橡胶粉改性沥青路面工程及施工方法研究

　　摘要：本文以无锡某高速公路工程为案例，对橡胶沥青、橡胶沥青抗裂防水层以及橡胶沥青混合料的施工工艺进行研究，总结出橡胶沥青路面施工过程中的施工控制要素。
　　关键词：橡胶沥青；混合料；高温性能；施工工艺
　　
　　1.工程介绍
　　无锡市多雨的气候条件对沥青路面的使用寿命有着重要影响。无锡某高速公路途经大量居民区和经济开发区，交通噪声影响到沿线居民的生活。将废胎胶粉应用于沥青路面既有利于资源节约，解决社会环保问题，还能改善沥青路面使用性能并降低全寿命成本费用。
　　结合该高速公路建设的实际，修筑了四公里的橡胶沥青路面依托工程——橡胶粉改性沥青路面工程。在工程的设计中通过采用橡胶沥青玛碲脂碎石混合料来提高行车舒适性和安全性、降低路面噪声，采用橡胶沥青防水粘结技术来减少沥青路面的反射裂缝和水破坏，可明显延长路面的使用寿命和减少后期养护费用。
　　2.橡胶沥青及混合料施工工艺控制
　　橡胶沥青及混合料与其他沥青及沥青混合料相比，具有明显的技术特色和良好的路用性能。但是，在实际工程中，为了充分发挥这种材料的用特性，需要严格的施工工艺要求作保障。
　　橡胶沥青及混合料的施工主要分为三部分：（1）橡胶沥青的生产；（2）橡胶沥青抗裂防水层的施工；（3）橡胶沥青混合料的拌和、运输、摊铺及碾压。由于在高温环境下，废旧胶粉与沥青一直处于反应的不稳定状态，为了保证橡胶沥青及混合料的生产质量，橡胶沥青及混合料的生产、施工比一般的沥青混合料要求更加严格。
　　2.1橡胶沥青抗裂防水层（SAMI-R）施工工艺
　　橡胶沥青抗裂防水层（SAMI.R）的具体施工步骤大致分为：
　　①施工准备。1）先人工用竹扫帚将基面进行全面清扫，再用2-3台森林灭火鼓风机沿纵向排成斜线将浮灰吹净，若不能达到“除净”的要求，则用水冲洗，清除基面浮灰和泥浆，尽量使基面集料颗粒能部分外露。2）在正式施工之前，通过试验，确定沥青洒布车的沥青洒布量和碎石撒布车料斗的倾角、车速和标准的撒布量。3）保证橡胶沥青抗裂防水层（SAMI.R）的施工具备施工条件：乱空气温度和地面温度都不得低于l5℃；在进行路面清扫、吹尘和清洗之后，必须严格控制下承层彻底干燥，路缘石防护良好；风速不影响橡胶沥青洒布效果；需用的设备进入待命状态，包括橡胶沥青智能洒布车、碎石撒布车和胶轮压路机。
　　②橡胶沥青的洒布。1）表面层下面的橡胶沥青抗裂防水层的橡胶沥青洒布量采用2.0～2.4kg／m2：基层项面的橡胶沥青洒布量一般为2.2~2.6kg／m2；采用预裹附的集料时，沥青用量可适当减少。2）橡胶沥青的洒布温度一般控制在180～190℃。3）起步和终止位置应铺工程纸，以准确进行横向衔接，洒布车经过后应及时取走工程纸，纵向衔接应与已洒布部分重叠10cm左右。4）撒铺碎石前禁止任何车辆、行人通过橡胶沥青层。
　　③抗裂防水层的碎石撤布。1）在撒布之前，单一粒径碎石宜通过拌和楼进行预拌，油石比一般为0.4%~0.6%,预裹附温度不低于120C，预裹附的集料堆放时间不宜超过两周，并采取相应的防潮措施。2）喷洒橡胶沥青后应立即撒布碎石，以便沥青与碎石有效钻结。施工中采用规格为9.5~l3.2mm的单粒径石灰岩碎石，撒布量采用10~12kg/m23）对于局部碎石撤布量不足的地方，应人工补足：对于重叠的碎石必须用清扫车进行清扫和回收利少。
　　④橡胶沥青抗裂防水层的碾压成型。1）碎石撒靠以后，应及时用重型胶轮压路机紧跟碎石撒卸车碾压成型，碾压后碎石嵌入橡胶浙青深度选到50～70％。2）在铺筑上面层沥青混合料前，应对橡胶沥青抗裂防水层进行清扫，以清除没有粘结的松散碎石，避免影响橡胶沥青抗裂防水层与上面层的粘结。3）上面层沥青混合料的施工应与橡胶沥青抗裂防水层施工紧凑进行，一般不超过24h，且中间不得开放交通，避免二次污染或破坏。若期间必须开放交通，须待橡胶沥青抗裂防水层施工完成3h后方可开放交通，但车速不宜超过25km／h。
　　⑤橡胶沥青抗裂防水层的质量检验。施工阶段的检测项目包括：橡胶沥青性质、橡胶沥青洒布量、碎石撒布量、刹车试验、外观检查等。
　　2.3橡胶沥青混合料的施工工艺
　　橡胶沥青混合料的施工并不需要增加特殊的施工设备，在施工工艺方面获得高质量的橡胶沥苛路面的关键是各个施工环节的温度控制。由于橡胶沥青混台料温度高、容计变化的范田窄，凼此对混合料的施工条件、施工工艺和拌和、运输、碾压的设备会提出一些特殊的要求。
　　①橡胶沥青混合料的拌和。1）橡胶沥青混合料的拌和楼应符合相关环保、安全、排水等要求。橡胶混合料可采用间歇式拌和机或连续式拌和机拌制。2）拌和时间由试拌确定。必须使所宵集料颗粒全部裹复沥青结合料，并以沥青混合料拌和均匀为度。填料加入拌和缸与矿料于拌5-10s，再加入橡胶沥青湿拌；小于50s，每盘混合料的生产周期不宜小于60s。3）要注意目测检查混合料的均匀性，及时分析异常现象。如混合料有无花白、冒青蛐和离析等现象。如确认是质量问题，应作废料处理并及时于以纠正。生产开始以前，有关人员要熟悉本项目所用各种混合料的外观特征，这要通过细致地观察室内试拌的混合料而取得。4）橡胶沥青混合料的拌和基本参照普通沥青混合料的拌和工艺，但应严格控制各环节温度。
　　②橡胶沥青混合料运输。1）橡胶沥青混合料施工前，应根据现场的施工速度确定所需运输车辆的数量。橡胶沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余，根据工程规模摊铺机前方应有3～5辆运料车等候卸料。2）拌和楼向运料车卸料时，汽车应前后移动三次装料，以减少粗集料的离析现象。同时，为了便于橡胶沥青混合料运料车卸料，运料车的底板和侧板应抹一层隔离剂，并排除可见游离余液。隔离剂溶剂型的隔离剂或者柴油不能用于运输车厢上，因为会对橡胶沥青产生不良影响，皂液可以使用，有效而且便宜，稀释硅树脂乳液也可以使用。3）橡胶沥青混合料在运输过程中，运料车应有良好的篷布覆盖设施，卸料过程中继续覆盖，直到卸料结束取走篷布，以资保温或避免污染环境。4）连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10-30cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。
　　③橡胶沥青混合料的施工成型。橡胶沥青路面的施工成型，在混合料摊铺及碾压的程序方面，类似一般沥青混合料路面的工法。施工设备包括运料车、摊铺机及压路机。橡胶沥青混合料的具体施工过程应该符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）的有关规定。
　　④橡胶沥青玛磅脂碎石混合料AR-OSMA施工质量检验。1）混合料的质量检查：橡胶沥青用量、矿料级配、稳定度、流值、空隙率、残留稳定度;混合料出厂温度、运到现场温度、摊铺温度、初压温度、碾压终了温度;混合料拌和均匀性。2）面层质量检查：厚度、平整度、宽度、高程、横坡度、压实度、横向偏位、渗水系数、构造深度和摩擦系数;摊铺的均匀性;同时还应进行构造深度和摆式摩擦系数的跟踪检测。
　　3.工程问题总结
　　3.1橡胶沥青的生产问题
　　1）沥青的生产与应用适宜于大型工程，不适用于小型工程施工。因为橡胶沥青的生产以及生产设备的进出场费用较高，对于大型工程，这笔费用能够被大生产量分摊，单位造价提高较少，路面效益较大。但是对于小型的工程，单位造价提高将会带来经济效益的影响。
　　2）沥青加工设备的计量装置在每次工程开工之前，应进行专门的标定，从而保证配料比例的准确以及加工过程顺利开展。计量标定的主要仪器或传感器有：称重设备传感器、温度传感器、流量计以及搅拌器的转速。
　　3）胶沥青的生产过程中，要严格保证橡胶粉的干燥，胶粉中的水分要小于1％。潮湿的胶粉与高温沥青混合不仅影响改性效果，还会引起橡胶沥青急剧膨胀，导致预混罐与输送管道堵塞等生产故障。
　　4）橡胶沥青的特殊作用机理，在反应仓中的橡胶沥青是以不稳定状态存在。橡胶沥青在每次使用前，必须严格进行技术指标检测，达到技术指标要求后，尽快应用于施工，避免橡胶沥青性能的变化给施工效果带来影响。
　　3.2橡胶沥青抗裂防水层SAMI.R的问题
　　1）沥青的洒布温度按要求一般控制在180℃-190℃，在施工过程中，高性能的洒布用橡胶沥青具有很高的黏度和黏弹性，因而实际洒布温度根据橡胶沥青黏度进行适当调整，洒布温度往往宜高不宜低（但最高不得高于210℃），从而避免沥青堵塞洒布车喷头，保证橡胶沥青洒布的均匀性和准确性，同时有助于后续撒布碎石更好地嵌入橡胶沥青，形成更有效的黏结作用。
　　2）防水层施工过程中，碎石撒布车和胶轮压路机的车轮应略微喷洒水或用水与柴油的混合液（1：1比例）擦拭轮胎，避免车轮带起碎石或与黏层沥青发生粘连，影响施工整体效果。
　　3）橡胶沥青的洒布量应严格控制。若沥青洒布量过大，易导致泛油情况的出现，同时也可能使面层的层底弯拉应变增大；若沥青洒布量过小，碎石周边无充分约束，导致面层和下卧层之间形成一个不稳定夹层，不仅不能起到的应力吸收的作用，还有可能加快面层的破坏。
　　4）施工过程中的碎石撒布工艺还需要进一步提高，通过碎石撒布量的准确控制，保证碎石（特别在边角处）的均匀、统一的撒布效果。等粒径碎石洒布过多会造成石料重叠，无法有效粘结；碎石洒布量过少则会使大面积橡胶沥青暴露，导致上下结构层不连续接触，并会在高温时形成泛油。
　　3.3橡胶沥青混合料的问题
　　1）和楼生产橡胶沥青混凝土时，橡胶沥青由于粘度较大，泵送时间较长，易造成热科仓等料，导致矿料过热，进而使得混合料出料温度偏高，同时还将影响拌和楼混合料产量。因此，在拌和过程中，供给拌和楼的橡胶沥青温度控制在190--200℃，同时尽量缩短橡胶沥青供给管道长度，井与供给橡胶沥青前提前30～60min用导热油对管道进行预热，保证橡胶沥青的顺利输送。
　　2）橡胶沥青混合料施工之前，必须对橡胶沥青抗裂防水层的表面浮石进行全面清扫，既确保面层混合料施工下承层的平整，又能有效增加层间黏结能力，保障路面结构的整体稳定性。
　　3）沥青施工时，气味很大.施工人员等需要进行防护。如何有效改善橡胶沥青及混凝士的施工环境，是一个亟待解决的问题。
　　4）面层橡胶沥青混合料采用两台摊铺机同时摊铺，两台摊铺机之问的距离不应超过10m，以形成良好的热接缝，保证路面施工的整体性和平整度。
　　5）施工的气候温度比较理想，对橡胶沥青混合料的摊铺与碾压成型影响较小。若在寒冷季节进行橡胶沥青混合料的施工，一定要避免橡胶沥青混合料运输过程中的温度散失，严格控制施工温度，保证路面的压实度。压实度采用双控指标，要求马歇尔标准密度的压实度不小于97％，最大理论密度压实度为93％～96％。在大气温度低于13℃或降雨时不能进行橡胶沥青及其混合料的旄工。
　　4结论
　　本文通过橡胶粉改性沥青路面工程的铺筑和现场观测，可以得出以下结论：①橡胶沥青及混合料的施工主要包括橡胶沥青的生产，橡胶沥青抗裂防水层（SAMI.R）的施工，橡胶沥青混合料的施工三个部分。在高温环境下，废旧胶粉与沥青的不稳定状态，要求进行严格的施工控制。其中，不同施工阶段的温度要求是橡胶沥青路面施工过程中最重要的施工控制参数。②橡胶沥青用于抗裂防水层，已经具备了较为成熟的施工成套技术，使用效果很好；橡胶沥青用于沥青混合料时，由于施工厚度的减薄，施工更加迅速，可有效缩短工期。③橡胶中的炭黑能够使路面黑色长期保存，橡胶沥青路面黑色鲜明，与白色标线的对比度高。此外，橡胶沥青路面也具有明显的减少行车噪声的效果。所以，将橡胶沥青应用于筑路技术中，不仅使得路面在视觉上更加美观，也提高了道路的行车安全性与舒适性。
　　参考文献
　　[1]交通部．JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范[S]．北京：人民交通出版社，2004．
　　[2]吕伟民，孙大权．沥青混合料设计手册[M]．北京：人民交通出版社，2007．

《橡胶粉改性沥青路面工程及施工方法研究》

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