浅谈橡胶粉改性沥青在路面施工中的应用及发展前景

卢向峰

浅谈橡胶粉改性沥青在路面施工中的应用及发展前景

卢向峰

本文介绍了橡胶粉改性沥青的定义以及在我国的发展现状，并结合具体的工程实例详细介绍了橡胶粉改性沥青的施工工艺及试验检测数据，根据检测数据结果表明使用橡胶粉改性沥青铺筑的路面能够满足道路使用要求并具有良好的使用特性。对橡胶粉改性沥青的发展前景进行分析得出：使用橡胶粉改性沥青一方面可以拓展我们材料选择的空间，提高路面质量、降低行车噪音、延长路面使用寿命，是道路工程发展的需要；另一方面是环境保护、回收利用废旧轮胎的需要。

橡胶粉 路面施工 发展前景

一、橡胶粉改性沥青的定义及我国使用现状

1.橡胶粉改性沥青的定义

橡胶粉改性沥青（Asphalt Rubber，简称 AR）是一种新型的优质复合材料。在重交沥青与废旧轮胎橡胶粉和外加剂的共同作用下，橡胶粉通过吸收沥青中的树脂，烃类等多种有机质，经过一系列的物理和化学变化，是胶粉湿润，膨胀，粘度增大，软化点提高，并兼顾了橡胶和沥青的粘性，韧性，弹性，从而提高了橡胶沥青的路用性能。

橡胶粉改性沥青是指把废旧轮胎制成的胶粉，作为改性剂添加到基质沥青中，在一个专门的特殊设备中，经高温、添加剂和剪切混合等一系列作用制成的黏合材料。橡胶粉改性沥青的改性原理是轮胎橡胶粉粒在充分拌合的高温条件下与基质沥青充分熔胀反应形成的改性沥青胶结材料。橡胶粉改性沥青对基质沥青的使用性能有很大的改善，且优于目前常用的改性剂SBS、SBR、EVA等制成的改性沥青。

2.橡胶粉改性沥青在我国的使用现状

我国从20世纪80年代开始进行胶粉改性沥青的研究，也铺设了试验路段。但由于当时粉碎技术不到位，只能生产粗颗粒胶粉，与沥青的结合力差，所以试验路段的效果并不好。随着我国胶粉加工技术的发展，特别是研制出了世界上少有的常温法胶粉装备以及胶粉改性沥青装备，优质胶粉改性沥青的生产有了技术保证。从1994年起，我国先后在首都机场高速公路、广佛高速公路、成渝高速公路和上海虹桥机场跑道等工程中应用了引进的胶粉改性沥青专利技术，取得了较好的效果。2002年，交通部将胶粉改性沥青的研发列入西部大开发项目，先后在广东、山东、河北、四川、贵州等地铺设了几十条试验路段。2003年，经建设部批准，天津市公路局开始将胶粉改性沥青试用于城市道路建设，先后铺设了好几条试验路段。其中，天津市公路局最早于1998年铺设的宁汉大桥试验路段，至今还没有维修过。2004年，北京和上海也分别铺设了试验路段，目前已进入鉴定检测阶段。北京2012年还计划再铺5～10km的试验路段，并开始制定胶粉改性沥青的地方标准。

二、橡胶粉改性沥青的应用实例及施工工艺

1.橡胶粉改性沥青的应用实例

考虑到橡胶粉改性沥青混合料具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗水损害能力，其抗老化性能和抗疲劳性能更优于其他改性沥青混合料，用橡胶沥青混合料铺筑的公路具有平稳、舒适、噪音低等优点，北京市交通委员会路政局延庆公路分局决定在G6辅线（K79＋040～K82＋540）大修工程面层摊铺橡胶粉（废旧轮胎）改性沥青AC－13C，并得到了良好的使用效果。

2.橡胶粉改性沥青的施工工艺

（1）混合料的运输

采用温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。插入深度要大于150mm。运料车在装料时，汽车应前后移动三次成品装料或采用五次装料法，以尽量减少混合料在装料过程中的离析现象。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。

由于橡胶沥青混合料的温度较高，运输时要用阻燃布覆盖，卸料过程中继续覆盖，直到卸料结束取走篷布，以保温或避免污染环境。连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10cm～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。

（2）混合料的摊铺

摊铺时采用2台德国产ABG－423摊铺机梯队全幅作业，摊铺机之间距离不大于10m，两机之间应有20cm～40cm的搭接。为了保证摊铺路面的均匀性，由专人跟踪调整摊铺机的工作状态，使料门开度、链板送料器的速度与螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器中的混合料以略高于螺旋布料器的2／3为度，使熨平板的挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致，避免摊铺层出现离析现象。为保证连续摊铺，摊铺过程中应做好运输车与摊铺机的衔接，不得出现停机等料现象，且合理选择收斗时机，避免混合料出现温度离析。

（3）混合料的压实

橡胶粉改性沥青混合料的碾压方式与SMA混合料基本类似。由于沥青用量较高，为了防止胶轮压路机粘轮和泛油现象，碾压过程中不宜使用橡胶压路机，同时由于橡胶沥青粘度较大，在碾压工程中应严格控制各环节温度。本试验段碾压过程中采用4台BOMRG双钢轮压路机和1台HAMA压路机。压实过程采用全宽范围内摊铺机后紧跟2台压路机同时进行碾压，碾压时采用静1＋振5＋收面的方式，压路机采用高频低振幅的模式碾压。混合料碾压过程中应指派专人对碾压遍数、碾压效果进行跟踪，确保碾压工艺匹配性。为了防止由于碾压洒水而使混合料温度降低过快，碾压过程中严格限制压路机的洒水时间和洒水量，必要时可适当焊接部分出水孔。橡胶沥青混合料的碾压温度的高低与橡胶沥青的粘度有关，粘度越大，碾压温度则越高。SMAR混合料的施工温度如表1所示。在碾压过程中，为了保持正常的碾压温度范围，每完成一遍重叠碾压，压路机就向摊铺机靠近一点，这样做也可避免在整个摊铺层宽度上，在相同横断面换向所造成的压痕。变更碾压道应在碾压区较冷的一端，并在压路机停振的情况下进行。压路机不得在新铺混合料上转向、调头、左右移动位置或突然刹车。碾压后的路面在冷却前，任何机械不得在路面上停放，并防止矿料、杂物、油料等落在新铺路面上，路面冷却后才能开放交通。

表1 橡胶粉改性沥青混合料施工温度 （℃）

（4）接缝处理

纵向施工缝。纵向接缝采用热接缝，两台摊铺机相距10m左右，整平板设置在同一水平。当摊铺搭接宽度合适时，可将搭接部分新摊铺的热混合料回推，在缝边形成一小的凸脊形。如果搭接材料过多，则应直接用平头铲沿缝边刮整齐，刮掉的多余混合料应废弃，不得抛撒于尚未压实的热混合料上。

横向施工缝。横向接缝应采用平接缝，宜在当天施工结束后挖除、清扫、成缝。接续摊铺前应选用直尺检查接缝处压实的路面，如果平整度、厚度不符合要求，应用锯缝机切缝，切除后再摊铺新的混合料。横向接缝应先涂一层沥青使前后两部分粘结好，摊铺前熨平板应充分预热并应在摊铺机的熨平板下放置起始垫板，垫板的厚度应等于混合料松铺厚度与已压实路面厚度之差，其长度应超过整平板的前后边距。横向接缝处摊铺混合料后应先清缝，然后检查新摊铺的混合料松铺厚度是否合适，清缝时不得向新铺混合料方向过分推刮。碾压时宜先按垂直车道方向沿接缝进行，并应在路面纵向边处放置帆布或土工布，其长度应足够压路机驶离碾压区。如果因为施工现场限制或相邻车道不能中断交通时，也可沿纵向碾压，但应在摊铺机驶离接缝后尽快进行，且不得在接缝处转向。

（5）施工质量检测

①道路碾压成型后，经外观检查，铺面外观均匀、密实、嵌挤、无泛油等现象；经铺砂法检测，构造深度基本在1.21cm左右，表明道路抗滑性能较好；经摆式摩擦仪测定，摆值基本在72左右，说明抗滑性能可以满足要求。

②现场随机钻取4个芯样，检查路面厚度和压实度。检查结果：路面压实后厚度基本为4.1cm，路面压实度基本为98.5%，满足《公路沥青路面施工技术规范》要求。

③ 在试验路面上进行渗水试验，试验结果表明：试验路路面结构渗水系数较小，基本为47mL／min（小于规范规定的50mL／min），表明试验路具有良好的密水性能。

④用连续平整度仪测定了路面的平整度，测定结果：平整度为0.67（规范规定值为0.8），符合JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，说明施工环节控制较好。

三、对橡胶粉改性沥青发展前景的展望

废旧轮胎是污染环境的固体废弃物中最难处理的品种之一，橡胶粉改性沥青使废旧轮胎成为了一种可再利用的、绿色环保的资源。我国是世界上公路建设发展最快的国家，高速公路通车总里程已经位居世界第二位，但我们公路的建设技术与道路质量却远远落后于发达国家。近年来，我国每年修建公路需消耗多达200～300万t的沥青，公路维护保养所消耗的沥青还不包括在内。因此每年都需要进口大量昂贵的SBS改性沥青，公路建设遭遇资金和资源瓶颈。另一方面，我国已经成为世界最大的橡胶消费国和橡胶进口国，在我国消费的橡胶中，有70%用于生产轮胎，与此同时，废旧轮胎的产生量急剧增长。2003年我国废旧轮胎年产量已超过一亿条，并以每年12%的速度增加，到2010年将达到2.21亿条。将废轮胎加工成橡胶粉用于沥青改性并应用于公路工程中是世界上公认的废轮胎橡胶无害化、资源化的处理方法。因此，充分回收利用废旧轮胎，使其变废为宝，弥补橡胶资源的短缺，这对我国来说有着十分重要的战略意义。可以预计，将废旧轮胎加工成橡胶粉在公路行业中使用，其应用前景非常广阔。在今后很长一段历史时期将是废旧轮胎处理的主要途径之一。

四、结语

橡胶粉改性沥青作为一种新型改性沥青，具有其他改性沥青所无可比拟的优越性。一方面可以拓展我们材料选择的空间，提高路面质量、降低行车噪音、延长路面使用寿命，是道路工程发展的需要；另一方面是环境保护、回收利用废旧轮胎的需要。相信在我国当前建设节约型社会和可持续发展的政策驱使下，在今后相当长的时期内，在包括我国在内的世界各国，橡胶粉改性沥青将会得到更加广泛的重视及其推广使用。

［1］JTG F40—2004 公路沥青路面施工技术规范.

［2］吴晓东.橡胶粉改性沥青的路用性能及应用［J］.公路交通科技，2009（11）：55－57.

［3］魏浩，王玉臣.橡胶沥青碾压工艺初探［J］.公路交通科技应用技术版，2010，（2）.

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