橡胶沥青混凝土在城市道路路面改造中的应用

Road & Bridge ︱166︱华东科技 橡胶沥青混凝土在城市道路路面改造中的应用 郭国良 （杭州市市政工程集团有限公司，浙江 杭州 310006）

【摘 要】橡胶沥青混凝土是由基质沥青、废旧轮胎橡胶粉按一定比例掺和而成的混合物，橡胶沥青凭借其优良的工程特性，在市政道路上得到越来越多的应用。相对于普通沥青路面而言，橡胶沥青混凝土路面施工难度较大，某些技术问题尚存在争议，且目前没有针对橡胶沥青混凝土铺筑的规范。 笔者以我国南方某市政道路橡胶沥青混凝土路面工程为例，对橡胶沥青混凝土路面铺筑的过程进行检测，并就铺筑过程中需要注意的问题提出建议。 【关键词】城市道路；橡胶沥青；白改黑；配合比设计；检测工作

根据 ASTM 的定义，所谓橡胶沥青（Asphalt Rub-ber），是指沥青和废轮胎橡胶粉（有时视需要另加添加剂）均匀拌和而成，用作铺筑路面的粘结料。 国外从20 世纪 70 年代开始研究橡胶沥青技术，通过多年的应用和试验总结，大多数国家在橡胶沥青路面应用指南中都明确规定废胎胶粉应用于断级配沥青混凝土中。 我国从20世纪 80 年代开始研究橡胶沥青技术，之后也铺筑了一些试验路段，但效果欠佳。 2001 年，在有关科研单位的努力下，我国取得了对轮胎橡胶粉路用技术系统化的研究成果。 相对于普通沥青混凝土路面，橡胶沥青混凝土路面施工难度更大，拌和站生产橡胶沥青及混合料时对温度等指标要求更高。 因此，对拌和站生产橡胶沥青及混合料和现场施工进行质量监控，是确保橡胶沥青混凝土路面铺筑成功的重要环节。 1 工程概况 1.1 气候条件 某工程地处亚热带季风气候区，气温年变化大，冬冷夏热四季分明。 年平均气温一般为 16～19℃，7～8 月为炎热夏季，月平均温度超过 30 ℃，最高气温可达41 ℃；12～次年 2 月为冬季，月平均温度都在 4 ℃以上，降雪较少。年平均降雨量在 1 200～1 700 mm 之间，降雨充沛。4～7 月为雨季，集中了全年降雨量的 50 %～60 %。 全市春温多变，夏秋多旱，严寒期短，暑热期长。 1.2 路面结构方案 该市政道路原路面为水泥混凝土路面，接缝较多，噪声大，灰尘多，不利于城市交通建设的长远发展。经技术经济比选后，采用“1+4+4”的路面结构方案（见图 1），即 1 cm 橡胶沥青应力吸收层+4 cm AC-16 中粒式沥青混凝土+4 cm RAC-13 橡胶沥青混凝土，同时在应力吸收层下涂 AMP 二阶反应型防水黏结层，以完善粘结和防水性能。

图1 路面结构示意图 2 橡胶沥青混合料配合比设计 2.1 原材料 采用的集料分为 3 档：1 号（玄武岩 10～15 mm）、2 号（玄武岩 5～10 mm）、3 号（石灰岩 0～5 mm），填料为矿粉。 沥青

为 70 号基质沥青，改性剂为 26 目橡胶粉，外掺剂为 PO32.5 水泥。为确定合适的橡胶粉掺量，分别按内掺 8 %、12 %、16 %、20 %的方式制备橡胶沥青，进行室内黏度试验。 有关研究资料表明：橡胶沥青 177 ℃黏度值在1.5～4.0 Pa·s 之间均符合要求。 考虑到施工的和易性以及橡胶沥青的黏度要求，最终采用内掺 16 %的 26 目橡胶粉制备橡胶沥青。 2.2 混合料级配 通过室内试验检测矿料技术指标，从而确定 R-AC-13 型橡胶沥青混合料级配，见图2.

图2 R-AC-13型橡胶沥青混合料设计级配组成计算结果 % 注：级配组成中将水泥外渗入矿料中，渗量为矿料总质量的2.0% 2.3 最佳油石比 按设计的矿料比例配料，分别采用油石比为 7.0 %、7.5 %和 8.0 %成型马歇尔试件，进行马歇尔稳定度试验并测定试件的空隙率、矿料间隙率等各项指标。根据试验结果发现，当油石比在 7.3 %～8.0 %时其各项指标满足技术要求。 根据以往经验，当油石比较大时很容易出现析漏，而且对高温稳定性也不利；当油石比较小时增加了现场施工的碾压难度，而且空隙率也很难保障。 当油石比为 7.5 %时，VMA 最小。 考虑以上因素，建议采用 7.5 %的油石比作为最佳油石比，即最佳沥青用量 7.0 %。 2.4 最佳油石比下混合料的性能检验 在最佳沥青用量下对成型试件分别进行冻融劈裂试验和 60 ℃动稳定度试验来检验设计沥青混合料的水稳定性能和高温稳定性能。 试验结果见图 3、4。 从图 3 可知，劈裂强度比虽未能达到设计要求，但非条件冻融的劈裂强度偏高，条件冻融的劈裂强度也相对一般 R-AC-13 条件冻融劈裂强度有所提高。故在实际生产混合料时，掺入 Sasobit 降黏剂，使水温度符合要求。从图 4 得知，R-AC-13 橡胶沥青混合料的 60 ℃高温车辙性能满足设计要求。 图3 冻融劈裂试验结果

图4 动稳定度试验结果 2.5 试验段铺设 为确定完整的配合比设计资料和合理的施工参数，在长约 100 m 试验段上进行了橡胶沥青混凝土铺筑。 施工时间正值炎热酷暑之际，橡胶沥青路面铺筑完工后，路面在短时间内出现了少量的油斑现象。 结合橡胶沥青混凝土施工的经验和相关指南的建议，最终确定铺筑橡胶沥青混凝土的油石比为 7.2 %，经试验验证，各项性能符合技术指标要求。 （下转第161页） 道路桥梁 2015.06︱161︱ 图3 加固前主梁截面 图4 加固后主梁截面（粘贴钢板加固） 图5 加固后主梁截面（增浇混凝土底板加固） 该方法在T梁下缘增设底板有两种常用方法：粘贴钢板和增浇混凝土底板。两种方法各有优缺点，粘贴钢板法操作简单，方便快捷，对原结构损伤较小，但钢板对结构整体性的贡献较混凝土底板略显薄弱；增浇混凝土底板法对原结构的损伤较大，需破除T梁腹板底部的混凝土，再绑扎钢筋，浇筑混凝土底板，需中断交通，工期较长，底部混凝土后浇不便于实施，支模、浇筑、振捣均有一定困难。 3 结论 上述几种加固方案，相对来讲“T改箱”方案能够改善早期设计的T型梁桥的横向连接偏弱，整体性较差的弱点，同时增大了下缘受拉区的受力面和配筋，对结构的加固比较全面，彻底，其余几种方案的加固特点比较有局限性，只是对单片梁的抗弯、抗剪能力进行提高。实际应用时应根据项目所处位置、结构病害特点、加固工期、投资以及交通需求等具体特点进行择优考虑。 参考文献： [1]杨文渊,徐奔.桥梁维修与加固[M].人民交通出版社,2000. [2]蒙云,卢波.桥梁加固与改造[M].人民交通出版社,2004.11. [3]戚志河,蒙云.粘贴钢板法加固T梁桥的应用[J].四川建材,2013(01). [4]周建庭,郝义.等.截面转换加固T梁桥技术的试验研究[J].公路交通科技,2006(5). [5]薛予生.某T梁桥的新型加固方法[J].中外公路,2005(12).

（上接第165页） 取确保施工质量的有效措施；在低于00及遇到大风的冬季不应施工，雨天不得铺筑沥青砼。沥青混凝土路面施工时需高度密切的关注天气预报，保持施工现场以及沥青拌和厂要与气象紧密结合，保证做到早预防、早控制，使得各项工作能够有序进行，另外运料车和施工现场还应该配备有防雨防潮设施。 3.4 加强集料质量控制 集料还应符合下面两项要求：1、要求碎石表面微观粗糙度大，质地坚硬且形状接近立方体。使用人工砂，严禁使用不符合要求的圆形颗粒的天然砂。所以沥青路面施工用的碎石必须向无风化片石料场进行采购，并且需要料场采用二次破碎工艺对碎石进行加工，以减少针片状碎石的含量。还要满足筛孔的尺寸大小要与碎石最大粒径匹配，采购进场的集料还要按照相应规范进行检验，加大抽检密度，对于那些不合格的材料坚决退场。堆场的条件要进行场地硬化，避免堆场表土掺合于集料中。 4 结语 因此,为了提高沥青路面的质量，必须严格控制好沥青路面施工的材料质量。还要对施工人员进行综合的技术培训，提高他们的施工作业技术，另外，保证施工机械设备的正常运行也是很有必要的，制定科学合理的施工质量控制措施，施工结束后要做好验收工作，确保沥青路面的质量。 参考文献： [1]龙云,李文荣.市政道路沥青混凝土路面病害的原因及处治措施[J].华章,2011(4). [2]彭余华，沙爱民.沥青路面不均匀的影响因素分析[J].公路交通科技，2006(8) [3]城镇道路工程施工与质量验收规范.(GJJ1-2008).

（上接第166页） 3 橡胶沥青路面质量检测 橡胶沥青路面施工质量检测应包括拌和站生产橡胶沥青及混合料以及施工现场的质量检测。拌和站应对橡胶沥青及混合料生产的拌和时间、拌和温度等工艺参数进行控制，生产出的橡胶沥青主要检测黏度指标。拌和站橡胶沥青混合料的日常抽检工作程序和流程，与其他沥青混合料没有大的区别，具体内容见图 5。 图5 橡胶沥青混合料性能检测内容 施工过程中，应对水泥板处治状况和橡胶沥青应力吸收层施工状况进行检测；此外，橡胶沥青混凝土采用压实度和现场空隙率的双指标进行控制。 项目完工后，对橡胶沥青路面进行了检测，检测结果表明空隙率在 4.5 %～6.0 %，压实度普遍达到 98 %，符合相关技术要求，橡胶沥青混凝土铺筑取得了比较理想的效果。 4 结语 （1）从施工的和易性以及橡胶沥青黏结力两方面考虑，推荐采用 26 目橡胶粉，并按内掺 16 %的量生产橡胶沥青。 （2）橡胶沥青混凝土的成功铺筑，有助于推动橡胶沥青技术的应用与发展。 （3）橡胶沥青在环境保护和技术经济角度都是具有明显的优势，符合我国当前建设资源节约型和环境友好型社会的要求。 （4）橡胶沥青技术尚存在一些难点问题，笔者依靠现有经验和国内外研究成果，确定了橡胶沥青材料设计要求。 参考文献： [1]交通部公路科学研究院.橡胶沥青及混合料设计施工技术指南[M].北京:人民交通出版社,2010. [2]交通部公路科学研究所.JTG F40-2004 公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2004．