程所用橡胶粉规格应按照以下要求控制：筛孔尺寸2mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.075mm 的通过率分别为100%、65～100%、20～100%、0～45%、0～5%，分别通过水筛法或标准胶粉筛机械筛分法进行橡胶粉筛分处理，筛分过程中，应按照相关规范在橡胶粉中掺加滑石粉。本工程每批次所用橡胶沥青软化点均不得低于54℃，177℃旋转黏度应控制在1.5～4.0Pa·s 范围内，弹性恢复度在70%以上，橡胶沥青材料经薄膜烘箱老化试验后质量损失率不超出0.4%，25℃针入度比不低于80%，5℃延度比不低于40%。橡胶粉密度应控制在1.15±0.05g/cm³，且不得掺加任何杂质；橡胶沥青材料中纤维含量应控制在0.5%以内，碳酸钙含量控制在橡胶粉重量的4%，避免橡胶粉颗粒之间互相黏结[1]。

橡胶沥青混合料质量对于施工质量的控制至关重要，将基质沥青温度快速升高至190℃，结合相关设计将温度升高后的橡胶粉和基质沥青按照配合比投入高速剪切拌和系统，使之充分拌和；高速剪切拌和系统将橡胶沥青混合料输送至溶胀反应系统，并在190℃的较高温度下反应60min，即可完成热熔橡胶沥青混合料的生成。将所生成的热熔橡胶沥青混合料输送至智能洒布车内，及时运输至施工现场。

2.1.2 碎石料

热熔橡胶沥青碎石封层主要采用粒径9.5～13.2mm的石灰岩碎石料，石料中超粒径颗粒含量重量比应控制在10%以内，若集料内粉尘含量超出0.5%，则必须通过水洗使粉尘含量降至合格比例以下。碎石料撒布施工前，还应进行石料的加热除尘以及预拌和处理，并将撒布施工全过程中碎石料温度控制在80℃以上。本工程采用的碎石封层料压碎值为26.8%，洛杉矶磨耗损失28.7%，表观相对密度3.2t/m³，吸水率1.6%，针片状颗粒含量10.8%，粒径＜0.075mm 颗粒含量0.37%，软石含量不超出5%，性能参数取值均符合设计要求。

2.1.3 橡胶沥青洒布量

结合相关规范及设计要求，该公路热熔橡胶沥青洒布量按照1.8±0.2kg/m2的用量控制；实际洒布量检测时应选择任一横断面三等分，将两块尺寸为0.4m×0.4m的油布放置于三等分点处，并等热熔橡胶沥青混合料洒布结束后进行两块油布实际质量的称量，得到三个样本实际重量平均值，并以此值为一次抽检结果，该结果应在1.8±0.2kg/m2的范围内，且三个样本值的级差不超出0.3 kg/m2。

应按照1 次/2000m2的频次确定热熔橡胶沥青洒布量的检测，在正常施工情况下，通过每台沥青洒布车内实际装载的橡胶沥青量以及所对应的洒布面积进行实际洒布量的计算[2]，并将计算结果与相关规范进行比较，作为质量控制的依据。

2.1.4 碎石撒布量

结合本工程所用碎石料粒径规格，撒布量应控制在10～12kg/m2范围内；结合每台撒布车实际装载的碎石量以及实际撒布面积进行撒布量的计算，将计算结果和设计值进行比较，并将差异控制在1.0kg/m2以内[3]。在检测实际洒布量的基础上还应进行外观观测，撒布后的碎石表层必须均匀、密实，且无重叠。

2.2 施工机械选用

根据工程量及施工技术要求，本公路路面主要使用1 台百开BCRS-502 型智能橡胶沥青洒布车，1 辆亿龙TSF-0610 型橡胶沥青碎石同步封层机，1 台洛阳一拖21t胶轮压路机及1台SY-302 型30t重型胶轮压路机，2 辆东风8t 洒水车，1 辆福田雷沃装载机，2 辆东风20t自卸载重汽车。此外，还需配备橡胶沥青生产加工设备一套，森林灭火鼓风机4 台，空压机1 台，钢丝刷机1台及路面清扫车1辆。

2.3 水稳碎石基层处理

通过清扫车将水稳碎石基层表面彻底清扫干净，再通过3 台灭火鼓风机顺公路运行方向以30°角斜向排列后同时开启，将基层表面灰尘、杂物等吹净，对于顽固污渍和残留浮浆还应借助钢丝刷机和洒水车的配合进行水洗清理，通过以上处理后应使水稳碎石基层表面集料颗粒大部分外露。

3 热熔橡胶沥青碎石封层养护施工

公路路面热熔橡胶沥青碎石封层施工前，必须将基层全面清扫，通过检查后借助橡胶沥青洒布车将橡胶沥青混合料均匀洒布在质量验收合格的基层，在橡胶沥青层上再撒布碎石料，通过胶轮压路机碾压平整。在正式施工前，为确保施工的准确性，还应提前设计好待施工宽度及洒布车布料宽度，并采用白石灰粉标出施工区域边线，确保线形顺直。

3.1 橡胶沥青撒布

本公路工程采用专用智能洒布车进行热熔橡胶沥青混合料撒布，且其撒布车沥青罐内必须配备强力卧式搅拌装置，以便为罐内橡胶沥青混合料创造快速对流环境，避免混合料在运输过程中发生沉淀、离析、泌水；沥青罐内还应增设导热油升温装置及双燃烧系统，通过增加混合料加热速度缩短施工前准备时间，防止洒布温度流失过快；采用特殊设计喷洒系统，可自动对喷洒量进行准确、均匀、稳定的控制。在撒布施工前还应全面清除储油罐内的残油，人工清扫干净所有施工机械的车轮，避免将污染物带入工作面影响施工质量。正式施工前还应选择试验段进行试撒布，以验证所确定施工参数的准确性。热熔橡胶沥青撒布车应按照设计行进速度匀速前、均匀撒布，混合料撒布温度控制在180～190℃。

3.2 碎石撒布

碎石料必须撒布于橡胶沥青层上，并使石料和沥青混合料有效黏结，并在撒布车车轮上适量喷水，避免碎石料与车轮发生黏连，喷水量应以刚好润湿轮胎为限，不应出现自由水流淌的现象。对于面积较大的施工区域，在配备的碎石料撒布车不够的情况下，可通过运料车将碎石料拉运至施工现场，再通过装载机转运至碎石料撒布车上撒布施工。

3.3 施工缝处理

为保证接缝施工质量，横接缝处再次施工时必须保证与前次接缝密切衔接，并防止与之前断面发生重叠，在热熔橡胶沥青洒布及碎石料撒布前，利用薄铁板及油毛毡遮挡覆盖已经洒布完成的区域；纵向施工缝重叠宽度按照5～10cm控制。

4 施工质量控制

4.1 质量控制要求

该公路路面热熔橡胶沥青混合料撒布施工现场温度控制要求具体见表1。在施工过程中，橡胶沥青混合料温度必须根据环境温度及地表温度进行控制。

表1 洒布温度控制要求 单位：℃

碎石料撒布后采用重型胶轮压路机及时碾压，碾压温度应严格控制，且碾压过程不应超出20min，结束后碎石料受橡胶沥青的裹覆率应不低于50%，并应达到设计平整度和压实度要求。碾压结束3h 后，通过清扫车将浮料清扫收集，避免浮料四散影响碾压质量。本公路路面碾压施工所采用的碾压组合方式具体见表2。

表2 碾压组合方式

4.2 质量控制措施

为保证该公路路面热熔橡胶沥青碎石封层养护施工质量，必须保证沥青混合料撒布车计量准确，且事前在试验段施工时调整并计算车速，将撒布量严格控制在合理范围内。为便于不同撒布区域横向衔接，应在撒布前将沥青毡铺设在撒布车启停位置，撒布结束后及时将沥青毡取走。在完成一层热熔橡胶沥青混合料撒布+一层碎石料撒布后利用胶轮压路机进行碾压，碾压完成后进行热熔橡胶沥青碎石封层的铺设，结束后再进行另一幅橡胶沥青混合料的撒布、碎石料撒布及碾压施工，不得跨幅施工。相邻两幅施工段的重叠宽度应控制在10cm左右；为避免局部沥青被行驶中的车轮黏连带走，降低并破坏应力吸收层整体路用性能和养护效果，应在橡胶沥青混合料撒布及碎石封层养护施工期间封闭交通。

橡胶沥青混合料撒布结束后，必须紧跟撒布预裹覆处理过的碎石料，并按照10～22kg/m2的推荐量进行碎石料的撒布控制，并应保证满铺，对于局部撒布不足的区域，应进行人工补撒。撒布结束后应立即安排人员将散失于沥青膜以外的碎石料扫入沥青膜以内。待碎石料撒布结束后必须由两台胶轮压路机以梯队形式紧跟碎石料撒布车碾压，以避免橡胶沥青混合料温度散失后影响碾压施工质量。

5 结语

该公路路面养护工程施工结束后的检验结果显示，热熔橡胶沥青碎石封层施工技术能较好地提升公路面层路用性能，且实施简便；热熔橡胶沥青混合料具备优良的高温稳定性、低温抗裂性、防水防渗性、抗老化及抗裂性、高黏结性，易于施工的质量控制。由废胎胶粉生产的橡胶沥青材料在应力吸收层中的应用，完全响应了我国节能环保、绿色施工及可持续发展方面的要求。