浅谈高速公路沥青路面养护新技术

张轩铭

摘要：本文阐述了高速公路沥青路面采用橡胶沥青混合料的配合比设计要点，并对其施工技术和检测进行了深入探讨和总结。实践证明，沥青路面采用橡胶沥青混合料对防治路面反射裂缝效果良好。

关键词：新材料;沥青橡胶;橡胶沥青混合料;施工技术

废旧轮胎中含有天然橡胶、合成橡胶、硫磺和碳黑等成分，是道路沥青良好的改性剂。国内外研究表明，废旧橡胶粉可明显提高基质沥青的使用性能;橡胶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，橡胶沥青混合料摊铺成高油石比的高弹性低噪音路面，可有效地阻止水对路面的破坏，提高行车的舒适性，降低噪声污染，减薄路面层的厚度，抵抗重交通荷载和不良气候的影响，适宜于高等级公路沥青路面工程。

1 新材料

1.1如果说材料性能的改善在最初采用改性瀝青和改性乳化沥青时只是看重于一般性地对沥青性能的改善，而在随后的发展中新的养护材料就更针对预防性养护的特点来开发了。由于预防性养护是敷设在沥青路面上的第一薄层养护层，它不像沥青混凝土那样对抵抗疲劳载荷的破坏和在抗车辙的能力方面有着很高的要求。对养护层来说更为重要的首先是抵抗车轮磨耗的能力，包括车轮刮落集料的颗粒、对集料颗粒的磨光作用，以及集料与粘结剂之间的相容性（亦即沥青与集料的粘附能力），这些都直接影响着养护层的抗滑性能、它的衰减速率以及与原路面之间结合的牢固程度。第二是养护材料抵抗外部塑性变形的能力，亦即要求养护材料有足够的粘弹性和延展性，以便吸收由于温度变化或原路面传上来的变形和应力。第三是它的密水性能，亦即防止水分透过养护层渗入路面的能力，这直接影响到养护层抗水损害的性能。第四是在环境因素的作用下耐老化的能力。

1.2针对上述要求，新的养护材料的开发重点是增强它的粘弹性、坚韧性以及与集料之间的粘附性能。高粘度橡胶沥青的开发是新型养护材料的一个典型实例。橡胶沥青是一种将磨细的橡胶屑经特殊的工艺处理后形成的一种沥青与泡胀成凝胶状的橡胶颗粒组成的高粘度的粘结剂。橡胶沥青的制备工艺可以分成干式和湿式处理两大类。橡胶沥青最初的工艺方式是干式处理法“Dry Process”。这种方法是将磨细的橡胶屑直接与集料一起加入到搅拌器中与沥青搅拌而形成混合料。在这一处理过程中，橡胶屑并未与沥青发生任何反应，因而作为粘结剂的沥青其本身的性能并未获得明显的改善，而橡胶屑只是类似填料在发挥作用，干式处理所加入的橡胶屑的比例通常是有限的（大约3～5%）。现在干式处理法制备的沥青混合料被命名为橡胶屑改性的沥青混合料（Rubber-Modified Mix）。

1.3湿式处理法（Wet Process）是将磨细的橡胶屑加入到沥青中去浸泡，然后再与集料拌和而成沥青混合料。湿式处理开始发展时曾采用溶剂浸泡的方法，首先将橡胶屑放入石油溶剂中（例如航空煤油中）加以浸泡，使它在溶剂中膨胀而表面变软，然后再与热沥青一起在高速搅拌状态下进行反应而制成橡胶沥青的粘结剂。由于溶剂法的成本高、有污染、安全性差，因而随后被高温直接浸泡的方法所取代。目前大量使用的制备橡胶沥青的湿式工艺是将磨细的橡胶屑（1～2 mm左右）放在装有高温热沥青（191～218℃）的反应釜中浸泡数小时，使橡胶颗粒的表面形成一层凝胶体湿式处理的工艺通常需要在沥青中加入18～26%的橡胶屑，以获得最佳的粘度。现在由湿式处理法制备的粘结剂被命名为沥青-橡胶。

2沥青-橡胶

是一种高粘度和高粘弹性的粘结材料，其粘度随着橡胶屑含量的增加而增大。由于沥青橡胶具有很高的粘弹性，所以它作为一种预防性的养护材料和集料的粘结剂有着一系列的优越性：

2.1具有更强的粘附能力，可以使集料颗粒之间以及养护层和原路面之间粘结得更加牢固，因而表现出更强的抗车轮磨耗的能力;

2.2良好的密水性能，可防止水分透过养护层渗入至沥青路面;

2.3具有高度的弹性恢复能力，可以更好地承受弹塑性变形和外部传递的应力;

2.4可以更多地提高粘结剂在混合料中的含量以增加裹覆集料颗粒的沥青膜厚度而不会导致泛油;

2.5改善混合料的低温抗裂和高温敏感性;

2.6废旧轮胎橡胶中所含有的抗氧化剂还有利于提高粘结剂耐老化的能力。

3橡胶沥青路面施工技术及质量控制措施

3.1橡胶沥青的制备

橡胶沥青制备采用现场改性方法，在生产工艺中，搅拌速度、反应时间及温度等因素影响橡胶沥青品质，需根据实际情况确定。其中，反应温度尤其重要，橡胶沥青的生产温度宜控制在180℃～195℃，反应时间一般为45～60min。

3.2橡胶沥青混合料的搅和

3.21沥青混凝土拌和楼，筛网设置决定了混合料级配的稳定性和生产经济性，根据本试验路所用矿料的级配情况，热料仓选择的筛网孔径为18.0、11.0、6.0、3.0mm，混合料中粗集料用量比例较大，生产过程中需要严格控制好拌和楼冷料上料速度与热料仓的料位平衡。

3.22加工好的橡胶沥青成品罐直接与拌和楼对接，由于橡胶粉能吸收沥青中的油分，使稠度增加，橡胶沥青裹敷在碎石表面的沥青膜大为增厚，为了增强辉绿岩集料与橡胶沥青的粘结性能，特掺入2.5%的缓凝水泥作为抗剥落剂，水泥从矿粉仓进入拌和锅。生产过程中，拌和周期约为60s，其中干拌约8s，湿拌约40s，要求拌出的沥青混合料沥青裹覆得均匀，无花白料。沥青加热温度为180℃～190℃，矿料加热温度为190℃～200℃，混合料出厂温度控制在185℃左右。

3.3橡胶沥青混合料碾压

胶沥青级配混合料级配粗，胶结料黏稠，相比普通动压实功。橡胶沥青级配混合料不推挤，初压就可以采用振动方式紧跟摊铺机进行碾压。为了防止黏轮和泛油现象，本试验路采用了4台双钢轮压路机在全宽范围内分别紧跟2台摊铺机负责约半个摊铺路面的压实。碾压遍数为：先初压2遍，前进时静压后退时振压，复压3遍，前后开振，最后终（静）压2遍，碾压速度控制在4km·h-1以下。

4路面检测与施工效果分析

4.1某工程试验路完工后，实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，检测项目包括渗水系数、构造深度和压实度。

4.2为检验路面的密水效果和表面抗滑性能，对完工路面的6个位置进行了检测，每个位置取3个测点进行渗水系数和构造深度试验，测试结果取均值。检测点路面渗水系数均符合设计要求（渗水系数设计值要求不大于120mL.min-1）;表面构造深度均值大都控制在1.1mm左右，表明设计的混合料具有较好的抗滑性，施工均匀性也较为理想。

4.3为了检验路面的压实效果，对路面压实度进行了检测。芯样厚度、马氏压实度和理论压实度均满足技术要求，路面现场空隙率为5.3%，与配合比设计空隙率基本吻合，表明采用的碾压工艺合理，取得了预期效果。某路面翻修养护工程完工一年后检测，未发现大的反射裂缝现象发生，说明采用路面橡胶沥青混合料施工取得了良好的实际效果。

橡胶沥青混合料施工工作性很好，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，技术指标和手段进行少量的补充，就可以更好控制施工质量。可以预见，未来几年橡胶沥青混合料在我国沥青路面养护工程中具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]黄文元.轮胎橡胶粉改性沥青路用性能及应用研究[J].工程技术，2015.

[2]王伟.橡胶沥青混合料高温性能研究[D].上海：同济大学，2016.