高速公路路面橡胶沥青材料应用分析_张建刚.pdf

运输经理世界材料工程与环保0引言在人类社会的发展和进步之下，车辆数量日益增多，同时每年产生的废旧轮胎数量也在不断增多，导致环境污染问题变得更加严重，威胁人们的生命健康与社会的可持续发展。随着橡胶沥青技术的研发和应用，可以充分利用废旧轮胎，较之传统沥青材料有着非常高的安全性以及使用性能。但是目前我国的橡胶沥青施工技术参数还不是很明确，加入比例也不确定，导致很多工程项目在施工后出现一系列的问题。选择工程实际案例展开分析，探讨橡胶沥青施工工艺和技术参数，了解加入橡胶粉的比例对橡胶沥青材料性能的影响，如高温稳定性、水稳定性，得出最为精准的工艺技术参数，希望为现代公路交通事业的发展提供帮助与支持1。1原材料1.1 沥青当前，我国制备橡胶沥青材料主要通过湿法工艺制备，即在普通基质沥青材料中加入一定比例的橡胶粉，并且在高温的条件下充分搅拌后制取。为了使橡胶沥青的性能更加优越，选择合适的基质沥青材料极为重要。材料性能指标检测结果见表 1。表 1 材料性能指标检测结果项目结果离析/2.1闪点/350软化点/75.1针入度/（g cm-1）54.9延度/cm76薄膜加热质量损失（%）0.0011.2 橡胶粉在试验路段，选择应用 50 目废弃轮胎橡胶粉，进行试验检测分析。对于橡胶粉的物理、化学性能进行全面检测，各项指标符合工程要求。此外，橡胶粉的密度应符合工程的施工标准要求，所以在现场施工中应该加强橡胶粉的筛分控制，各级筛孔的通过率必须满足要求，筛分结果见表 2。表 2 橡胶粉筛分结果分析筛孔尺寸/mm通过率（%）规格要求筛分结果2.001001001.1865100720.0620100640.30045241.3 橡胶沥青为了对比分析加入不同比例的橡胶粉制备的橡胶沥青指标性能方面的差异，以同一种基质沥青为试验 基 础 材 料，制 备 5 种 不 同 的 橡 胶 沥 青 进 行 试 验 分析，A、B、C、D、E 组 加 入 橡 胶 粉 的 比 例 分 别 是 0%、5%、10%、15%、20%，对于上述 5 组制备完成的基质沥青进行试验分析，得出结果见表 3。橡胶粉加入比例与针入度和软化点关系如图 1 所示。图 1 橡胶粉加入比例与针入度和软化点关系图高速公路路面橡胶沥青材料应用分析张建刚、刘先钟（中交长江咨询集团有限公司，江西 南昌 330000）摘 要：为了提高高速公路的施工质量，延长使用寿命，分析公路路面的原材料性能，以某高速公路工程为例，提出提高高速公路路面橡胶沥青施工质量的措施，以期为同类型施工提供参考。关键词：橡胶沥青；沥青路面；原材料；性能检测中图分类号：U414文献标识码：A145运输经理世界材料工程与环保表 3 沥青性能指标检测结果橡胶沥青类型A组B组C组D组E组橡胶粉加入比例（%）051015205延度/cm1005.96.97.48.9针入度/mm95.160.855.148.643.3软化点/47.352.355.958.262.9对表 3 的数据分析可以得出，橡胶沥青较之普通沥青来说针入度有所下降，而软化点则有所升高，是最明显的变化趋势。分析图 1 发现，在橡胶粉材料的加入比 例 不 断 升 高 的 情 况 下，软 化 点 从 47.5 增 加 到62.9，软化点不断升高。针入度从 95.1mm 减小到43.3mm，逐步减小。在 5的条件下，测量橡胶沥青的延度，升高的趋势也是比较明显的。因此，在基质沥青内加入一定比例的橡胶粉，其性能改善较为明显。2工程实例2.1 工程概况某高速公路工程位于我国的南方地区，建设线路的 总 长 度 为 142km，是 当 地 极 为 重 要 的 交 通 基 础 设施。技术人员对现场进行地质勘查发现，该施工路段长期受到高温的作用，如果应用普通沥青材料进行公路工程建设，高温稳定性严重不足，在投入使用后会出现比较严重的裂缝病害问题，极大影响公路通行的质量以及人们出行的安全性，甚至还会阻碍区域经济的发展。经过设计人员综合分析现场气候环境、地质条件以及工程寿命等方面因素，确定采用橡胶沥青混凝土路面结构形式施工，确保其高温稳定性符合现场使用的需要，带动区域经济与交通事业的发展。按照设计方案的要求，该高速公路工程选用的结构设计方案是面层为橡胶沥青混凝土，厚度设计为 4cm，完全满足当地的交通通行要求，保持公路交通的稳定性与安全性，预防发生严重的交通事故问题2。2.2 施工工艺2.2.1施工前准备工作在施工开始前做好准备工作极为重要，首要的工作就是准备合格的施工材料。在该工程中，沥青、橡胶粉、集料是重要的施工材料，在施工前，应对材料进行性能和质量检测，保证材料性能质量合格，符合工程要求。因此，集料筛分检测极为重要。该工程不同尺寸筛孔集料通过率见表 4，数据显示使用的集料各方面性能完全符合工程的要求。2.2.2 拌和与运输橡胶沥青混合料在制作的过程中，目前广泛应用的是干拌法与湿拌法两种。干拌法相对来说比较简单，使用的生产机械设备也不复杂，但是拌和的效率相对较低，还容易产生质量问题。所以目前还是以湿拌法为主要的生产方式，满足公路交通需要，材料的性能和质量满足要求。在橡胶沥青混合料制作环节，首先将沥青加热罐的温度升高到 190，确保罐内的温度不低于 185，温度检测合格之后即可将橡胶粉加到罐内，然后再进行加热处理。将事先加热好且存放在恒温恒湿保温箱中的集料去除，加入橡胶沥青拌和装置。控制好温度，温度过低极易导致混合料发生离析，而温度过高则会导致混合料出现分层，极大影响橡胶沥青的性能，所以将温度保持在合理的范围内尤为重要。拌和时间通常控制在 70min 以上，混合料的出料温度保持在 160170。拌和结束后，经过质检人员检测符合要求，才能将橡胶沥青混合料运输到施工现场。在装载开始之前，在车厢内壁涂抹润滑剂，防止发生黏附。在混合料的装卸环节，保持车辆的稳定性。运输时，保持慢速行驶，防止因为紧急制动而引发混合料离析，确保材料的性能合格3。2.2.3摊铺选择其中一个路段进行试验分析，研究加入不同比例的橡胶粉制作橡胶沥青对于工程施工效果的影响。将长度为 500m 的路段分解为 5 个小段，每一段长100m。采用上文中制作的 AE 组橡胶沥青混合料分别进行施工，按照预定的技术参数开展现场的施工作业，确保路面施工达到均匀性的标准，严格执行施工工艺，避免任何影响工程质量的因素。将施工后的路段进行养护处理，并按照工程施工的标准要求进行质量检验，以确定不同橡胶沥青混合料施工后的效果。2.2.4碾压橡胶沥青混合料具有较高的黏结性，所以在碾压施工中选择的碾压机械非常重要，该工程采用大吨位压实机械完成碾压施工。初压环节应用 22t 双钢轮压路机完成碾压处理，碾压速度为 12km/h，碾压 34 遍，确保不会产生集料破碎问题，路面的压实度完全达到标准；复压环节依然应用 22t 双钢轮压路机完成，碾压速度为 23km/h，碾压 46 遍，该环节要确定路面的压实度完全符合工程的标准要求，避免质量问题；终压环节应用双轮钢筒式压路机，碾压速度为 12km/h，碾压 12 遍，以表面没有轮胎痕迹为标准。根据现场的施工需要确定施工路段的长度，该工程施工以 50m 为宜，保证现场施工路面的温度符合要求，预防发生严重的质量问题4。2.2.5养护在橡胶沥青路面施工结束后，要及时进行洒水和粒径/mm不同尺寸筛孔通过率（%）37.510031.510026.597199016809.5794.75542.36540.6110.0752表 4 不同尺寸筛孔集料通过率146运输经理世界材料工程与环保养生施工，时间一般要超过 7d，以达到工程的标准要求，不会影响公路工程的性能。2.3 性能检测2.3.1高温稳定性为了能够检测分析确定加入不同比例橡胶粉的橡胶沥青混合料对于路面结构的高温稳定性所产生的影响，探讨两者之间存在的关系。在不同比例的橡胶沥青混合料路段施工结束后，经过各方面检测，符合标准要求。分别在上述 5 个试验路段内选择 5 个取样点，进行钻芯取样检测。将获取的芯样运输到试验室，开展马歇尔试验、浸水 48h 稳定度试验、动稳定度试验等，检测结果满足要求。分析发现，在橡胶沥青材料进行路面施工后，高温稳定性得到很大的提升，马歇尔稳定度、浸水 48h 稳定度、动稳定度等方面都有了比较大的提升，说明应用橡胶沥青混合料可以全面提高沥青路面的高温稳定性。加入橡胶粉的比例从 5%增加到20%，沥青路面的高温稳定性随着加入比例的增大而升高。因此，在该工程的施工中，试验路段的施工原材料选择应用橡胶沥青材料，并且结合现场的施工需要设定加入橡胶粉的比例，保证性能符合要求，降低工程成本，实现公路工程建设的综合效益提升。2.3.2水稳定性水稳定性对于沥青路面的运行安全和质量有着直接的关系，所以在沥青路面施工中，进行水稳定性的检测极为重要，确定是否符合工程的施工标准要求。在 A、B、C、D 和 E 5 个路段车辙位置选择 5 个取样点，开展钻芯取样检测工作。将芯样运输到试验室，采用冻融劈裂试验进行分析，相关参数满足要求。橡 胶 粉 加 入 比 例 与 冻 融 残 余 强 度 比 关 系 图 如 图 2所示。图 2 橡胶粉加入比例与冻融残余强度比关系图经过对图 2 的变化趋势分析发现，橡胶沥青较之普通的基质沥青材料来说，水稳定性提升比较明显，试验路段 A 冻融残余强度比为 77.3%，明显低于橡胶沥青的参数，并且随着加入橡胶粉的比例不断增大，水稳定性呈先下降后上升的趋势。因此，加入橡胶粉可以全面提升橡胶沥青的水稳定性，并且从经济、技术、寿命等方面出发，确定合适的比例，确保施工的效果合格，满足公路工程的建设施工标准要求，预防发生严重的病害问题。3提高高速公路沥青施工质量的措施3.1 提升原材料质量控制水平对于高速公路来说，施工单位严格落实原材料的质量监督与管控措施，并且意识到原材料质量管控的重要性，制定切实可行的管理制度，提高人员的专业技术水平，加大力度进行质量监督与管理措施，切实提升施工的总体水平，为工程建设奠定基础。施工单位严格执行原材料的管控措施，提高原材料的控制水平和效果，保证公路工程性能和质量达标。3.2 优化材料配合比对于橡胶沥青混合料来说，配合比参数的设计和确定关系到工程的性能和质量，也会直接影响工程的使用寿命，所以在橡胶沥青混合料应用中，必须加强配合比设计，提高使用的性能，各项材料符合要求，切实提高公路的整体性能，具备较高的抗压能力，满足公路交通的通行标准，延长公路工程的使用寿命5。4结语橡胶沥青是一种先进的施工材料，已经广泛应用到高速公路工程建设中，提高公路交通的通行质量和效果。从工程实际情况出发，在试验路段加入橡胶粉的比例分别是 0%、5%、10%、15%、20%，制作多种橡胶沥青混合料并进行现场施工。经过试验结果分析，应用橡胶沥青进行高速公路施工，总体效果较好，路面性能改善较为明显，且随着加入橡胶粉的比例升高，性能有所提升。参考文献：1丛延科.高速公路橡胶沥青试验路段路面结构与材料组成研究J.黑龙江交通科技，2014（5）：16.2吴旷怀，王伟明，李燕枫，等.兴畲高速公路橡胶沥青试验路段路面结构与材料组成设计J.中外公路，2012（6）：90-95.3李阳锋.高速公路路面新材料的应用及施工工艺研究J.城市建筑，2020（15）：161-162.4骆利志.橡胶沥青在高速公路沥青路面施工中的应用J.交通世界，2016（16）：34-35.5叶学龙.橡胶沥青在高速公路路面中的应用J.交通世界，2021（8）：45-46.作者简介：张建刚（1975-），男，江西萍乡人，本科，工程师，从事公路桥梁设计相关工作147