专业知识——浅谈橡胶沥青砼在道路工程中的应用
一、概述
我国高等级公路骨架网络迅速发展，其中，绝大部分是沥青路面。与此同时，在超载、气候变暖和车速提高的综合影响下，路面行车作用呈现高温、高荷载和高动水压力的三高趋势。各种新形式的水损坏和高温永久变形等路面早期损坏较大面积的出现在近年建成通车的道路上。某些改性沥青和纤维类材料的添加在一些特殊工程中取得了比较明显的效果，但其较高的成本限制了推广使用。然而，废旧轮胎橡胶粉改性沥青作为一种新型的改性沥青由于其独特的路用性能和环保效益及相对较低的成本投入，目前在美欧等发达国家得到了普遍的推广和应用。
橡胶沥青的生产工艺主要有干法和湿法两条技术路线，两条路线同时起步于20世纪60年代。干法是指橡胶粉与集料先拌和后再喷入沥青拌制的混合料，常称为橡胶改性沥青混凝土《Rubber Modified As-phalt Concrete);湿法是橡胶粉与沥青混合作为粘结剂再与矿料混合，一般称为橡胶沥青混凝土(Asphalt Rubber Concrete)。
目前，我国改性沥青常用的改性剂为SBS.LDPE.EVA和SBR等。利用废橡胶粉替代价格昂贵的SBS作沥青改性剂是一种既经济实用又简单有效的方法，不仅可以降低修路的成本，还可以变废为宝，消除“黑色污染”。因此，我国修筑公路及维修公路采用橡胶粉改性沥青的意义重大。
二、工程背景及工程情况
东湖路位于哈尔滨市开发区迎宾区，为机场高速路北侧区域的干道。本次工程设计起点为秦岭路，终点为昆仑路，全长487.2米，道路为双幅横断面型，每幅机动车道宽12米。
本路段是由哈市机场路附近区域进入环城高速的入口之一，现路面普遍出现网裂、沉陷、翻浆等现象，已属破坏状态，不能再满足正常的通车要求。因此应该及时给予补修，哈尔滨开发区市政相关部门经反复认证及对当前市场状况的考虑，最终决定采用新型筑路材料——橡胶沥青及相关的施工工艺。
1.结构设计：道路结构如下
(1)左幅：6cm橡胶沥青混凝土
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)
石灰土稳定层(8%消石灰或6%生石灰粉末)
(2)右幅：4cm橡胶沥青混凝土
5cmAC-25C沥青混凝土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)
石灰土稳定层(8%消石灰或6%生石灰粉末)
2.材料准备
面层材料为：左幅6cm AC-16型橡胶沥青混凝土，右幅4cm AC-16F型橡胶沥青混凝土。本次橡胶沥青采用湿法的生产工艺。
2.1橡胶沥青生产
橡胶沥青生产设备采用全套进口移动式现场改性设备。设备生产能力为15t/h.设备主要组成部分为4个原材料入口、基质沥青快速升温装置、高速搅拌罐、反应罐(带底部搅拌)、中央控制和监控室。所有原材料均自动连续计量。输送速度自动控制。生产设备尺寸相当集装箱拖车。自带导热油系统、自带沥青输入输出泵。完全为独立单元。
2.2沥青与橡胶粉的拌和
橡胶沥青的制作是通过高速搅拌罐，在温度、时间、机械三者的综合作用与协调下，将4种原材料按比例混合，经过吸收、湿润、膨胀等物理和化学变化，使其粘度增加，软化点提高，从而获得高质量的改性沥青材料。橡胶沥青在190℃时的粘度在15—40dPa.s之间。
2.3质量检测
由于是现场改性，需要对橡胶沥青成品进行质量抽检。主要抽检指标是粘度。要针对不同的生产和储存情况。制定周密的成品抽检预案。确保最终用在混合料中的橡胶沥青粘度在规定的范围内。
3.橡胶沥青混凝土面层施工
橡胶粉改性沥青混合料采用传统的摊铺和压实方式，摊铺及压实工艺可参考普通改性沥青混合料。由于橡胶粉改性沥青混合料具有自身的特点，施工中应该注意以下几点，一是摊铺机的熨平板调整必须准确，因为橡胶粉改性沥青粘度非常大，容易出现拖痕;二是橡胶粉改性沥青混合料通常使用大吨位轮胎压路机和高频振动压路机组合碾压;三是橡胶粉改性沥青混合料运输到现场的温度通常为160—170℃，摊铺后混合料的温度仍然非常高，很容易被压路机带起，且被压路机轮子带起的沥青掉在路面上后容易形成油斑。因此建议压路机和摊铺机保持一定距离，以使混合料冷却到一定温度，并采用肥皂水湿润压轮以防止粘轮。
4.路面检测
项目完工开放交通前，试验室按照验收评定相关要求，组织了对部分验评项目的现场检测。从检测结果可以看出。橡胶沥青混合料摊铺取得了比较理想的结果。一方面，渗水系数和构造深度这对矛盾达到了理想的平衡状态，2个值都处在较高值位，超过了SMA的相关技术要求;另一方面，压实度普遍达到98%，说明在碾压及时的情况下，完全可以达到充分碾压。摆式摩擦的结果。则综合体现了构造深度和橡胶粉对摩擦力的效应。
5.项目效益评价
5.1节约成本
可减薄路面面层结构厚度：面层厚度如减至7.5—10cm，就可获得满意的使用效果，并可同时降低生产成本。在东湖路结构设计中，面层结构：一侧为6cmAC-16F型橡胶沥青混凝土，另一侧为4cmAC-16F型橡胶沥青混凝土和5cmAC-25型普通沥青混凝土，而正常的面层结构设计中，一般都为4cmAC—16I型中粒式沥青砼、5cmAC—25I型粗粒式沥青砼、6cmAC—30Ⅱ型粗粒式沥青砼，结构厚度为15cm才能保证路面的正常使用，由此可见，橡胶沥青混凝土路面的造价只占普通沥青混凝土路面的70%左右。
5.2改善使用性能
1)抗低温开裂：橡胶沥青低温回弹率高，粘韧性好，可抵抗低温开裂，尤其在北方高寒地区，对于降低路面开裂或维修旧路时的反射裂缝，非常有效。2)高温稳定性好：可解决高温时路面产生车辙、搓板等流变现象。3)抗老化性能好：对阳光中的红外线和紫外线不敏感。4)抗疲劳、耐磨损：轮胎的耐疲劳、耐磨损性能转移到橡胶沥青。5)橡胶沥青对石料选择宽容度大：对酸碱石料不敏感，以水煮法测量粘附性，都能达到5级标准。6)较好的抗水损坏能力——防止水损病害：残留稳定度、冻融劈裂强度比、冻融APA比等指标都(上接第42页)
表明，橡胶沥青混合料的抗水损坏性能达到了改性沥青的要求，比普通沥青有明显改善。7)降低道路行车的噪声——提高居民生活质量：利用橡胶本身特有的弹性和吸音特性，将橡胶沥青应用于路面，可使路面行车噪声降低3—6dB，相当于减少80%的行车量或节省一道3m高的隔音墙。
6.项目完工总结
由于东湖路位于哈尔滨绕城高速公路入口，多重载车辆经过，重载车辆荷载大都在百吨以上，在这种情况下，经过两个冻融期的使用，路面状况良好，无明显的车辙，坑洞，证明了减薄后的橡胶沥青混凝土路面优越的性能，完全能达到道路使用标准。具有很高的实际应用价值。
三、结语
(1)橡胶粉加人沥青混凝土，能全面提高路用性能，能很好迎合道路路面工程对高性能沥青混凝土不断增长的需求，同时实现低污染回收利用废旧轮胎，应用前景远大。
(2)室内的初步试验，表明橡胶粉能同时显著改善沥青混合料的高温稳定性、抗水损坏性能和低温性能，东湖路近两年严酷交通考验也表明了橡胶粉的对沥青混合料综合性能的提高。
(3)橡胶粉的施工工作性很好，施工温度的要求不超过其他改性沥青，运卸铺离析减少，施工工艺只须在现有机械设备基础上稍作调整，技术指标和手段需要少量的补充。
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