胶粉改性沥青技术在公路施工中的应用

张志刚

（山西交控临浮高速公路有限公司，山西临汾041000）

0 引言

在我国公路建设规模不断扩大的背景之下，对于沥青材料的需求量不断增大，沥青路面建设数量日益增多。在沥青路面投入使用一段时间后，会出现一些病害，常见的损坏问题是水损坏、低温开裂等。因此，选择合适的应对措施极为重要，其中选择新型沥青混凝土胶结材料尤为关键。胶粉改性沥青材料在生产的环节，主要的材料是废旧橡胶，通过一系列加工处理后形成质量合格的胶结材料。这种材料在制作时会充分利用废旧橡胶，环境污染问题得到改善，还能减少沥青材料的使用量，所以成本比较低。由此可见，公路施工中应充分利用胶粉改性沥青技术，发挥出先进技术的优势，带动公路领域的发展。

1 公路采用胶粉改性沥青的优势分析

经过大量公路工程的运营经验分析，应用普通沥青混合料建设的公路路面，在投入使用后容易发生车辙、路面开裂等病害问题。胶粉改性沥青材料中，胶粉材料的占比较多，可以实现普通沥青材料的性能改变，提高公路工程的质量水平。基于此，公路采用胶粉改性沥青材料具备如下优势：通过使用废旧材料，降低环境污染，节约材料制造的成本。胶粉改性沥青材料制作时，以废旧轮胎作为主要的制造原材料，将废旧轮胎全面利用，减少环境污染，实现废旧资源的再利用。

2 应用实例

2.1 项目概况

某公路项目建设长度为85km，双向4 车道，路面宽24m，时速为100km，荷载为汽车-超20，挂-120。该项目施工单位经过多方面的考察与分析，总结经验教训，确定选用胶粉沥青材料展开施工，研究分析该材料的应用效果。

2.2 胶粉改性沥青配合比设计

2.2.1 选择粗集料。沥青混合料中粗集料是支撑骨架，在此次工程中选用石灰岩作为粗集料，而细集料则是机制砂制作的。

2.2.2 选择合适级配参数。经过对以往的试验参数以及工程分析，考虑该项目的特点，对该项目的沥青路面胶粉改性沥青进行配合比设计。检测混合料的性能，主要是通过马歇尔试验方式确定，结论可见表1。

表1 配合比的生成级配选取

按照试验结果分析，该项目所确定的配合比参数具备可行性，符合相应规范和标准的要求。此外，此次项目应用胶粉改性沥青材料，高温稳定性、水稳定性等方面的性能达到标准，完全满足公路工程的运行需要，见表2。

表2 基于生产级配下的马歇尔试验结果

3 胶粉改性沥青施工技术

3.1 前期准备

3.1.1 胶粉材料在制作中要进行烘干处理，所以这个阶段应加大力度进行温度管控，无论温度过高还是过低，都会影响材料的性质。温度不足的情况下，会造成胶粉内水分无法蒸发干净，对于胶粉性能产生影响；如果温度较高，则会造成内部的胶粉网状结构损坏，性能也会降低。经过大量的试验，确定胶粉烘干温度最佳为100～110℃。

3.1.2 为了防止加热环节沥青从加热锅内溢出，需要在准备环节就要完成脱水。

3.2 拌制

3.2.1 脱水作业结束后，称取相应质量的基质沥青，加热到180℃，然后加入一定比例的胶粉，加入的同时进行搅拌处理，防止喷溅造成伤人事件。然后开启搅拌机，把沥青与胶粉充分搅拌混合，搅拌阶段应该做好转动速度控制，先慢后快，加强温度控制，以190～220℃位移，不能超过220℃[1-2]。

3.2.2 搅拌环节应做好时间的控制，通常基质沥青的胶粉反应时间在45min 左右，使沥青和胶粉符合溶胀反应，核心颗粒达到完整性标准。

3.2.3 搅拌完成后要进行沥青的再脱水处理，从而防止搅拌环节进入水汽而影响材料的性能。

3.3 胶粉改性沥青路面施工要点

3.3.1 拌和

通过加入胶粉材料，使沥青材料的性能发生改变，形成改性沥青混合料。要想使集料与改性完成后的沥青达到充分搅拌处理，符合质量标准，就应做好如下工作：第一，胶粉改性沥青施工时，材料传输的长度不能太长，可以使用直径较大的管道，并增加设备的功率，在拌和前进行管道预热，以30min 为宜。拌和环节要做好冷料上料速度与材料重量的控制，预防发生不均匀的问题，根据配合比要求配制集料与矿粉，偏差在合理的范围内。第二，拌和时间严格控制，搅拌的时间足够才能满足均匀性要求，没有花白、结团、离析等问题。胶粉的性质较为特殊，如果选择干拌的方法，拌和时间应超过10s，湿拌则在40s 以上。第三，拌和操作中矿料、沥青加热温度必须全面控制，监测温度参数，以确保混合料的温度符合要求，一般来说沥青加热温度在185～195℃之间，矿料为200～210℃之间，混合料的温度不能超过195℃，否则直接作废。第四，搅拌前后要进行筛分试验，检验生产级配参数，查看是否符合设计要求，如果相差较大，则应以筛分数据为准，并做好比例的控制。第五，搅拌合格后的混合料不能贮存使用，如果实在无法使用完，则应做好贮存环境的控制，有保温设备，并且控制贮存时间，以免影响最终施工效果。在整个保温存储的环节，材料温度下降不超过10℃。此次工程项目在施工中，沥青面层结构的施工极为重要，应用厚度为4cm的胶粉改性沥青铺设形成。经过对比后发现，胶粉改性沥青混合料要比传统沥青混合料的性能更加优越，同时也对施工环节要求较高，每个工序的材料温度都要满足要求，具体可见表3。

表3 温度要求

3.3.2 运输

（1）制作完成且验收合格的混合料及时装载运输，对车厢内壁进行清洁处理，达到光滑、平整性要求。装载材料之前，进行表面的涂抹柴油处理，以防止发生黏附车厢内壁的情况。

（2）混合料的运输环节，应用篷布进行保温处理，确保温度降低不会超过规定的要求。混合料装载的环节做好落距的控制，防止发生离析的问题。每次卸载一次后，及时开动车辆，预防出现粗细集料存在的离析问题。运输车辆在行驶的环节，保持均匀、慢速行驶，通常控制在40km/h 左右，如果路况比较差则可以降低车速。

（3）在混合料运输到现场后，直接停在摊铺机车辆前部30cm 的位置上，挂空挡，摊铺机推动前进，然后卸载施工材料。

3.3.3 摊铺

（1）胶粉改性沥青混合料在开始摊铺前，应对下承层结构进行质量检查，各项参数都符合要求后即可开始摊铺作业。在摊铺前进行熨平板的预热处理，温度超过120℃。现场操作中，应把熨平板放置在平整的地面上，预热时间严格控制，不能过长，否则容易出现变形的问题。如果在现场施工中出现混合料拉沟的情况，则表示熨平板的预热温度较高，这时应先停止施工，将温度降低到规定范围内才能继续施工。

（2）摊铺施工保持连续进行，中途不能停顿，摊铺机匀速行驶，不能随意调整摊铺行驶的速度，否则会给摊铺施工的质量和效果造成不利的影响。摊铺施工中，要确保混合料的虚铺厚度符合要求，符合设计方案和工艺标准。

（3）应用汽油清洗摊铺机的环节，采取措施预防油滴洒落在摊铺完成的路面上，如果发现存在油液滴落的情况，则要及时进行废油处理，防止对摊铺层结构造成严重的污染问题。如果不能及时发现，出现废油进入摊铺层结构的情况，则要及时将受到污染的路面挖除掉，然后再填充混合料并夯实处理。

3.3.4 碾压

因为胶粉改性沥青的黏合性较强，所以碾压时间较短，为了保证碾压效率和质量，该项目中的胶轮与钢轮结合料黏度较高。在碾压施工现场，复压环节的碾压遍数应做好控制，以达到碾压质量的标准。在此次工程中，正式施工前选择试验路段进行遍数的检查，经过试验发现，碾压在5 遍时，压实度超过98%。因此，在此次工程中，碾压施工的遍数要求在5 遍以上，各个阶段碾压遍数与要求见表4。

表4 碾压参数

碾压施工主要按照如下程序进行：初压应用13t钢轮压路机进行，以静压方式为主，通常为2 台设备交替进行，轮迹重合1/2 轮宽。复压应用双钢轮压路机与胶轮压路机进行，每种设备是2 台，开启振动功能进行碾压，且保持相邻碾压结构重合1/2 的轮宽。终压环节的目的是去除表面轮迹，达到平整性要求，通常选择应用1 台双钢轮压路机进行，静压施工，达到工程质量标准。

3.3.5 接缝处理

（1）在碾压工作结束后，要立即采取措施处理接缝的部位，保证达到平顺、紧密性要求，不能有任何离析的问题。热接缝现场施工中，上、下层交错为15cm以上，冷接缝则应该达到30～40cm。在接缝部位施工结束后，及时应用长度3m 的直尺进行检查，平整度符合标准要求。

（2）两台摊铺机同时进入现场作业，保持梯队作业方式，纵接缝采用热接缝的施工方式。横向接缝在布置的环节，要及时采取必要的措施处理，接缝达到垂直性要求，并在表面涂抹一层改性沥青材料。接缝再处理的环节，应用压路机保持横向碾压施工，并且压路机停放在压实结束的路面上。碾压开始之后，每次都要向新铺设结构上移动20cm，在全面铺设结束后，对于整个路面进行碾压施工。

3.4 效益分析

在此次工程项目施工完成后进行压实度、渗水、构造深度等方面的检测，发现其各项指标与参数都符合设计方案的要求，所以公路面层结构应用胶粉改性沥青的施工完全可以满足工程的建设标准。

在此次项目中，胶粉改性沥青混合料的成本比SBS 改性沥青每吨减少570 元左右，每吨降低成本约22.8%，这就表示应用胶粉改性沥青混合料的成本是比较低的，尤其是在大型项目中，成本降低的优势更加明显，这是其他材料所不具备的优势。因此，在公路工程中，应用胶粉改性沥青材料进行公路路面施工，经济效益提升明显，同时也具备较高的社会效益、生态环保效益。

4 结语

在公路路面的施工环节，选择应用胶粉改性沥青混合料进行施工，可以有效提升公路工程的路面性能，满足公路交通的通行需要。在此次研究中，选择以实际工程案例展开分析，探讨胶粉改性沥青混合料的施工工艺和特点，同时加强现场施工管理和控制，发现该材料施工后，各项参数都得到提升，而施工成本有很大程度的降低，具备较高的经济效益与社会效益，还能减少环境污染的问题，为我国社会可持续发展做出贡献。