淺談橡膠瀝青砼在道路工程中的應用
發布時間：2010-01-14 共1頁
一、概述
我國高等級公路骨架網絡迅速發展，其中，絕部分是瀝青路面。與此同時，在超載、氣候變暖和車速提高的綜合影響下，路面行車作用呈現高溫、高荷載和高動水壓力的三高趨勢。各種新形式的水損壞和高溫永久變形等路面早期損壞較面積的出現在近年建成通車的道路上。某些改性瀝青和纖維類材料的添加在一些特殊工程中取得了比較明顯的效果，但其較高的成本限制了推廣使用。然而，廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青作為一種新型的改性瀝青由于其獨特的路用性能和環保效益及相對較低的成本投入，目前在美歐等發達國家得到了普遍的推廣和應用。
橡膠瀝青的生產工藝主要有干法和濕法兩條技術路線，兩條路線同時起步于20世紀60年代。干法是指橡膠粉與集料先拌和后再噴入瀝青拌制的混合料，常稱為橡膠改性瀝青混凝土《Rubber Modified As-phalt Concrete)；濕法是橡膠粉與瀝青混合作為粘結劑再與礦料混合，一般稱為橡膠瀝青混凝土(Asphalt Rubber Concrete)。
目前，我國改性瀝青常用的改性劑為SBS.LDPE.EVA和SBR等。利用廢橡膠粉替代價格昂貴的SBS作瀝青改性劑是一種既經濟實用又簡單有效的方法，不僅可以降低修路的成本，還可以變廢為寶，消除“黑色污染”。因此，我國修筑公路及維修公路采用橡膠粉改性瀝青的意義重。
二、工程背景及工程情況
東湖路位于哈爾濱市開發區迎賓區，為機場高速路北側區域的干道。本次工程設計起點為秦嶺路，終點為昆侖路，全長487.2米，道路為雙幅橫斷面型，每幅機動車道寬12米。
本路段是由哈市機場路附近區域進入環城高速的入口之一，現路面普遍出現網裂、沉陷、翻漿等現象，已屬破壞狀態，不能再滿足正常的通車要求。因此應該及時給予補修，哈爾濱開發區市政相關部門經反復認證及對當前市場狀況的考慮，最終決定采用新型筑路材料---橡膠瀝青及相關的施工工藝。
1.結構設計：道路結構如下
（1）左幅：6cm橡膠瀝青混凝土
20cm三灰碎石（石灰：水泥：粉煤灰：碎石=8.5：1.5：15：75）
20cm二灰土（石灰：粉煤灰：土=10：20：70）
20cm二灰土（石灰：粉煤灰：土=10：20：70）
石灰土穩定層（8%消石灰或6%生石灰粉末）
（2）右幅：4cm橡膠瀝青混凝土
5cmAC-25C瀝青混凝土
20cm三灰碎石（石灰：水泥：粉煤灰：碎石=8.5：1.5：15：75）
20cm二灰土（石灰：粉煤灰：土=10：20：70）
20cm二灰土（石灰：粉煤灰：土=10：20：70）
石灰土穩定層（8%消石灰或6%生石灰粉末）
2.材料準備
面層材料為：左幅6cm AC-16型橡膠瀝青混凝土，右幅4cm AC-16F型橡膠瀝青混凝土。本次橡膠瀝青采用濕法的生產工藝。
2.1橡膠瀝青生產
橡膠瀝青生產設備采用全套進口移動式現場改性設備。設備生產能力為15t/h。設備主要組成部分為4個原材料入口、基質瀝青快速升溫裝置、高速攪拌罐、反應罐(帶底部攪拌)、中央控制和監控室。所有原材料均自動連續計量。輸送速度自動控制。生產設備尺寸相當集裝箱拖車。自帶導熱油系統、自帶瀝青輸入輸出泵。完全為獨立單元。
2.2瀝青與橡膠粉的拌和
橡膠瀝青的制作是通過高速攪拌罐，在溫度、時間、機械三者的綜合作用與協調下，將4種原材料按比例混合，經過吸收、濕潤、膨脹等物理和化學變化，使其粘度增加，軟化點提高，從而獲得高質量的改性瀝青材料。橡膠瀝青在190℃時的粘度在15—40dPa.s之間。
2.3質量檢測
由于是現場改性，需要對橡膠瀝青成品進行質量抽檢.主要抽檢指標是粘度。要針對不同的生產和儲存情況.制定周密的成品抽檢預案.確保最終用在混合料中的橡膠瀝青粘度在規定的范圍內。
3.橡膠瀝青混凝土面層施工
橡膠粉改性瀝青混合料采用傳統的攤鋪和壓實方式，攤鋪及壓實工藝可參考普通改性瀝青混合料。由于橡膠粉改性瀝青混合料具有自身的特點，施工中應該注意以下幾點，一是攤鋪機的熨平板調整必須準確，因為橡膠粉改性瀝青粘度非常，容易出現拖痕；二是橡膠粉改性瀝青混合料通常使用噸位輪胎壓路機和高頻振動壓路機組合碾壓；三是橡膠粉改性瀝青混合料運輸到現場的溫度通常為160—170℃，攤鋪后混合料的溫度仍然非常高，很容易被壓路機帶起，且被壓路機輪子帶起的瀝青掉在路面上后容易形成油斑。因此建議壓路機和攤鋪機保持一定距離，以使混合料冷卻到一定溫度，并采用肥皂水濕潤壓輪以防止粘輪。
4.路面檢測
項目完工開放交通前，試驗室按照驗收評定相關要求，組織了對部分驗評項目的現場檢測。從檢測結果可以看出.橡膠瀝青混合料攤鋪取得了比較理想的結果。一方面，滲水系數和構造深度這對矛盾達到了理想的平衡狀態，2個值都處在較高值位，超過了SMA的相關技術要求;另一方面，壓實度普遍達到98%，說明在碾壓及時的情況下，完全可以達到充分碾壓。擺式摩擦的結果.則綜合體現了構造深度和橡膠粉對摩擦力的效應。
5.項目效益評價
5.1節約成本
可減薄路面面層結構厚度：面層厚度如減至7.5—10cm，就可獲得滿意的使用效果，并可同時降低生產成本。在東湖路結構設計中，面層結構：一側為6cmAC-16F型橡膠瀝青混凝土，另一側為4cmAC-16F型橡膠瀝青混凝土和5cmAC-25型普通瀝青混凝土，而正常的面層結構設計中，一般都為4cmAC—16I型中粒式瀝青砼、5cmAC—25I型粗粒式瀝青砼、6cmAC—30Ⅱ型粗粒式瀝青砼，結構厚度為15cm才能保證路面的正常使用，由此可見，橡膠瀝青混凝土路面的造價只占普通瀝青混凝土路面的70%左右。
5.2改善使用性能
1）抗低溫開裂：橡膠瀝青低溫回彈率高，粘韌性好，可抵抗低溫開裂，尤其在北方高寒地區，對于降低路面開裂或維修舊路時的反射裂縫，非常有效。2）高溫穩定性好：可解決高溫時路面產生車轍、搓板等流變現象。3）抗老化性能好：對陽光中的紅外線和紫外線不敏感。4）抗疲勞、耐磨損：輪胎的耐疲勞、耐磨損性能轉移到橡膠瀝青。5）橡膠瀝青對石料選擇寬容度：對酸堿石料不敏感，以水煮法測量粘附性，都能達到5級標準。6）較好的抗水損壞能力——防止水損病害：殘留穩定度、凍融劈裂強度比、凍融APA比等指標都（上接第42頁）
表明，橡膠瀝青混合料的抗水損壞性能達到了改性瀝青的要求，比普通瀝青有明顯改善。7）降低道路行車的噪聲——提高居民生活質量：利用橡膠本身特有的彈性和吸音特性，將橡膠瀝青應用于路面，可使路面行車噪聲降低3—6dB，相當于減少80%的行車量或節省一道3m高的隔音墻。
6.項目完工總結
由于東湖路位于哈爾濱繞城高速公路入口，多重載車輛經過，重載車輛荷載都在百噸以上，在這種情況下，經過兩個凍融期的使用，路面狀況良好，無明顯的車轍，坑洞，證明了減薄后的橡膠瀝青混凝土路面優越的性能，完全能達到道路使用標準。具有很高的實際應用價值。
三、結語
(1)橡膠粉加人瀝青混凝土，能全面提高路用性能，能很好迎合道路路面工程對高性能瀝青混凝土不斷增長的需求，同時實現低污染回收利用廢舊輪胎，應用前景遠。
(2)室內的初步試驗，表明橡膠粉能同時顯著改善瀝青混合料的高溫穩定性、抗水損壞性能和低溫性能，東湖路近兩年嚴酷交通考驗也表明了橡膠粉的對瀝青混合料綜合性能的提高。
(3)橡膠粉的施工工作性很好，施工溫度的要求不超過其他改性瀝青，運卸鋪離析減少，施工工藝只須在現有機械設備基礎上稍作調整，技術指標和手段需要少量的補充。
我國高等級公路骨架網絡迅速發展，其中，絕部分是瀝青路面。與此同時，在超載、氣候變暖和車速提高的綜合影響下，路面行車作用呈現高溫、高荷載和高動水壓力的三高趨勢。各種新形式的水損壞和高溫永久變形等路面早期損壞較面積的出現在近年建成通車的道路上。某些改性瀝青和纖維類材料的添加在一些特殊工程中取得了比較明顯的效果，但其較高的成本限制了推廣使用。然而，廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青作為一種新型的改性瀝青由于其獨特的路用性能和環保效益及相對較低的成本投入，目前在美歐等發達國家得到了普遍的推廣和應用。
橡膠瀝青的生產工藝主要有干法和濕法兩條技術路線，兩條路線同時起步于20世紀60年代。干法是指橡膠粉與集料先拌和后再噴入瀝青拌制的混合料，常稱為橡膠改性瀝青混凝土《Rubber Modified As-phalt Concrete)；濕法是橡膠粉與瀝青混合作為粘結劑再與礦料混合，一般稱為橡膠瀝青混凝土(Asphalt Rubber Concrete)。
目前，我國改性瀝青常用的改性劑為SBS.LDPE.EVA和SBR等。利用廢橡膠粉替代價格昂貴的SBS作瀝青改性劑是一種既經濟實用又簡單有效的方法，不僅可以降低修路的成本，還可以變廢為寶，消除“黑色污染”。因此，我國修筑公路及維修公路采用橡膠粉改性瀝青的意義重。
二、工程背景及工程情況
東湖路位于哈爾濱市開發區迎賓區，為機場高速路北側區域的干道。本次工程設計起點為秦嶺路，終點為昆侖路，全長487.2米，道路為雙幅橫斷面型，每幅機動車道寬12米。
本路段是由哈市機場路附近區域進入環城高速的入口之一，現路面普遍出現網裂、沉陷、翻漿等現象，已屬破壞狀態，不能再滿足正常的通車要求。因此應該及時給予補修，哈爾濱開發區市政相關部門經反復認證及對當前市場狀況的考慮，最終決定采用新型筑路材料---橡膠瀝青及相關的施工工藝。
1.結構設計：道路結構如下
（1）左幅：6cm橡膠瀝青混凝土
20cm三灰碎石（石灰：水泥：粉煤灰：碎石=8.5：1.5：15：75）
20cm二灰土（石灰：粉煤灰：土=10：20：70）
20cm二灰土（石灰：粉煤灰：土=10：20：70）
石灰土穩定層（8%消石灰或6%生石灰粉末）
（2）右幅：4cm橡膠瀝青混凝土
5cmAC-25C瀝青混凝土
20cm三灰碎石（石灰：水泥：粉煤灰：碎石=8.5：1.5：15：75）
20cm二灰土（石灰：粉煤灰：土=10：20：70）
20cm二灰土（石灰：粉煤灰：土=10：20：70）
石灰土穩定層（8%消石灰或6%生石灰粉末）
2.材料準備
面層材料為：左幅6cm AC-16型橡膠瀝青混凝土，右幅4cm AC-16F型橡膠瀝青混凝土。本次橡膠瀝青采用濕法的生產工藝。
2.1橡膠瀝青生產
橡膠瀝青生產設備采用全套進口移動式現場改性設備。設備生產能力為15t/h。設備主要組成部分為4個原材料入口、基質瀝青快速升溫裝置、高速攪拌罐、反應罐(帶底部攪拌)、中央控制和監控室。所有原材料均自動連續計量。輸送速度自動控制。生產設備尺寸相當集裝箱拖車。自帶導熱油系統、自帶瀝青輸入輸出泵。完全為獨立單元。
2.2瀝青與橡膠粉的拌和
橡膠瀝青的制作是通過高速攪拌罐，在溫度、時間、機械三者的綜合作用與協調下，將4種原材料按比例混合，經過吸收、濕潤、膨脹等物理和化學變化，使其粘度增加，軟化點提高，從而獲得高質量的改性瀝青材料。橡膠瀝青在190℃時的粘度在15—40dPa.s之間。
2.3質量檢測
由于是現場改性，需要對橡膠瀝青成品進行質量抽檢.主要抽檢指標是粘度。要針對不同的生產和儲存情況.制定周密的成品抽檢預案.確保最終用在混合料中的橡膠瀝青粘度在規定的范圍內。
3.橡膠瀝青混凝土面層施工
橡膠粉改性瀝青混合料采用傳統的攤鋪和壓實方式，攤鋪及壓實工藝可參考普通改性瀝青混合料。由于橡膠粉改性瀝青混合料具有自身的特點，施工中應該注意以下幾點，一是攤鋪機的熨平板調整必須準確，因為橡膠粉改性瀝青粘度非常，容易出現拖痕；二是橡膠粉改性瀝青混合料通常使用噸位輪胎壓路機和高頻振動壓路機組合碾壓；三是橡膠粉改性瀝青混合料運輸到現場的溫度通常為160—170℃，攤鋪后混合料的溫度仍然非常高，很容易被壓路機帶起，且被壓路機輪子帶起的瀝青掉在路面上后容易形成油斑。因此建議壓路機和攤鋪機保持一定距離，以使混合料冷卻到一定溫度，并采用肥皂水濕潤壓輪以防止粘輪。
4.路面檢測
項目完工開放交通前，試驗室按照驗收評定相關要求，組織了對部分驗評項目的現場檢測。從檢測結果可以看出.橡膠瀝青混合料攤鋪取得了比較理想的結果。一方面，滲水系數和構造深度這對矛盾達到了理想的平衡狀態，2個值都處在較高值位，超過了SMA的相關技術要求;另一方面，壓實度普遍達到98%，說明在碾壓及時的情況下，完全可以達到充分碾壓。擺式摩擦的結果.則綜合體現了構造深度和橡膠粉對摩擦力的效應。
5.項目效益評價
5.1節約成本
可減薄路面面層結構厚度：面層厚度如減至7.5—10cm，就可獲得滿意的使用效果，并可同時降低生產成本。在東湖路結構設計中，面層結構：一側為6cmAC-16F型橡膠瀝青混凝土，另一側為4cmAC-16F型橡膠瀝青混凝土和5cmAC-25型普通瀝青混凝土，而正常的面層結構設計中，一般都為4cmAC—16I型中粒式瀝青砼、5cmAC—25I型粗粒式瀝青砼、6cmAC—30Ⅱ型粗粒式瀝青砼，結構厚度為15cm才能保證路面的正常使用，由此可見，橡膠瀝青混凝土路面的造價只占普通瀝青混凝土路面的70%左右。
5.2改善使用性能
1）抗低溫開裂：橡膠瀝青低溫回彈率高，粘韌性好，可抵抗低溫開裂，尤其在北方高寒地區，對于降低路面開裂或維修舊路時的反射裂縫，非常有效。2）高溫穩定性好：可解決高溫時路面產生車轍、搓板等流變現象。3）抗老化性能好：對陽光中的紅外線和紫外線不敏感。4）抗疲勞、耐磨損：輪胎的耐疲勞、耐磨損性能轉移到橡膠瀝青。5）橡膠瀝青對石料選擇寬容度：對酸堿石料不敏感，以水煮法測量粘附性，都能達到5級標準。6）較好的抗水損壞能力——防止水損病害：殘留穩定度、凍融劈裂強度比、凍融APA比等指標都（上接第42頁）
表明，橡膠瀝青混合料的抗水損壞性能達到了改性瀝青的要求，比普通瀝青有明顯改善。7）降低道路行車的噪聲——提高居民生活質量：利用橡膠本身特有的彈性和吸音特性，將橡膠瀝青應用于路面，可使路面行車噪聲降低3—6dB，相當于減少80%的行車量或節省一道3m高的隔音墻。
6.項目完工總結
由于東湖路位于哈爾濱繞城高速公路入口，多重載車輛經過，重載車輛荷載都在百噸以上，在這種情況下，經過兩個凍融期的使用，路面狀況良好，無明顯的車轍，坑洞，證明了減薄后的橡膠瀝青混凝土路面優越的性能，完全能達到道路使用標準。具有很高的實際應用價值。
三、結語
(1)橡膠粉加人瀝青混凝土，能全面提高路用性能，能很好迎合道路路面工程對高性能瀝青混凝土不斷增長的需求，同時實現低污染回收利用廢舊輪胎，應用前景遠。
(2)室內的初步試驗，表明橡膠粉能同時顯著改善瀝青混合料的高溫穩定性、抗水損壞性能和低溫性能，東湖路近兩年嚴酷交通考驗也表明了橡膠粉的對瀝青混合料綜合性能的提高。
(3)橡膠粉的施工工作性很好，施工溫度的要求不超過其他改性瀝青，運卸鋪離析減少，施工工藝只須在現有機械設備基礎上稍作調整，技術指標和手段需要少量的補充。
