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浅谈低油石比胶粉改性橡胶沥青路面施工工艺

发表时间：2021/6/23 来源：《基层建设》2021年第9期作者：穆喜凤

[导读] 摘要：采取技术手段利用废旧的橡胶粉材料对公路沥青进行了改造，既解决了废旧橡胶粉在工程中的处理问题，又能够更加有利于环境保护和节省成本，是一种值得推广的新型路面沥青材料。

        重庆市交通规划和技术发展中心重庆 400074
        摘要：采取技术手段利用废旧的橡胶粉材料对公路沥青进行了改造，既解决了废旧橡胶粉在工程中的处理问题，又能够更加有利于环境保护和节省成本，是一种值得推广的新型路面沥青材料。本文以潼荣高速公路路面LM-1标低油石比胶粉改性橡胶沥青试验段施工作为研究背景，对改性橡胶沥青路面施工作业情况进行了分析介绍，期望能为今后的路面施工提供良好的参考。
        关键词：低石油比胶粉；改性；橡胶沥青；施工工艺
        0.引言
        近年来，随着经济的快速增长，建筑施工也得到蓬勃发展，作为道路面层的沥青混凝土使用越来越多。沥青价格在工程施工发展过程中不断的升高，但其实际使用中质量问题时有发生。因此需要研制一种高性能沥青混凝土，减少成本，突破技术难题，提高道路施工质量。胶粉改性剂橡胶沥青混合料的路用性能优于SBS改性沥青混合料。由于胶粉改性剂橡胶沥青混合料的特有性质，它与道路工程上常用的SBS改性沥青混合料在施工工艺上还存在着一定的差异，为进一步检验胶粉改性剂橡胶沥青混合料在实际工程上的应用效果，通过依托工程试验路的铺筑，对胶粉改性剂橡胶沥青路面施工中几个关键步骤进行探讨，并结合混合料及路面实体指标检测、总结，探索合理的胶粉改性橡胶沥青路面施工工艺及质量控制标准，以便有利于促进胶粉改性橡胶沥青混合料在高速公路上的推广应用。
        1.案例工程概况
        潼南至荣昌高速公路项目起于重庆市潼南宝龙镇，与四川境内路段顺接，经龙形镇，跨涪江与渝遂高速形成枢纽互通，跨琼江后与成渝复线相交设枢纽互通，经大足三驱镇，荣昌月光村、清升镇至清江镇终点，顺接四川段路线。重庆潼荣高速公路潼南至荣昌路面工程LM-1标合同段起讫桩号K0+000-K74+376，全长74.376Km，为双向四车道高速公路，设计行车速度100Km/h。
        在潼荣高速K12+100～K14+200段上面层进行了胶粉改性剂橡胶沥青Sup-13混合料的依托工程铺筑，试验路总长2.1km，标准宽度11.40m，其路面结构见图一：

        图一路面结构设计图
        2.胶粉改性剂橡胶沥青路面施工工艺与试验路检测
        2.1 沥青原材料
        依托工程路段交通量较大，重车比重较高，容易产生车辙病害。Superpave混合料结构能有效针对车辙问题，胶粉改性剂橡胶沥青（加0.5%SBS）不仅具有优良的高低温以及抗疲劳性能，且胶粉改性剂在沥青里大多分散成无定形的细小物质而与胶粉改性剂橡胶沥青混合料具有良好的适应性。另外，胶粉改性剂橡胶沥青（加0.5%SBS）混合料具有优异的高温抗车辙能力，低温性能和水稳定性也较好，因此，这里的沥青采用胶粉改性剂橡胶沥青（加0.5%SBS）。委托相关沥青生产商，按照工厂化生产流程生产胶粉改性剂橡胶沥青（加0.5%SBS），各项性能检测情况如表一所示，满足出厂要求。
        表一工厂化胶粉改性剂橡胶沥青性能指标检测结果

        2.2 胶粉改性剂橡胶沥青路面施工工艺研究
        通过现场实际施工情况并结合前面章节的试验研究可以得出，胶粉改性剂橡胶沥青路面的施工工艺与常规沥青路面基本一致，胶粉改性剂橡胶沥青在高温下的黏度并没有以往的现场湿法橡胶沥青大，但比一般普通沥青黏度高，因此，需要重点关注现场施工温度。施工过程中有以下几点注意事项：
        （1）尽量做到沥青能够随到随用，避免由于沥青降温黏度变大而影响泵送，最终影响拌和楼生产效率。
        （2）橡胶粉改性剂橡胶沥青混合料的各个环节温度控制均按照表二来执行，各个环节的温度控制基本上介于SBS改性剂沥青混合料和普通沥青混合料之间。
        表二胶粉改性剂橡胶沥青混合料的施工温度（℃）

        下面具体对上面层胶粉改性剂橡胶沥青Sup-13的施工完成情况进行介绍。
        2.3 上面层胶粉改性剂橡胶沥青Sup-13施工工艺
        （1）拌和
        上面层胶粉改性剂橡胶沥青sup-13混合料采用锡通-3000型间歇式拌和楼生产，全部生产由计算机控制完成，拌和楼加热系统采用重油为燃料。拌和楼设置参数为：干拌时间约5S，湿拌时间为38S，比中面层湿拌时间增加3S，这是由于上面层采用的玄武岩集料相比中面层石灰岩集料内部开口孔隙更多，需吸收更多的热量，在相同的集料加热温度下，需适当增加湿拌时间3～5s以提高沥青混合料的出料温度。
        根据现场的记录，平均每盘料生产周期约为58S，产量约为180t/h。拌和楼在矿料生产的加热过程中，沥青加热时的温度一般为165℃～175℃左右，矿料加热时的温度一般为175℃～185℃左右。从目前所使用拌制的各种沥青水泥混合料的整体外观结构来看较为均匀，无任何结团、花白等物料的松散现象。
        （2）运输
        采用大吨位自卸汽车运输混合料，运输车一般采用前后移动，为了减少装料过程混合料离析，料车分前、后、中三次堆料。在混合料出厂前，需检查混合料的温度，出料温度一般要控制在160℃～175℃左右，每辆运输车在车厢顶部采用篷布覆盖并扣牢的保温措施，所有运输车辆只有在即将摊铺时才掀开覆盖的篷布，以便保证混合料摊铺温度，避免因过早揭开覆盖好的篷布产生温度离析现象。出料温度抽查见表三。
        表三沥青混合料出料温度

        （3）摊铺
        现场进行沥青摊铺时，采用两台福格勒S2100-2型摊铺机进行半幅梯队模式作业，摊铺宽度11.4m，摊铺时摊铺机两侧均采用非接触式平衡梁进行厚度与平整度的控制，摊铺速度设定在3.0m/min，由于提高上面层的夯锤振捣等级可以增大铺面的初始压实度，摊铺机熨平板振动与夯锤振捣等级均设定为5级，松铺系数1.20。
        从现场摊铺情况看，摊铺机能做到匀速连续摊铺，摊铺机中部存在轻微的带状离析，摊铺后铺面整体较为均匀。现场摊铺温度控制在150℃～160℃左右，现场检测的摊铺温度见表四。
        表四沥青混合料摊铺温度

        （4）碾压
        温度对于混合料的现场压实性有很大影响，现场施工时针对混合料现场压实时的温度变化规律和温度变化规律等因素进行了检测，并与 SBS改性沥青混合料现场压实时温度变化规律进行了对比和分析，以确定橡胶粉改性剂混合料现场压实时的温度变化是否需要进一步优化，混合料现场压实时的温度随施工时间变化规律见图六，可知两种沥青混合料在压实时的温度和变化规律基本相同，因此橡胶粉改性剂中的橡胶沥青混合料在碾压过程中的工艺基本相同。具体碾压方案如表五所示，现场碾压温度的检测见表六。
        表五施工碾压方案

        表六沥青混合料碾压温度


        图二 Sup-13铺面效果
        （5）现场施工情况检测
        施工中对胶粉改性剂橡胶沥青Sup-13混合料的质量进行抽检。表七～表九分别给出了现场抽检得沥青混合料的旋转压实试验成果、马歇尔试验成果及抽提测试成果，结果显示现场生产的橡胶粉改性剂沥青sup-13混合料各项质量指标均能满足要求。
        表七旋转压实试验结果

        表八马歇尔试验结果

        表九 Sup-13混合料抽提试验结果

        注：抽提试验中一部分胶粉分离出来，实测沥青用量有一定减少。
        对施工后路面上面层进行检测，主要的检查项目有压实度、渗水系数、构造深度，检测结果见图三～图七。

        图三 Sup-13马氏压实度检测结果图四 Sup-13旋转压实度检测结果

        图五 Sup-13理论压实度检测结果图六 Sup-13构造深度检测结果

        图七 Sup-13渗水系数检测结果（合格率80%）
        可以看出，胶粉改性剂橡胶沥青Sup-13上面层各项指标检测情况均满足要求。
        3.胶粉改性剂橡胶沥青混合料的质量控制
        沥青路面施工的质量控制是沥青混合料保证其使用性能的重要依据，施工检测是施工质量评定重要手段，通过试验检测，用定量的方法科学地评定各种材料和构件的质量，能合理地控制并科学地评定工程质量。因此，施工检测工作对于提高工程质量、推动公路工程施工技术进步，将起到极为重要的作用。
        胶粉改性剂橡胶沥青混合料的施工质量控制主要包括：1）严格掌握沥青和集料的加热温度、沥青混合料的出厂温度、摊铺温度及碾压温度；2）应严格保证混合料生产过程中的拌和时间，包括干拌时间和湿拌时间；3）沥青混合料的运输应重点检查混合料的装料离析问题以及运输过程中的保温措施，如混合料的上料程序应按车厢前部、尾部、中部的顺序进行装料，运输中是否采取用棉布覆盖等保温、防污染措施；4）沥青混合料的摊铺应重点检査摊铺厚度、均匀性、平整度；5）沥青混合料的碾压应重视碾压设备的配置、碾压温度、碾压遍数、碾压速度的控制。
        表八胶粉改性剂橡胶沥青混合料面层施工阶段的质量检查标准

        4.结论
        通过依托工程试验路的铺筑，对胶粉改性剂橡胶沥青混合料施工工艺进行了研究和总结，主要结论如下：
        （1）混合料各施工环节温度控制介于SBS改性沥青混合料与普通沥青混合料之间，其余工艺与常规Sup-13沥青混合料基本相同。
        （2）胶粉改性剂橡胶沥青随着温度的降低黏度迅速变大，因此沥青的生产与沥青混合料的生产两者间隔时间宜控制在1～2天，尽量做到沥青能够随到随用，避免由于沥青降温黏度变大而影响泵送，最终影响拌合楼生产效率。
        （3）胶粉改性剂橡胶沥青混合料可以采用常规沥青混合料的技术标准进行质量控制，但由于抽提试验会把一部分胶粉分离出来，实测沥青用量有一定的减少，沥青用量的控制宜根据拌合楼控制室内的打印记录进行总量核算。
        （4）施工工艺研究及试验路的成功铺筑表明，所设计的沥青混合料设计指标合理，能较好的指导施工，为今后胶粉改性剂橡胶沥青混合料在高速公路上的推广应用奠定了一定的基础。
        参考文献：
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