抑冰沥青路面施工要点及成本控制要素研究

施竹青，刘 洋，李 明，李宁宁，王战伟

(中交二公局第三工程有限公司，陕西 西安 710018)

橡胶颗粒沥青抑冰路面是上个世纪60年代由瑞典道路研究所提出，是将橡胶作为骨料直接掺入沥青混合料中，铺筑路面。橡胶抑冰路面可以提高路面的变形能力，改善路面的冰雪粘结状态，抑制道路结冰。同时，加入橡胶颗粒后，使路面韧性提升，不容易被破坏，不仅能吸收路面噪音，还比普通沥青公路耐磨性、抗滑性更强。此外，橡胶沥青抑冰路面可以消耗大量的废旧橡胶材料，实现资源的再利用，符合我国可持续发展理念。

1 冰雪对路面的危害

在冬季，高速公路和城市道路经常会受到冰雪危害，尤其是我国北方地区，在冬季气温可以达到零下30 ℃以下，路面结冰现象非常普遍。路面结冰或积雪，会极大降低路面的附着系数(干燥路面附着系数为0.6，雪路为0.2，冰路为0.15)，导致过往车辆轮胎打滑、刹车制动距离增长，甚至是力矩无法传导至地面，导致车辆无法刹车或转向，给行车安全带来严重危害。

2 抑冰沥青路面的原理

沥青路面骨料中掺入橡胶颗粒，会使路表面的集料周围分布大量的橡胶颗粒。由于存在橡胶颗粒，路面结冰时会不均匀，这就导致结冰的整体强度会降低。再加上橡胶颗粒与集料之间较大的刚度差异影响，当车辆行驶过路面、对路面施加动载荷时，橡胶颗粒处由于弹性形变能力较强会发生较大的形变，集料处的刚性较强会几乎不发生形变，叠加后导致结冰层受力不均匀，因此在橡胶颗粒与集料之间的位置处会发生应力集中现象，此处冰层是非常容易破坏的，而且，橡胶颗粒会降低路面与冰层之间的粘附性，使得结冰很容易被清除。

此外，橡胶颗粒还可以生热融雪，一方面，橡胶颗粒弹性形变过程会产生机械能的滞后损失，从而转化为热量；另一方面，橡胶是一种高分子材料，因此在受动载荷作用时，其内部分子链之间缠绕、摩擦、振动，从而产生热量，橡胶散热性能不好，因此温度会上升，有利融雪。

3 抑冰沥青路面施工要点

3.1 混合料配比、拌合要点

对于橡胶颗粒沥青混合料来说，在同等用料情况下，橡胶颗粒体积是矿料的2～3倍，这是因为橡胶的密度较小。同时，橡胶的弹性形变能力强，刚性低，因此橡胶颗粒的掺入会极大改变混合料的力学性能和结构，因此橡胶颗粒的用量控制是混合料制备的要点之一，根据路面对混合料的性能要求，应选取立方体、硬度以及弹性模量大的橡胶颗粒，具体的要求是：橡胶颗粒密度小于1.2 g/cm3，含水量小于0.8%，金属含量小于0.01%%，纤维含量小于0.8%，灰分小于8%，丙酮抽出物大于22%，炭黑含量大于28%，橡胶烃含量大于42%，邵尔A型硬度大于55°，细长扁平颗粒含量小于10%。橡胶颗粒的掺加量1.2%。

此外，矿料配合比和最佳石油比约为6.2%，纤维掺量0.3%，此时混合料的各项性能符合设计要求。根据对配合比的相关研究，可以得出沥青混合料矿料级配为：1～18 mm∶6～11 mm∶4～6 mm∶0～4 mm∶矿粉∶橡胶颗粒∶纤维=43%∶32%∶3%∶12%∶10%∶1.2%∶0.3%。

对于混合料的拌合，应注意橡胶与沥青之间的反应会随着温度提高而增强，高温会使强化橡胶表面的碳化作用，从而使橡胶颗粒、沥青、其他集料之间的粘结性能增强，由此可见温度是混合料拌合时应注意的要点。根据实验显示，沥青加热温度应控制在165～175 ℃之间，矿料加热温度比沥青加热温度高10～20 ℃，出厂时混合料温度应在175～185 ℃之间。

3.2 混合料摊铺要点

首先，保障混合料的运输。应维持混合料温度，并保证其不发生离析。一方面要保证运输车辆的运载能力，做好车辆的清洁、防粘工作；另一方面，确保混合料不会形成锥型料堆，导致混合料离析，同时减少运输过程中急停、急刹现象。

其次，保障混合料的摊铺。中、上面层摊铺时要撒布粘层沥青，确保各层粘结。此外，摊铺时注意温度，低温时不能进行摊铺，要保证摊铺连续、匀速，不能随意改变摊铺速度。

3.3 混合料压实要点

由于混合料中掺入了橡胶颗粒，高温摊铺过程中橡胶颗粒的粘性较大，利用普通的碾压工艺无法解决碾压后路面橡胶粒回弹的问题，因此，橡胶沥青混合料压实要有一定调整。首先要遵循“紧跟慢压、先边后中、高频低幅、匀速少水”的碾压工艺原则。

碾压应采用钢轮振动压路机，不宜使用胶轮压路机，容易带出混合料中的橡胶颗粒。压路机前进后退视为一次碾压，碾压采用1/2错轮。压路机应先行驶，再开振动，停止时也应先关振动。

针对橡胶颗粒回弹的特性，应在保证薄弱部分压实的同时，适当增加碾压次数。同时，要注意碾压过程中，环境温度不能超过70 ℃。具体的技术规范要求，应参考《公路沥青路面施工技术规范》和《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》中的施工相关要求。

4 抑冰沥青路面施工的成本控制要素

对于抑冰沥青路面施工的成本控制来说，应遵循两个原则：合理效益原则和全面性原则。一方面，保证工程的合理经济效益最优，另一方面，保证各类社会资源的合理投入。

4.1 原材料的管理

原材料成本占总成本较大比重，结合混合料的配合比，选取最优原材料，包括沥青、碎石、橡胶颗粒等，进行综合成本控制。对于原材料成本控制，要针对具体项目的设计要求来进行。在满足技术指标要求的前提下，选取产量稳定、运距经济、综合成本较低的原材料。配合比设计应结合工程实际，做好目标配合比、生产配合比及生产配合比的验证工作，通过对比试验确定最佳配合比，减少性能溢出，从而节约成本。

4.2 机械设备管理

路面工程施工需投入大量大型机械设备，施工前应做好机械设备策划，按照机械设备能力、项目的规模、建设工期要求等制定合理的机械设备配置计划，并组织实施。过程中控制好机械设备管、用、养、修、算工作，提高机械设备的完好率和利用率，降低机械设备使用成本；根据施工组织设计合理规划大型设备使用时间，对于大型拌合站、摊铺设备以及压路机等道路施工设备，其使用费用较高，应根据施工顺序进行设备的总用调配，防止设备闲置增加成本。

4.3 施工过程管理

合理优化施工组织设计，做好施工进度规划及过程进度控制，从而使施工有序开展，减少各工序间的时间间隔，确保高效衔接，避免窝工、怠工，造成的“工、料、机”成本浪费；施工过程应严格控制油石比和矿料级配，严控施工质量，确保从拌合、运输、摊铺、碾压、养生各环节不出现返工，以及质量缺陷造成的成本浪费；加强现场标识标牌、周转材料、模板等的日常管理，确保维护、保养到位，合理延长使用寿命、再生利用节约成本。

5 结束语

综上所述，抑冰橡胶颗粒沥青路面不仅可以有效抑冰，同时具有较好的路用性能。应加强提升施工工效、提高工程质量、提高废旧橡胶的回收再利用水平等方面进行深入研究，具有显著的社会效益，值得推广。