橡胶沥青混合料用于工业园区路面加铺改造技术研究

吉庆 董欣雨

摘 要：早期修建的工业园区道路由于长期经受车辆重载等影响路面多已出现龟裂、横向开裂以及沉陷变形等病害，整体承载力不足，制约了园区交通运输、周转的效率。本文采用高黏弹的橡胶沥青与SMA矿料级配的结合，以提高工业园区路面耐久性为重点，开展橡胶沥青混合料用于旧路加铺改造技术研究，验证了橡胶沥青及混合料用于工业园区路面加铺改造的可行性。

关键词：工业园区;重载;橡胶沥青;耐久性;加铺改造

工业园区内企业数量多，道路交通以货运为主，导致工业园区的道路存在车辆重载、噪声大等客观不利条件[1]。传统的沥青路面经受园区车辆重载碾壓后出现裂缝、沉陷变形等路面损害现象，严重制约园区运行效率以及整体发展。本文通过分析影响橡胶沥青混合料技术性能的因素，结合橡胶沥青路面耐久、降噪等特性[2-3]，讨论适用于工业园区路面加铺改造的混合料类型。

1 橡胶沥青混合料技术性能分析

1.1 橡胶沥青的黏度

黏度是橡胶沥青的最重要的性能指标之一。与一般的基质沥青和普通改性沥青不同，橡胶沥青的黏度不仅仅是施工和易性上的控制技术指标，更是整个结合料品质的决定因素。因此对橡胶沥青合理的黏度控制是能否发挥橡胶沥青特性的关键因素。

针对园区交通重载的客观条件，以标准布式旋转黏度计的175℃黏度指标作为评价指标，结合大量的试验数据以及工程经验，认为橡胶沥青黏度值在2.5 Pa·s～3.0 Pa·s范围能够达到较好的使用性能。而具体到材料因素和制备参数上，橡胶粉掺量是影响橡胶沥青性能的最重要因素，在合理范围内沥青各项性能随胶粉掺量增加有所改善，20%～25%的胶粉掺量较为适宜，能够发挥橡胶沥青高黏弹的特性，达到理想的黏结效果，混合料整体耐久性也随之提高。另外，为适应交通重载条件，也可以掺用一定比例的轻质油分等外掺剂来改善橡胶沥青性能，具体的比例应根据实际工程需要由试验确定。

1.2 混合料的矿料级配

要克服园区高温、重载等不利条件对路面的损害，对矿料级配选取尤为关键，而橡胶沥青混合料配合比设计的核心也集中在对“空隙率”的控制。空隙率大对应混合料这种非均质体的薄弱点也就随之增多，在受力承载时尤其是园区重载条件下产生裂缝，发生疲劳破坏的概率就会增加;空隙率过小又会增加泛油的风险。因此，配合比设计就是要控制好空隙率，满足园区道路良好的抗疲劳性能。

本文参考SMA矿料级配，提高对混合料抗剪切性能的要求，矿料中作为骨架的粗集料应形成“石碰石”的嵌挤结构以达到较大的内摩擦角，同时调整相对较高的矿料间隙率，提供足够的空间和空隙容纳高黏度的橡胶沥青，一方面结合料提供黏结力满足抗剪能力，另一方面也可以发挥高黏弹的橡胶沥青降噪特性。

1.3 路面施工碾压工艺

了解SMA混合料体积结构原理对最终目标空隙率的控制以及压实效果的实现都十分重要，压实过度不仅会产生对粗集料嵌挤结构的破坏，部分粗集料被压碎，还会导致对结合料的溢流导致泛油等现象。

对SMA混合料的碾压，主要是形成“石碰石”的骨架结构，要求对碾压程度的把控，不能完全通过压实去达到目标空隙率的形成，必须要有充分的结合料和细集料填充空隙，才会发挥混合料整体的耐久性能。

2 橡胶沥青路面用于工业园区重载路面技术

2.1 工程概况

某地工业园区建成时间较早，当时路面设计参照《厂矿道路设计规范》（GBJ 22-87）的要求，柔性路面面层采用的是4 cm厚的基质沥青混凝土AC-13，路面结构层较薄，路面强度不够，加之园区重车超载严重，部分路面出现了龟裂、横向开裂、沉陷变形等病害，制约了园区交通运输、周转的效率。考虑到园区的长远发展，拟修建符合园区耐久性好、低噪音需求的橡胶沥青路面，改善园区内部交通条件。

2.2 橡胶沥青性能指标

结合国内外相关规范和工程实例确定了橡胶沥青的制备条件，橡胶沥青采用的胶粉掺量为20%，搅拌时间为45 min，搅拌温度为180℃，并外掺1%的芳烃油。相应橡胶沥青技术指标如表1所示：

2.3 混合料配合比设计

混合料配合比设计中通过马歇尔试件体积法进行最佳油石比的确定，以目标空隙率为设计的核心，相应确定出最佳油石比。本项目中，以4%～4.5%空隙率作为目标空隙率，找出相应该目标空隙率下的结合料用量作为最佳结合料用量，并进一步制作混合料马歇尔试件，测定析漏值并验证各项马歇尔指标符合相关规范要求。

结合橡胶沥青结合料应用特性，在保证骨架粗集料的嵌挤结构基础上，级配设计要提供足够空间容纳高用量橡胶沥青，进一步降低关键筛孔2.36 mm以下细料比例，形成了目标空隙率下的SMA混合料级配范围，如表2所示：

2.4 试验路施工

本项目在园区内选取一段长度为1.0 km的试验路进行试验性施工，试验路方案充分考虑了旧路面强度不足、重车超载车辆较多以及地区高温时间长等因素，以达到提高园区道路路用性能、改善路面行车条件的作用。主要设计思路如下：

（1）设置橡胶沥青应力吸收层，以减少和延缓路面反射裂缝的产生，增强路面的层间黏结，加强路面的整体性，并起到防水的作用。

（2）采用适配出的橡胶沥青SMA-13混合料作面层，以提高路面耐久性能并降低路面噪声。

在施工过程中，初压温度控制在160℃，静压2次，复压温度控制在140℃，前静后压5次，终压温度控制在120℃，静压1次。碾压完成后，项目技术人员随机选取了5个采样点进行钻芯取样，压实度为97.2%～99.0%，平均压实度为98%，空隙率为4.0%～4.5%，平均空隙率为4.2%，构造深度达到1.0以上，摩擦系数达到62以上，证明本段实验路符合设计要求，并具备较好的抗滑能力，基本达到了试验的预期指标要求，满足园区的现实需求，拟对园区开展大范围的内部道路优化升级。

3 结语

在保证沥青路面基本路用性能的前提下，通过材料组合，并铺筑试验路，证明橡胶沥青SMA混合料加铺层达到设计预期指标要求，园区路面耐久性得到提高，验证了橡胶沥青及其混合料用于工业园区路面加铺改造的可行性。针对现有工业园区道路耐久性不足、交通噪声污染以及资源利用率不足等问题，其具有很大的应用前景。

参考文献：

[1]张晓东.苏州工业园区道路交通管理研究[D].苏州大学，2020.

[2]房辰泽，郭乃胜，孙雅珍，等.基于劲度模量分析的橡胶沥青混合料疲劳寿命研究[J].工程力学，2020，37（4）：196-204.

[3]肖飞鹏，王涛，王嘉宇，等.橡胶沥青路面降噪技术原理与研究进展[J].中国公路学报，2019，32（4）：73-91.