ARHM-25 橡胶改性沥青混合料施工工艺

吴定知

（广东冠粤路桥有限公司，广州 511400）

1 引言

在社会经济高速发展的今天，交通运输业及汽车工业也得到快速发展，但同时许多问题也逐渐凸显。例如，废旧轮胎材料淘汰后而无法再次利用等问题。在通过许多专家不断研究后发现，将废旧轮胎研磨成粉后掺入路面工程沥青材料中，能有效改善沥青材料性能，使高速公路整体施工质量得到大幅度提升。

2 工程概况

高速公路某路段起点与终点地标分别为K70+146、K88+314，路段总长为18 km，最高时速设计为120 km/h，公路采用了单向四车道设计。工程的下面层结构由ARHM-25 橡胶改性沥青混合料构成，设计人员通过综合考虑在总标段中选用了K79+000～K79+430.4 段（整体式）右侧作为实验路段。在该路段中，设计人员将下面层的橡胶改性沥青混合料设计为12 cm，半幅宽度则为18.80 m。

3 路用性能研究

3.1 高温性能

以JTG E20—2011 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》为依据，将橡胶改性沥青混合料构成的车辙板作为标准试件，试件尺寸为30 cm×30 cm×5 cm，将车辙板样品置于车辙实验仪内，并将温度设置为60 ℃，保存时间控制在5 h 以上，通过高温实验从而判断橡胶改性沥青混合料在高温下的稳定性，实验数据如图1 所示。

图1 沥青混合料高温稳定性数值对比

从图1 中可知，橡胶改性沥青混合料的动稳定度为1 980 mm/次，而基质沥青混合料的动稳定度不足1 500 mm/次，前者动稳定度要比后者高32%左右，由此表明在基质沥青混合料中加入废旧橡胶颗粒，能有效提高其高温稳定性。

3.2 低温性能

以JTG E20—2011 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》为依据，将采用橡胶改性沥青混合料制备而成的车辙板放置24 h 后，切割成规格为40 mm×40 mm×250 mm 的小样，然后将小样置于-10℃的保温箱内，静置3 h 后，再利用万能试验机来对小样实施弯曲检测，并将加载速率设置为50 mm/min，通过实验后其最大弯拉应变值如图2 所示。

图2 沥青混合料低温稳定性数值对比

从图2 中可知，在基质沥青混合料中加入废旧橡胶粉，其低温性能会大大提升，基质沥青混合料的最大弯拉应变也提高约310 με。由此表明在沥青混合料中掺入废旧橡胶粉，其在低温环境中抗裂性能得到优化[1-2]。

3.3 水稳性能

以JTG E20—2011 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》为依据，分别制作基质沥青混合料与橡胶改性沥青混合料材质的马歇尔样品，然后将两种材质的马歇尔样品置于冻融循环的环境中，从而判断出两者的稳定度，将两种材料最终残留程度和冻融劈裂强度条件下的最大弯拉应变结果展开对比分析，分析结果表明，基质沥青混合料的残留与冻融劈裂强度最大弯拉应变值要低于改性橡胶沥青混合料，残留强度与冻融劈裂强度最大弯拉应变值分别低5.7%与7.1%。以此可判断在沥青混合料中掺入橡胶颗粒能使材料水稳定性能大幅度上升。

4 施工技术

4.1 橡胶沥青拌和与温度控制

由于橡胶沥青对外在温度要求较高，因此，在材料制备时需合理控制沥青加热温度，如温度控制不合理，就会影响混合料产能。同时在摊铺碾压环节，对混合料的压实度与轮迹消除也起着重要的作用。为此，在沥青混合料拌和制备前，工作人员首先要进行数次拌和实验，并结合实验数据来对拌和设备的上料速度、工作温度、生产能力做出合理分析进而得出拌和比。工程施工时，工作人员首先要根据设计人员制定的配合比进行生产，并确保每盘生产时间要大于50 s，具体包含干拌、湿拌等工序。在混合料制备时，需安排专人对混合料的拌和质量进行严密监控，保证混合料不会产生成团、成块以及材料拌和不充分等问题。拌和时橡胶改性沥青加热温度、矿料加热温度及混合料出厂温度则分别控制在175～185 ℃、185～195 ℃、180～190 ℃[3]。

4.2 沥青混合料运输

1）材料装载前，首先需对装载车厢内部进行清理，并将食用油和水拌和，然后将其涂抹在箱体内侧以及其底部，这样能防止沥青混合料与箱体内部出现粘连。

2）沥青混合料要采用“移动式”方式进行装载，过程中车辆需根据实际情况进行前后移动，遵循前、后、中、前、后多次装料的方式作业。材料装载高度需控制在平装状态，杜绝材料呈现塔型而出现堆高离析等问题。

4.3 摊铺控制要点

在路面工程施工时，路面摊铺是极其关键的环节。施工期间，橡胶沥青一般应用于细粒式混合料中，同时沥青混合料粒径要控制在19 mm 内。该工程路段采用的是ARHM-25 的结构形式，级配形式为间断级配，并且混合料的粒径较大（31.5 mm），因此，施工过程中极容易出现混合料离析等问题。摊铺机行进速度与熨平板的工作温度和路面工程平整度有直接关系，混合料最初压实度是否合格取决于夯锤振动频率。该路段摊铺期间运用了多台摊铺机采用梯队联合作业方式进行施工，在具体作业环节需遵循下述要点。

1）摊铺设备到达指定位置后，预热熨平板直至温度达到130 ℃。首先在前方位置将离路面中线方位较近的摊铺机设置其中，并在摊铺机右侧安装钢丝，然后安装横向坡度计便于对路面层的横向坡度进行控制。为了能实现对高程实施控制，其右侧会在摊铺完成的路面上采用滑雪方式进行作业。接缝位置要运用斜接缝方式操作以防止接缝痕迹出现。2 台以上设备同步作业时，要合理控制纵向搭接宽度以及设备之间的前后间距。

2）正式摊铺期间，料斗中的混合料不能过多或者过少，一般要超出料斗容量的2/3。混合料输送至螺旋料斗时，其高度要大于总容量的2/3，这样才能防止漏铺、离析等情况发生。施工过程中摊铺机的启动时速设置在0.5～1.0 m/min。摊铺时速、设备频率分别设置为1.5 m/min、30%。为了减少混合料粘连问题出现，应尽量降低料斗回收频率。施工过程中一旦发现混合料存在凝固现象要及时将其清理干净。

3）熨平板宽度及螺旋叶片数量需根据路面宽度设置，侧挡板与螺旋尾部要保持30 cm 距离，螺旋尾部和反向叶片之间要保持相连状态，以此来降低边部位置离析问题出现[4]。

4.4 混合料的碾压成型

橡胶材料的体积通常难以实现压缩，这基于材料本身具备充分弹性所致。由于胶粉颗粒是废旧轮胎橡胶粉改性沥青的重要成分，由相关人员研究分析可知，通过间断级配能有效增加容积，随着容积的增大，胶粉弹性碾压会降低。由于温度对橡胶沥青的影响大，故而碾压作业环节其温度降低时混合料成型空隙概率就会加大，导致混合料碾压弹性提高。基为此，在该路段实验环节，工作人员根据橡胶沥青混合料的碾压弹性和温度敏感度的特性，对施工设备进行合理配置。碾压过程中，需遵循“灵活连贯、高频率低振幅、水量小”的原则。初压与复压都应紧随在摊铺机后部，终压则应在复压后面。初压时外部环境温度需保持在高温状态，此时，混合料变形概率会大幅度下降，其表面会及时得以封闭，从而降低热损失量。初压在前，复压在后，碾压过程中要注意双钢轮、胶轮压路设备步伐一致，而且作业时不能无故停止，要保持持续连贯。初压时碾压总长要控制在30～40 m，这样才能确保在高温状态下混合料密度达标。终压则需应用双钢轮压路机，并采用胶轮开展静压收光作业。边部碾压时需对边部充分碾压使其压实度达标，具体可采用以下方法操作。

1）初压阶段需使用的压路设备为14 T 双钢轮压路机，碾压时运用前静后振方案，压路机行进速度要控制在2～3 km/h，温度＞165 ℃。

2）复压环节需运用多台双钢轮压路机与胶轮压路机。作业环节压路机需采用高频低振幅方式操作，碾压速度控制在3～5 km/h，碾压温度＞150 ℃。

3）终压时采用13T 双钢轮压路机，先利用双钢轮进行收面作业，直至路面轮迹消除，碾压速度为3～6 km/h，温度＞120 ℃。

4.5 质量检测

当路面工程橡胶改性沥青混合料路面施工完成后，需对路面平整度、压实度实施检测。进行平整度与压实度检测时，检测人员分别采用3 m 直尺检测与钻芯取样技术，该路面工程检测时在路段选取了多个检测点，并对各点实施多次检测最终取其平均值，实际检测数据如表1 所示。

表1 橡胶改性乳化沥青混合料路面平整度及压实度检测数据

从表1 可知，该路段沥青混合料路面平整度检测平均值小于5 mm，说明其平整度达标。但压实度检测平均值超过98%，说明压实度未达到施工设计标准。

5 结语

高速公路橡胶粉主要由橡胶改性粉通过合理配制充分拌和形成，进而衍变成较为新型的混合料材料。目前，橡胶粉属于易提取且相对环保的材料。为此，在国内路面工程的施工过程中，公路橡胶粉改性混合料技术得到广泛应用，同时其生态环保的优势也得到了业内人士的一致认同。本文根据实际工程案例，对ARHM-25 橡胶改性沥青混合料技术进行分析，为公路后期使用的安全性和稳定性奠定基础。