膠粉改性瀝青技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用

喇文君

（京尚高速公路張家口管理處，河北 張家口 075000）

1 引言

隨著公路大規(guī)模建設(shè)，瀝青需求量猛增，但瀝青路面在早期較易出現(xiàn)各種路面破損問題，如水損害、低溫開裂等，因此，尋求新型瀝青混凝土的膠結(jié)材料具有必要性。膠粉改性瀝青是通過以廢舊橡膠作為原材料，通過加工處理后與瀝青混合形成新的膠結(jié)材料[1]。其不僅充分利用了廢舊橡膠，減少了環(huán)境污染，還可以減少瀝青用量，節(jié)省成本。顯然，膠粉改性瀝青在公路工程中的應(yīng)用具有研究意義。

2 公路采用膠粉改性瀝青的優(yōu)勢分析

眾多公路運營情況表明，公路采用普通瀝青材料較易出現(xiàn)各種缺陷，如產(chǎn)生車轍、冬天路面開裂等路面損害問題。膠粉改性瀝青通過在瀝青中摻入膠粉材料，對普通瀝青進行改性，從而有效改善了瀝青性能。因此，膠粉改性瀝青與普通瀝青材料相比，具有較多優(yōu)勢。

1）利用廢舊材料，減少環(huán)境污染，節(jié)省材料成本。膠粉改性瀝青是采用廢舊橡膠作為原材料之一，廢舊橡膠來源于廢舊輪胎。通過回收利用廢舊輪胎，不僅可以變廢為寶，還可以減少環(huán)境污染。另外，由于采用膠粉材料代替了部分瀝青材料，因此，可以減少瀝青用量，從而節(jié)省材料成本[2]。

2）膠粉改性瀝青性能優(yōu)越。摻入膠粉后瀝青性能得到有效改善，主要體現(xiàn)在瀝青軟化點提高、針入度降低等方面，從而改善了瀝青材料對溫度的敏感度，可以防止路面出現(xiàn)“冬天開裂、夏天流淌”現(xiàn)象。

3）其他優(yōu)越性。采用膠粉改性瀝青可降低噪聲，提高瀝青路面的耐疲勞性能等。

3 應(yīng)用實例

3.1 項目概況

某公路工程長度約85 km，道路設(shè)計為雙向4 車道，路面設(shè)計寬度為24 m，道路設(shè)計時速為100 km，路面設(shè)計荷載為汽車-超20，掛-120。結(jié)合該省膠粉瀝青的推廣應(yīng)用力度，經(jīng)研究決定，對該公路路面采用膠粉改性瀝青技術(shù)。

3.2 膠粉改性瀝青配合比設(shè)計

1）粗細集料選取。集料作為構(gòu)成瀝青混合料的骨架材料，本項目所采用粗集料為石灰?guī)r碎石，細集料則選用機制砂。

2）合成級配選取。結(jié)合相關(guān)試驗結(jié)果和工程經(jīng)驗，針對本公路項目的特點，設(shè)計本公路路面面層膠粉改性瀝青的生產(chǎn)配合比。本項目優(yōu)選的合成級配如表1 所示，相應(yīng)級配曲線如圖1 所示。對該配合比下的膠粉改性瀝青混合料進行馬歇爾試驗，試驗結(jié)果見表2。

圖1 選取的生成級配曲線

表1 配合比的生成級配選取

表2 基于生產(chǎn)級配下的馬歇爾試驗結(jié)果

根據(jù)試驗結(jié)果表明，本項目所選取的配合比是可行的，滿足相關(guān)規(guī)范要求；另外，本項目所選用的膠粉改性瀝青混合料，其高低溫性能和水穩(wěn)定性能均滿足瀝青混合料的相關(guān)技術(shù)要求，具有良好的路用性能指標，可應(yīng)用于本項目施工中。

3.3 膠粉改性瀝青施工技術(shù)

1）混合料施工溫度要求。本項目瀝青路面面層采用4 cm厚度的膠粉改性瀝青混合料。與普通瀝青混合料相比，膠粉改性瀝青混合料對各施工環(huán)節(jié)的施工溫度均有嚴格的要求[3]。根據(jù)相關(guān)試驗結(jié)果以及工程實踐效果，筆者總結(jié)了膠粉改性瀝青混合料各施工環(huán)節(jié)溫度要求，見表3。

表3 膠粉改性瀝青混合料各施工環(huán)節(jié)的溫度要求

2）混合料拌和施工。膠粉改性瀝青混合料與普通瀝青混合料相比，其黏度高，因此，在混合料攤鋪前期應(yīng)采取試拌以確定合適的拌和時間。本項目要求每盤混合料的干拌和濕拌時間應(yīng)分別不小于10 s 和40 s。

3）混合料泵送要求。鑒于膠粉改性瀝青混合料黏度較大，因此，該類型混合料泵送難度較大，本項目所采用的瀝青輸送泵電機功率為15 kW，瀝青噴灑泵電機的功率為22 kW。

4）混合料攤鋪施工。攤鋪前先把熨平板預熱，要求預熱后的溫度應(yīng)≥100 ℃。同時，在攤鋪前需確定松鋪系數(shù)，松鋪厚度等于壓實厚度×松鋪系數(shù)。根據(jù)前期測試結(jié)果，本工程混合料松鋪系數(shù)取1.2，因此，松鋪厚度為40×1.2=48 cm。瀝青混合料攤鋪應(yīng)當連續(xù)不間斷施工，攤鋪速度適宜控制在2~4 m/min。本工程攤鋪速度選擇2.5 m/min，同時為了確保混合料的有效銜接，采用2 臺攤鋪機，幅間有不少于5~10 cm 的重疊寬度[4]。攤鋪施工過程中還需檢測混合料的溫度，確保混合料在攤鋪要求的溫度下施工，本工程膠粉改性瀝青混合料攤鋪施工的溫度要求不低于175 ℃。

5）混合料碾壓施工。鑒于膠粉改性瀝青混合料黏度較大，因此，可碾壓時間有限，為了提高碾壓效率，本工程采用膠輪和鋼輪相結(jié)合的形式進行碾壓施工。在混合料碾壓施工環(huán)節(jié)，復壓階段的碾壓遍數(shù)決定著混合料的壓實效果。本項目選取試驗段對碾壓遍數(shù)進行試驗研究。試驗結(jié)果表明，當碾壓遍數(shù)達到5 遍時，混合料壓實度達到98%以上。最終確定本項目復壓階段的碾壓遍數(shù)不少于5 遍，各碾壓階段的碾壓遍數(shù)以及相關(guān)要求見表4。

表4 膠粉改性瀝青混合料碾壓方案

整個碾壓過程分為3 個階段，分別為初壓、復壓以及終壓[5]。初壓采用2 臺13 t 的雙鋼輪壓路機采取靜壓過去微振返回方式進行碾壓1 遍，輪跡重疊1/2。接著進行復壓階段，采用2 臺雙鋼輪振動壓路機和2 臺30 t 的膠輪壓路機進行組合碾壓處理；碾壓過程中鋼輪壓路機在前，膠輪壓路機跟隨其后，輪跡重疊1/2。復壓完成后，可進行終壓階段。該階段的主要目的是消除前兩個碾壓階段所產(chǎn)生的輪跡。該階段通過采用1臺雙鋼輪壓路機進行最后1 遍靜壓處理，要求輪跡重疊10 cm。

3.4 效益分析

1）施工效果分析。本公路工程施工完成后，對路面壓實度、滲水和構(gòu)造深度進行相關(guān)檢測，檢測結(jié)果表明本工程路面施工質(zhì)量均滿足要求，公路面層采用膠粉改性瀝青達到預期良好效果。

2）經(jīng)濟效益分析。本公路面層采用膠粉改性瀝青混合料，該混合料通過摻入廢輪胎膠粉代替部分瀝青用量。廢舊輪胎價格便宜，而且回收利用廢舊輪胎還可以減少環(huán)境污染。本工程對比了膠粉改性瀝青和SBS 改性瀝青成本，從比較結(jié)果來看，膠粉改性瀝青比SBS 改性瀝青每噸省約570 元，每噸混合料成本降低約22.8%，表明膠粉改性瀝青具有較好的經(jīng)濟效益。因此，公路面層采用膠粉改性瀝青路面與SBS 改性瀝青相比，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。

4 結(jié)語

公路路面采用膠粉改性瀝青混合料可滿足路面相關(guān)性能要求。本文系統(tǒng)地介紹了公路路面采用膠粉改性瀝青混合料的可行性，同時結(jié)合實際工程案例，提出膠粉改性瀝青混合料的配合比設(shè)計，總結(jié)該工程膠粉改性瀝青混合料的相關(guān)施工技術(shù)要求，結(jié)合實際工程案例應(yīng)用得到了以下結(jié)論：

1）設(shè)計出本公路路面面層膠粉改性瀝青的生產(chǎn)配合比，根據(jù)試驗結(jié)果表明，本項目所選用的膠粉改性瀝青混合料配合比是可行的，滿足相關(guān)規(guī)范要求，具有良好的路用性能指標，可應(yīng)用于本項目施工中。

2）公路面層采用膠粉改性瀝青路面與SBS 改性瀝青相比，每噸混合料的成本大約可以降低22.8%，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。