橡塑柔性剂复合改性沥青路面关键技术研究

何杨闽

摘  要：本文依托07省道嘉兴南湖段改造工程，以沥青路面承重层为载体，针对现有国内外复合改性沥青的发展现状，分析了传统意义上橡胶沥青改性路面的不足，采用废旧塑料胶粉、不同的拌和、摊铺、碾压温度对传统沥青路面施工进行了改进，研制出了橡塑复合改性剂。沥青路面的施工方法，可以改善沥青混合料的路用性能，如粘度和高温稳定性，显著延长路面养护周期，有效节约路面养护成本，取得显著的经济效益和社会效益。

关键词：橡塑柔性剂  复合改性沥青  沥青路面  施工技术

中图分类号：TU56          文献标识码：A                   文章编号：1674-098X（2021）03（a）-0005-04

Research on Key Technology of Rubber-plastic Softener Compound Modified Asphalt Pavement

HE Yangmin1，2

（1.Zhejiang Communications Construction Group Co.， Ltd.， Hangzhou， Zhejiang Province， 310051 China; 2.ZCCC Jinzhu Transportation Construction Co.，Ltd.， Hangzhou， Zhejiang Province， 310051 China）

Abstract： Relying on the reconstruction project of the Nanhu Section of Jiaxing Provincial Highway 07， this paper uses the asphalt pavement load-bearing layer as the carrier， and aims at the current development status of composite modified asphalt at home and abroad， analyzes the shortcomings of the rubber asphalt modified pavement in the traditional sense， and develops a Rubber-plastic composite modified asphalt pavement construction method. This construction technology can improve the road performance of asphalt mixture， such as the viscosity and high temperature stability， significantly prolong the pavement maintenance cycle， effectively save the road maintenance cost， and achieve significant economic and social benefits.

Key Words： Rubber plastic softener; Rubber compound modified asphalt; Fiber synchronous crushed stone seal; Construction technology

在我國，因具有较好质量的重交通道路沥青严重匮乏，以前大多使用普通多蜡沥青或者是进口沥青。而进口沥青价格高昂、普通多蜡沥青品质不能够保证，这使得我国的专家们将关注的重点转移到了沥青的改性上，期待加入改性剂使得普通沥青具有良好的性能[1]。

虽然橡胶改性沥青在延长道路使用寿命、抗疲劳、延缓反射裂缝、降低噪声等方面有明显效果[2]，但橡胶改性沥青在传统意义上仍存在许多不足：高温膨胀形成沥青橡胶混合料的温度一般在190℃～218℃，储存时间短，稳定性差[3];需要专用生产设备;适用于级配不均、级配开阔的沥青混合料，沥青用量大，工程造价高[4];而橡胶高温性能的改善不如沥青低温性能的改善明显[5]。

相比而言橡胶改性沥青的性能不仅取决于橡胶的品种和掺量，还取决于沥青的性质，因为橡胶沥青的性质，取决于橡胶在沥青的存在状态，取决于橡胶与沥青的相容性[6]。而塑料作为热塑性弹性体，兼具了树脂和橡胶的特性[7]，因此较基质沥青的性能，橡塑的加入可以大大提高改性沥青的低温变形能力和高温条件下的粘度、温度感应性和耐久性[8]。

通过对依托项目S202（07省道）南湖区段整治工程进行的现场病害调查发现，原路面因为嘉兴市南湖区交通随着经济快速发展呈现持续增长趋势，交通需求量总体很大，重车较多。同时因为区域的地质气候条件影响，产生了较多的车辙及裂缝病害。此类病害对今后交通的行驶舒适性及安全性会造成极大的危害。本文结合实际工程，研发适用于各路面结构层的复合改性沥青，提高沥青混合料的综合性能，减少沥青路面的病害，提升沥青路面的舒适性及安全性。

1  工程概况

S202（07省道）南湖区段整治工程，全长 20.3 km，其中包含雀墓大桥。雀墓大桥起点桩号K35+328，终点桩号K35+770，雀墓大桥主桥桥梁上部构造为钢绗架现浇桥面板（C50微膨胀砼），桥面铺装结构为26cmC50现浇桥面板+防水层（预拌沥青碎石）+10cm沥青混凝土桥面铺装层;引桥上部构造采用预应力砼T梁（C50砼），桥面铺装结构为10cm厚混凝土铺装层（C50砼）+防水层（预拌沥青碎石）+10cm沥青混凝土桥面铺装层。

本项目为是浙江省普通干线公路网中的一部分，是嘉兴市连接平湖市的主要通道之一。所以本项目的实际车流量远超过设计时的车流量，且由于道路两旁厂区较多，路上重型车辆的车流量也较多，在对老路原路面进行病害调查时发现，老路的车辙与裂缝现象较为严重。在对雀幕桥进行调查时发现，雀幕桥混凝土桥面铺筑层出现了裂缝以及蜂窝麻面的现象，通过抛丸无法消除此类缺陷，会对今后的沥青混凝土桥面铺装的质量造成影响。

2  橡塑柔性剂复合改性沥青路面施工技术

2.1 工艺原理

橡胶-塑料柔性剂改性的沥青通过两种或多种单体改性剂的组合进行改性。在传统橡胶沥青施工的基础上根据沥青路面层位功能的不同，按塑料单体对沥青改性的不同作用，把橡塑和不同塑料单体按比例配置，形成橡塑改性剂，同时为便于橡塑颗粒在沥青均匀分散，加入一定量柔性剂，提高橡塑改性剂与沥青的亲和度。橡塑柔性剂改性沥青路面用于骨架嵌挤型的路面结构，集料之间的相互嵌挤作用，使得橡塑柔性剂改性沥青路面有较好的耐磨耗性能。

2.2 工艺流程

橡塑柔性剂改性沥青路面施工流程如图1所示。

2.3 操作要点

2.3.1 橡塑柔性剂改性沥青混合料配合比设计

采用马歇尔试样整形方法的设计来确定骨料的等级和最佳的油石比，分为3个阶段：目标混合比，生产混合比和试验混合铺设验证。具体配合比流程如下。

（1）目标配合比设计。

①选择集料：集料级配采用密级配。

②确定最佳沥青用量：根据初始试验的空隙率，以0.2～0.4为间隔，采用3种以上不同的油岩比，混合后制成马歇尔试样，当空隙率和各种体积指标均符合设计要求，作为最佳的油岩比。

③配合比试验：根据确定的骨料级配和最佳沥青含量，进行配合比试验，包括车辙试验，低温弯曲试验，马歇尔沉浸试验和冻融劈裂试验，以上试验结果必须符合沥青路面上层技术要求。

（2）生产配合比设计。

首先根据目标混合比确定各等级冷料的进料比例和进料速度，搅拌机点火后使设备保持正常运行，且总温度与生产温度一致，取样然后从每个热筒仓中筛分，以确定用于混合机控制室的每个热筒仓的物料比例。同时，反复调节冷料进料比例以达到供料平衡。

（3）试拌试铺验证。

搅拌机根据生产混合比的结果进行试混合，铺成200m的试验段，取芯样品进行室内标准马歇尔试验，并通过验证芯样样品的孔隙率确定生产的标准配合比。

2.3.2 橡塑柔性剂复合改性沥青混合料路面施工

（1）橡塑柔性剂复合改性沥青混合料拌和。

①搅拌前，应检查沥青搅拌楼的所有参数，搅拌站的校准计量系统以及搅拌过程中充分干燥的骨料。

②混合时间：沥青混合料的混合时间是根据具体条件通过试混合确定的，程度等于沥青的包裹骨料，间歇混合机的生产周期应不少于50～60s/板，且干混时间应不少于15～20s。

③混合比：现场等待或溢出時，由现场实验室发布并根据混合站的实际混合情况进行微调的日生产混合比。

④对于所生产的沥青混合料，通过目测观察其均匀性，压实过程中是否有白色物质，离析和结块，混合料是否有迁移或拥堵，严格控制油石比和骨料级配。以免因不正确的油石比造成油浸和疏松。

⑤沥青的加热温度，矿物材料的加热温度和沥青混合料的出口温度满足表1的要求。实时监测成品的出料温度，并将其与设定的温度控制值进行比较。

（2）橡塑柔性剂复合改性沥青混合料运输。

混合物由自卸卡车运输，车辆清洁，舱室的地板和侧板清洁且光滑，油水混合物涂有隔离剂，并使用数字显示插入式温度计测量温度在工厂和现场使用沥青混合料。插入深度大于150mm，当将物料从搅拌机卸到卡车上时，每卸载一桶混合料便要移动车辆一次，以确保运输过程中货车保持恒定速度和缓慢行驶。

（3）橡塑柔性剂复合改性沥青混合料的摊铺。

混合物应用与模型性能相似的两台摊铺机摊铺，在铺设混合物之前，检查并处理下层，特别注意其污染程度。摊铺机熨衣板的仰角应在摊铺开始时确定。 摊铺机应根据前一次摊铺的厚度进行摊铺，摊铺机可保持摊铺的连续性，并在卸载后立即跟上下一辆车。确保混合物的铺展均匀无间断。摊铺过程中无变化速度。检查厚度，摊铺过程中随时可以进行假铺的横坡和横坡，如果不符合要求，应当立即进行调整。

（4）橡塑柔性剂复合改性沥青混合料的碾压成型。

轮胎压路机用于滚动时，应遵循紧随，缓慢的压力，高频和低振幅的原则，混合物必须在高温铺路后立即压实，不得等待或在低温下反复压实。碾压最低温度如表2所示。

组合形式，辊数和辊速应根据试验部分确定，混合物的压实分3个阶段进行：初压、复压和终压，现场混合物的压实度应不小于 不得超过实测最大理论密度的93%，且不得超过96%。应通过钻孔和核密度仪检查密度。

（5）施工横向和纵向接缝的处理。

对于由两台摊铺机在阶梯状缝中铺砌的纵向缝，应暂时保留前部的10～20cm宽的铺装混合料段作为后部立面的参考高度，而无需压实，铺砌层重叠约5～10cm，以便上，下层纵向接缝应错开15cm以上，以消除末端热接缝的痕迹。

所有横向施工缝均为平接缝。沿纵向使用3m长的直尺，摊铺端部的直尺为悬臂形，以便将缝定位在摊铺层与直尺分开的位置，用锯床把它切掉。继续铺路时，应将接缝锯所留下的砂浆擦拭干净，并使用少量的沥青。摊铺机的熨平板应从接缝处铺好;碾压时，应先横向压实，先铺路面上跨接缝再逐渐移至新铺路面。

2.3.3 开放交通及其他

沥青混合料路面在完全自然冷却且混合物的表面温度低于50℃之前不能通行，如果需要及早开放，请洒水以冷却混合物。 控制交通，保护好并保持清洁，以免造成污染。

2.3.4 质量保证措施

（1）原材料质量检查。

原材料测试包括沥青、骨料、填料、改性剂等。原材料检查项目严格按照技术要求进行。所有原材料在使用前都必须经过检查，有关原材料的技术规格见表3～表5。

（2）橡塑柔性剂复合改性沥青混合料质量检查。

在搅拌站测试中，分别从搅拌站和铺路点取样，以测试油石比，骨料级配，稳定性，流量值和空隙率。 并分析测试结果。如有偏差，及时通知搅拌站技术负责人，并根据实际情况采取纠正措施，沥青施工管理人员现场检查并记录出厂温度。混合物的温度，摊铺温度，初始压力温度，再压温度和最终轧制温度;如果施工温度有偏差，应及时通知搅拌站负责人分析并纠正偏差。

3  结语

本文结合实际工程在传统橡胶沥青施工的基础上根据沥青路面层位功能的不同，按塑料单体对沥青改性的不同作用，把橡塑和不同塑料单体按比例配置，同时形成橡胶-塑料改性剂，以促进橡胶-塑料颗粒在沥青中的均匀分散，添加一定量的柔韧性剂以提高橡胶和塑料改性剂与沥青的亲和力。该施工技术可以改善车辙 路面的抗压强度和抗压强度，有效减少沥青路面的病害，大大延长了路面养护周期，有效节省了路面养护成本，取得了显着的经济和社会效益，值得在相关沥青的施工过程中进一步推广国内外路面。

參考文献

[1] 尤远见.沥青混合料动态模量的研究[D].济南：山东建筑大学，2017.

[2] 任瑞波，耿立涛，徐强，等.废旧橡塑改性沥青及混合料的技术性能研究[J].建筑材料学报，2016，19（6）： 1092-1096，1110.

[3] 郑凯军.热解高掺量废胶粉改性沥青存储稳定性研究[D].重庆：重庆大学，2017.

[4] 黄刚，李妍，汪涛.一种橡塑高黏沥青的研发[J].中外公路，2018，38（1）：234-239.

[5] 李小荣，蔡乾东，梁慧.沥青混合料改性技术在桥面沥青铺装维修中的应用[J].交通世界，2017（27）：124-125，129.

[6] 李朝利.HDPE-脱硫橡胶粉复合改性沥青制备及其路用性能研究[D].长沙：湖南大学，2019.

[7] 任瑞波，耿立涛，孙继展，等.稳定型橡胶塑料改性沥青混合料动态模量研究[J].山东建筑大学学报， 2016，31（4）：307-313，335.

[8] 云庆庆，曹康，陆江银，等.废橡塑复合改性沥青的研究[J].石油炼制与化工，2017，48（12）：83-87.