胶粉改性沥青路面施工的应用研究
丁卫宏
【摘?要】沥青路面是我国公路与城市道路的主要路面结构，随着国民经济的快速发展，交通密度和重型车辆日益增多。与此同时，在超载、气候变暖、行车速度提高的综合影响下，路面行车荷载呈现高温、高荷载、高动水平力的三高趋势，沥青路面水毁、高低温永久变形等路面早期变形破坏较大面积的出现在近年通车的高等级公路上。因此如何经济、环保地解决路面早期破坏，已成为亟待解决的问题。废旧轮胎橡胶粉改性沥青是采用一定细度的废旧轮胎橡胶粉在高温状态下与基质沥青发生融胀反应所形成胶粉改性沥青，胶粉改性沥青与一定级配的碎石材料拌和成胶粉沥青混合料铺筑的路面即为胶粉沥青混凝土路面，它具有抗老化、抗反射裂缝、低噪声、平整舒适、抗滑等优点。通过本人在国道G104五河淮河特大桥及接线工程路面施工的体会，总结废旧轮胎橡胶粉改性沥青路面施工经验，为从事路面施工的同仁们提供参考。
【关键词】胶粉改性沥沥青;沥青混凝土路面早期破坏;胶粉改性沥青路面的施工
Study on Application of Rubber Powder Modified Asphalt Pavement Construction
Jing Wei-hong
（Xinjiang Beixin Road and Bridge Group Co.， Ltd?Urumqi?Xinjiang?830011）
【Abstract】Asphalt pavement is the main road structure of highway and urban road in our country. Along with the rapid development of national economy， traffic density and heavy vehicle are increasing day by day. At the same time， under the influence of overload， climate warming and driving speed increase， road traffic load presents three trends， such as high temperature， high load and high dynamic force， asphalt pavement water damage， high and low temperature permanent deformation The destruction of a larger area in the recent opening of the high-grade highways. Therefore， how to solve the road surface damage in an economical and environmental way has become an urgent problem to be solved. Waste tire rubber powder modified asphalt is a certain degree of waste tire rubber powder at high temperature and the matrix asphalt swelling reaction formed by the formation of powder modified asphalt， rubber powder modified asphalt and a certain grading material mixing grading Asphalt powder mixture into the pavement that is rubber powder asphalt concrete pavement， it has anti-aging， anti-reflective cracks， low noise， smooth and comfortable， anti-skid and so on. Through the experience of the construction of G104 Wuhe Huaihe Bridge and the connection project of the national road， this paper summarizes the construction experience of waste tire rubber powder modified asphalt pavement， and provides reference for the colleagues engaged in pavement construction.
【Key words】Early modification of bituminous concrete pavement;Construction of modified asphalt pavement with rubber powder
1. 膠粉沥改性青混凝土配合比设计及特性
1.1?胶粉沥青混凝土配合比设计。
胶粉改性沥青是将废旧轮胎加工成细粉颗粒，以大于15%的比例掺合到沥青中去，再加入改性剂或其他聚合物而得到的路用胶凝材料。GTM设计方法：美国工程兵旋转压实剪切试验即（GYRATORY TETING MACHINE，简称GTM）作为一种理论研究和工程兵实际应用的工具，是由美国工程兵为解决轰炸机跑道容易破损的问题专门研究发明的。GTM是柔性路面在荷载作用下的机械模拟，该试验机采用类似于施工中压路机作用的搓揉方法压实沥青混合料，并且模拟了现场压实设备与随后交通的作用，具有改变垂直压力的灵活性。采用GTM进行胶粉改性沥青混合料配合比设计，采用胶粉改性沥青拌合生产、经摊铺、碾压成型后得到的沥青混合料。GTM进行沥青混合料配合比设计，采用1978ASTM规范，在2003年进行了修订。它最大限度的模拟了汽车对路面的实际作用情况，以推理的方法来设计沥青混合料，使沥青混合料剪切强度大于其所受的剪应力，并使应变控制在适当的范围内，可以减少沥青路面在重载交通下出现车辙、推移、拥包等破坏。
1.2?性能特点。
1.2.1?改善了路用性能橡胶粉用于沥青混合料有利于改善沥青混凝土的高温稳定性、疲劳性能、水稳定性和低温性能等路用性能，提高了路面质量，延长了使用寿命。
1.2.2?降低了建设成本相比于普通沥青和SBS改性沥青，胶粉沥青混合料每吨能降低成本50～70元。
1.2.3?节能环保。 对废旧轮胎的废物利用，减轻了其带来的环境压力，符合我国当前建设节约型社会和发展循环经济的政策，是资源再生的有效途径之一，有很高的社会效益。对降低城市路的行车噪音亦有明显效果。
2. 胶粉沥青混凝土的工艺原理
采用GTM法进行配合比设计及作为施工质量控制的标准，GTM旋转压实密度一般为马歇尔击实密度的1.02～1.04倍，这就能够有效地避免了因室内成型方法与施工实际成型方式不符造成的压实度超百现象，提高了压实标准，从而进一步提高沥青路面的使用性能。胶粉沥青砼施工分生产、运输、摊铺、碾压四个阶段，最核心的环节是温度控制和碾压方式的选择。胶粉沥青施工温度较普通沥青提高了20～25℃，比其他改性沥青提高了10～15℃。胶粉的掺量不小于15%（内掺）或17.6%（外掺），本文介绍的采用内掺法得到的成品胶粉改性沥青。
3. 施工要点
3.1?配合比设计。
3.1.1?GTM。
沥青混合料配合比设计原则配合比设计压强由设计单位根据道路预计交通辆中有代表性的车辆轮胎接地压强确定。 设计的密级配沥青混合料粉胶比宜控制在1.2～1.6范围内，采用GTM平衡状态时确定的最佳沥青用量和标准密度，矿料级配采用连续密级配沥青混合料。
3.1.2?GTM配合比设计试验步骤。
GTM试验方法配合比设计采用三步法进行，分为目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段和生产配合比验证阶段。 目标配合比设计阶段：对实际使用的原材料检验合格后，进行配合比设计，优选矿料级配、确定设计沥青用量，进行车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验等配合比设计检验，均符合要求后，以此作为目标配合比，供拌和楼确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。生产配合比设计阶段：按照目标配合比确定好冷料比例及进料速度后，在热料仓取料进行材料的级配试验，取料时应将每个热料仓的热料放出，用装载机接下放到硬化的场地充分拌匀，取有代表性的热仓料进行级配试验，确定热料仓的配合比。并取目标配合比设计的沥青用量及±0.3%等三个沥青用量进行GTM试验和试拌，通过室内GTM试验和拌和机取样试验，综合确定生产配合比的最佳沥青用量及标准密度，由此确定的最佳沥青用量与目标配合比设计的结果的差值不宜大于±0.2%。同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度，尽量使各热料仓的供料大体平衡。生产配合比验证阶段：拌和机按生产配合比结果进行试拌、铺筑试验段，并取样进行GTM验证，同时从路上钻芯检测空隙率大小，由此确定生产用的标准配合比。试拌试铺必须由项目法人、施工、监理等有关单位各方共同实施，由此确定的标准配合比必须得到监理工程师批准。标准配合比的矿料合成级配中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的工程设计级配范围的中值，并避免在0.3～0.6mm处出现“驼峰”。对确定的标准配合比，宜再次进行车辙试验和水稳定性检验。确定施工级配允许波动范围。根据标准配合比及质量管理要求中各筛孔的允许波动范围，制定施工用的级配控制范围，用以检查沥青混合料的生产质量。经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。生产过程中应加强跟踪检测，严格控制进场材料的质量，如遇料发生变化并经检测沥青混合料的级配、技术指标不符要求时，应重新进行配合比设计。
3.1.3?胶粉改性沥青混凝土原材要求（见表1）。
胶粉改性沥青混合料粗、细集料及矿粉的技术指标符合现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求。
3.1.4?胶粉改性沥青的制备、储存及运输。
胶粉改性沥青使用的胶粉首选常温下研磨粉碎的废轮胎胶粉，胶粉颗粒选用40～60目范围内的粒径（见表2）。
胶粉改性沥青制备时，基質沥青的加热温度不易超过185℃，胶粉改性沥青的现场储存技术要求胶粉改性沥青的储存温度应保持在150℃左右并加设搅拌装置不停的搅拌，沥青热拌站应尽量少储存胶粉改性沥青，做到随进随用，用时多存，不用时少存，存储不宜超过24h。如采用产品胶粉改性沥青，运距不宜过长，并且必须使用合适的助剂，均匀的搅拌，保证温度不低于150℃，防止胶粉改性沥青在使用前发生离析。
3.2?施工准备路面施工前，仓面应干燥清洁，测量施工环境温度，大气温度应不低于10℃，地表温度应不低于15℃，雨天和大风不得施工。
3.3?胶粉沥青混合料拌和。
胶粉改性沥青混合料拌和采用DG-4000S型间歇式拌和楼进行沥青混合料的拌和，拌和时间根据试拌确定的为50S（干拌时间6S，湿拌时间44S）;拌和过程中逐盘打印各传感器测定的材料用量和沥青混合料拌合量、拌和温度等参数，拌合楼矿粉仓应配备振动装置以防止矿粉起拱;胶粉改性沥青混合料的拌和温度应符合下表的要求，每天开始几盘集料应提高加热温度，并干拌几锅集料报废，测定集料温度，直到符合要求为止，才正式开始胶粉改性沥青混合料的拌和。
3.4?胶粉改性沥青混合料的运输、摊铺工艺。
3.4.1?摊铺机作业情况及找平方式采用ABG423和LTU90SC摊铺机梯队铺筑，两台摊铺机相距10～30m，靠近中分带的主机在前，摊铺机拼宽8m，因中央分隔带路缘石较高，走钢丝较为困难，经现场研究决定左侧在路缘石上铺设铝合金条，路缘石上画上摊铺线随时调整，中间走平衡梁;靠近路肩的副机在后，摊铺机拼宽7.5m，中间在摊铺好的层面上走“雪撬”，左侧采用架设钢丝。3.4.2 料车卸料方式在摊铺机前有三辆运输车辆时可以开始摊铺，车辆在离摊铺机10～30cm处停住，避免撞击摊铺机，卸料过程上运料车挂空档，依靠摊铺机推动前进，倒料时，起顶不要一次起的过高，待摊铺机受料斗料满后，缓慢均匀地向摊铺机的料斗内卸料，避免卸料时有混合料溢出。
3.4.3?摊铺温度两台摊铺机配15辆自卸车循环作业，在运料车到达摊铺现场时，有专人用插入式数控温度计测量并记录每辆料车混合料的到场温度和摊铺温度。
3.4.4?摊铺速度及初步振捣夯实方法。
摊铺机选择摊铺速度为2～2.5m/min，做到缓慢均匀，不间断地摊铺。摊铺机就位后，先预热40～50分钟，使熨平板温度达到100℃以上;开始摊铺后，有专人检查厚度及平整
度，为使振夯频率与振幅相配套，使摊铺面层有足够的初始强度，确定夯锤3级。
3.5?消除铺面离析的技术。
做好摊铺机熨平板的预热，并在熨平板底抹植物油，使熨平板底不毛糙。摊铺机调整到最佳工作状态，调好螺旋布料器两端的自动料位器，使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配，螺旋布料器内混合料表面略高于螺旋布料器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。在摊铺过程中保持匀速前进，尽量减少收斗次数，缩短收斗时间，避免摊铺收斗离析现象。
3.6?沥青混合料的压实工艺。
膠粉改性沥青砼对温度特别敏感，如碾压过慢，胶粉沥青温度下降，压实就很困难，故采用的压实方案为：初压采用2台双钢轮压路机并排按照两台摊铺机摊铺宽度紧跟摊铺机由路肩向中分带处进行碾压，碾压遍数均为2遍，压路机碾压采用前进振动、后退振动，坚持“高频、低幅、及时碾压”的原则，速度控制1.5～2.5m/s，复压采用重型胶轮压路机，胶轮压路机重量比小于30吨，复压不小于6遍;终压采用双钢轮压路机碾压不少于2遍;温度降至50℃以下时方可开放交通;各阶段的温度控制见表3。
3.7?沥青砼面层松铺系数。
通过对铺筑前下承层测点的高程，摊铺后同一测点的高程，以及碾压结束后同一测点高程检测计算，反复进行了比对校核，实测松铺系数为1.2。
3.8?施工缝处理方法。
纵向施工缝采用热接缝，在前部摊铺机留下10～20cm宽暂不碾压，作为后铺部分的高程基准面，并有10cm左右的摊铺层重叠，以热接缝形式在最后作跨接缝碾压以消除缝迹。横向施工缝采用平接缝，切缝时间在混合料摊铺碾压结束尚未完全冷却硬化之前进行。用三米直尺沿纵向位置，在摊铺段端部的直尺呈悬臂状态，以摊铺层与直尺脱离接触定出接缝位置，用人工刨齐，形成垂直的接缝面，并用沥青涂抹，待下次施工时用压路机进行横向碾压。碾压时压路机位于已压实的路面上，错过新铺层15cm左右，然后每压一遍，向新铺层移动20cm左右，直至全部在新铺层上，再改为纵向碾压。横缝处要求横向接缝平顺、紧密。
4. 结语：
胶粉改性沥青混合料生产、运输、摊铺、碾压等施工工序质量保证的核心是各个阶段温度的控制，所以必须严格控制好胶粉改性沥青混合料各个施工工序的温度。我公司2015年在国道G104五河淮河特大桥及接线工程路面项目中应用了胶粉改性沥青混凝土路面施工技术，取得良好效果。通过实践表明胶粉沥青混凝土路面具有抗老化、抗反射裂缝、低噪声、平整舒适、抗滑等优点，胶粉可利用废旧轮胎，符合国家“节能减排、资源再生利用”的环保要求。废旧轮胎胶粉改性沥青路面运用前景广阔，仅把我在工程实践中的感受与各位同行共享，不足之处敬请指正。
参考文献
[1]?GB50092-96 沥青混凝土施工及验收规范[S].
[2]?《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）
[3]?TJT036-98公路改性沥青路面施工技术[S].
