橡胶沥青混凝土在公路路面修复工程中的应用

王小帅

（张家口路桥建设集团有限公司，河北 张家口 075000）

0 引言

公路使用时由于受到行车荷载、车辆碰撞及天气等因素的影响，一段时间后路面可能出现一些破坏。为了在修复路面的同时提高路面技术等级，可采用重新摊铺路面的方式。橡胶沥青作为当前较新颖的沥青材料，在路面修复中有良好的应用前景。

1 工程概况

某高速公路工程所在地区年均气温相对较高，且降雨充沛，路线总长度约为24.9km，路面结构以沥青混凝土为主，其中，下面层采用AC-25，层厚8cm，中面层采用AC-20，层厚6cm，上面层采用AC-13，层厚4cm。从路线中选取一段待修复且有代表性的路段作为橡胶沥青混合料应用试验段，即K3+000—K3+500。将修复后结构层确定如下：下面层采用RAC-25，层厚7cm；中面层采用RAC-20，层厚5cm；上面层采用RAC-13，层厚4cm。

2 原材料及混合料要求

2.1 橡胶沥青

橡胶沥青在现场进行改性，即采用橡胶粉对基质沥青进行改性，橡胶粉实际掺量按20%控制，生产设备包括反应罐、恒温装置、搅拌装置、泵送装置与控制系统，在整个加工过程中将温度控制在190～218℃范围内，持续加工时间需达到45min以上。完成加工后，橡胶沥青应达到以下质量要求：190℃温度条件下的旋转黏度需达到15～40Pa·s，实测结果为25Pa·s，符合要求；基于环球法的软化点需达到52～74℃，实测结果为62℃，符合要求；25℃温度条件下的针入度需达到40～80（0.1mm），实测结果为57（0.1mm），符合要求；25℃温度条件下的弹性恢复需达到60%以上，实测结果为74%，符合要求[1]。

2.2 矿料与混合料级配

橡胶沥青混合料的矿料以长英质角岩为主，通过三级破碎加工而成，在加工系统中需配备除尘装置，确保加工完成的集料保持洁净和相对粗糙，减少针片状颗粒的实际含量。矿粉主要采用石灰岩通过磨细制得。矿料及矿粉均需通过试验抽检确认能否达到技术规范要求[2]。

2.3 混合料试验

基于以上级配的各混合料需进行马歇尔试验，以确定各项技术指标能否达到要求，橡胶沥青混合料试验结果如表1所示。

表1 橡胶沥青混合料马歇尔试验结果

以上各项技术指标中，RAC-13与RAC-20两种级配的空隙率需保持在4%～6%范围内，RAC-25级配的空隙率需保持在3%～6%范围内，试验结果符合该要求；RAC-13级配的矿料间隙率需大于或等于12+设计空隙率，RAC-20级配的矿料间隙率需大于或等于10+设计空隙率，RAC-25级配的矿料间隙率需大于或等于8+设计空隙率，试验结果符合该要求；RAC-13级配的沥青饱和度需保持在70%～80%范围内，RAC-20与RAC-25两种级配的沥青饱和度需保持在65%～75%范围内，试验结果符合该要求；RAC-13、RAC-20和RAC-25三种级配的稳定度均需大于或等于8.0kN，试验结果符合该要求；RAC-13、RAC-20和RAC-25三种级配的流值均需保持在15～40（0.01mm）范围内，试验结果符合该要求；RAC-13、RAC-20和RAC-25三种级配的残留稳定度均需大于或等于85%，试验结果符合该要求；RAC-13、RAC-20和RAC-25三种级配的冻融劈裂强度应大于或等于80%，试验结果符合该要求；RAC-13、RAC-20和RAC-25三种级配的动稳定度需大于或等于3 000次/mm，试验结果符合该要求；RAC-13、RAC-20和RAC-25三种级配的渗水系数均不能大于120mL/min，试验结果符合该要求；RAC-13、RAC-20和RAC-25三种级配的构造深度需保持在0.8～1.1cm范围内，试验结果符合该要求[3]。经以上试验可知，上述三种混合料级配方案均能达到相关技术标准的要求，可在实际工程中应用。

3 施工工艺

对于橡胶沥青混合料，其生产工艺及施工工艺是否合理可行，决定了拌和与施工的质量。由于橡胶沥青有很高的黏度，在级配当中可以起到一定填充作用，所以其生产及施工工艺都与普通沥青混合料有所不同。

（1）橡胶沥青必须在当天完成生产和使用，在高温条件下的存储时间要控制在24h以内。若有特殊情况，需将温度降低至140～145℃再进行存储，这样能使存储时间增加到3d，当使用这部分橡胶沥青时，需将其温度升高至190℃，并检测其黏度，若黏度未能达到要求，则应加入适量胶粉进行搅拌。虽然橡胶沥青在冷却之后可以重新加热，但要注意重复加热的次数一般不能超过2次。

（2）橡胶沥青并不会对混合料生产造成太大影响，这一点与普通沥青类似，但需要对拌和楼温度予以严格控制。由于橡胶沥青更加黏稠，所以应适当提高生产温度。对橡胶沥青进行加热时，温度需达到200～210℃；混合料出厂时，温度需达到180～200℃。对于搅拌持续时间，总计应达到65s以上，干拌与湿拌的时间分别不能少于10s、55s。

（3）为避免摊铺时混合料热量损失，摊铺速度需达到2～3m/min，且需要在170～180℃的温度条件下施工。对于碾压温度，初压时不能低于165℃，复压时要达到155℃以上，而终压时应达到120℃以上。

对下面层混合料进行摊铺时，采用了如下两种碾压方法：第一种为钢轮+胶轮压路机；第二种为钢轮压路机。采用第一种方法时，初压由12t钢轮压路机进行1遍振压，复压先由钢轮压路机进行3遍振压，再由26t胶轮压路机连续碾压3遍，终压由12t钢轮压路机进行2遍以上静压，直到消除所有轮迹。采用第二种方法时，初压进行2遍振压，复压进行3～5遍连续振压，终压进行2遍以上静压。第一种方法完工后的实测结果为：压实度：当以最大理论密度作为标准时，为93.8%～94.5%，当以马歇尔密度作为标准时，为97.8%～98.7%；渗水系数在54～83mL·min-1范围内，平整度在1.33～1.45mm范围内；第二种方法完工后的实测结果为：压实度：当以最大理论密度作为标准时，为93.4%～94.0%，当以马歇尔密度作为标准时，为97.6%～98.2%；渗水系数在62～89mL/min范围内，平整度在0.95～1.46范围内。从以上结果可知，虽然上述两种方法都能达到要求，但因为橡胶沥青有很大的黏度且用量也比较大，所以由胶轮压路机进行碾压时会有相对严重的黏轮现象，而且碾压温度也比普通沥青高，因此为防止对胶轮压路机造成破坏，建议采用第二种碾压方法。

4 结语

截至目前，该试验段的橡胶沥青混合料路面修复施工完工已有1年的时间，经过1年的通车运营，未产生任何病害，整体状况良好，表明以上施工方法的合理性与可行性，可为这种新型沥青路面的进一步应用奠定良好基础。