胶粉改性沥青技术在公路施工中的应用

喇文君

（京尚高速公路张家口管理处，河北 张家口 075000）

1 引言

随着公路大规模建设，沥青需求量猛增，但沥青路面在早期较易出现各种路面破损问题，如水损害、低温开裂等，因此，寻求新型沥青混凝土的胶结材料具有必要性。胶粉改性沥青是通过以废旧橡胶作为原材料，通过加工处理后与沥青混合形成新的胶结材料[1]。其不仅充分利用了废旧橡胶，减少了环境污染，还可以减少沥青用量，节省成本。显然，胶粉改性沥青在公路工程中的应用具有研究意义。

2 公路采用胶粉改性沥青的优势分析

众多公路运营情况表明，公路采用普通沥青材料较易出现各种缺陷，如产生车辙、冬天路面开裂等路面损害问题。胶粉改性沥青通过在沥青中掺入胶粉材料，对普通沥青进行改性，从而有效改善了沥青性能。因此，胶粉改性沥青与普通沥青材料相比，具有较多优势。

1）利用废旧材料，减少环境污染，节省材料成本。胶粉改性沥青是采用废旧橡胶作为原材料之一，废旧橡胶来源于废旧轮胎。通过回收利用废旧轮胎，不仅可以变废为宝，还可以减少环境污染。另外，由于采用胶粉材料代替了部分沥青材料，因此，可以减少沥青用量，从而节省材料成本[2]。

2）胶粉改性沥青性能优越。掺入胶粉后沥青性能得到有效改善，主要体现在沥青软化点提高、针入度降低等方面，从而改善了沥青材料对温度的敏感度，可以防止路面出现“冬天开裂、夏天流淌”现象。

3）其他优越性。采用胶粉改性沥青可降低噪声，提高沥青路面的耐疲劳性能等。

3 应用实例

3.1 项目概况

某公路工程长度约85 km，道路设计为双向4 车道，路面设计宽度为24 m，道路设计时速为100 km，路面设计荷载为汽车-超20，挂-120。结合该省胶粉沥青的推广应用力度，经研究决定，对该公路路面采用胶粉改性沥青技术。

3.2 胶粉改性沥青配合比设计

1）粗细集料选取。集料作为构成沥青混合料的骨架材料，本项目所采用粗集料为石灰岩碎石，细集料则选用机制砂。

2）合成级配选取。结合相关试验结果和工程经验，针对本公路项目的特点，设计本公路路面面层胶粉改性沥青的生产配合比。本项目优选的合成级配如表1 所示，相应级配曲线如图1 所示。对该配合比下的胶粉改性沥青混合料进行马歇尔试验，试验结果见表2。

图1 选取的生成级配曲线

表1 配合比的生成级配选取

表2 基于生产级配下的马歇尔试验结果

根据试验结果表明，本项目所选取的配合比是可行的，满足相关规范要求；另外，本项目所选用的胶粉改性沥青混合料，其高低温性能和水稳定性能均满足沥青混合料的相关技术要求，具有良好的路用性能指标，可应用于本项目施工中。

3.3 胶粉改性沥青施工技术

1）混合料施工温度要求。本项目沥青路面面层采用4 cm厚度的胶粉改性沥青混合料。与普通沥青混合料相比，胶粉改性沥青混合料对各施工环节的施工温度均有严格的要求[3]。根据相关试验结果以及工程实践效果，笔者总结了胶粉改性沥青混合料各施工环节温度要求，见表3。

表3 胶粉改性沥青混合料各施工环节的温度要求

2）混合料拌和施工。胶粉改性沥青混合料与普通沥青混合料相比，其黏度高，因此，在混合料摊铺前期应采取试拌以确定合适的拌和时间。本项目要求每盘混合料的干拌和湿拌时间应分别不小于10 s 和40 s。

3）混合料泵送要求。鉴于胶粉改性沥青混合料黏度较大，因此，该类型混合料泵送难度较大，本项目所采用的沥青输送泵电机功率为15 kW，沥青喷洒泵电机的功率为22 kW。

4）混合料摊铺施工。摊铺前先把熨平板预热，要求预热后的温度应≥100 ℃。同时，在摊铺前需确定松铺系数，松铺厚度等于压实厚度×松铺系数。根据前期测试结果，本工程混合料松铺系数取1.2，因此，松铺厚度为40×1.2=48 cm。沥青混合料摊铺应当连续不间断施工，摊铺速度适宜控制在2~4 m/min。本工程摊铺速度选择2.5 m/min，同时为了确保混合料的有效衔接，采用2 台摊铺机，幅间有不少于5~10 cm 的重叠宽度[4]。摊铺施工过程中还需检测混合料的温度，确保混合料在摊铺要求的温度下施工，本工程胶粉改性沥青混合料摊铺施工的温度要求不低于175 ℃。

5）混合料碾压施工。鉴于胶粉改性沥青混合料黏度较大，因此，可碾压时间有限，为了提高碾压效率，本工程采用胶轮和钢轮相结合的形式进行碾压施工。在混合料碾压施工环节，复压阶段的碾压遍数决定着混合料的压实效果。本项目选取试验段对碾压遍数进行试验研究。试验结果表明，当碾压遍数达到5 遍时，混合料压实度达到98%以上。最终确定本项目复压阶段的碾压遍数不少于5 遍，各碾压阶段的碾压遍数以及相关要求见表4。

表4 胶粉改性沥青混合料碾压方案

整个碾压过程分为3 个阶段，分别为初压、复压以及终压[5]。初压采用2 台13 t 的双钢轮压路机采取静压过去微振返回方式进行碾压1 遍，轮迹重叠1/2。接着进行复压阶段，采用2 台双钢轮振动压路机和2 台30 t 的胶轮压路机进行组合碾压处理；碾压过程中钢轮压路机在前，胶轮压路机跟随其后，轮迹重叠1/2。复压完成后，可进行终压阶段。该阶段的主要目的是消除前两个碾压阶段所产生的轮迹。该阶段通过采用1台双钢轮压路机进行最后1 遍静压处理，要求轮迹重叠10 cm。

3.4 效益分析

1）施工效果分析。本公路工程施工完成后，对路面压实度、渗水和构造深度进行相关检测，检测结果表明本工程路面施工质量均满足要求，公路面层采用胶粉改性沥青达到预期良好效果。

2）经济效益分析。本公路面层采用胶粉改性沥青混合料，该混合料通过掺入废轮胎胶粉代替部分沥青用量。废旧轮胎价格便宜，而且回收利用废旧轮胎还可以减少环境污染。本工程对比了胶粉改性沥青和SBS 改性沥青成本，从比较结果来看，胶粉改性沥青比SBS 改性沥青每吨省约570 元，每吨混合料成本降低约22.8%，表明胶粉改性沥青具有较好的经济效益。因此，公路面层采用胶粉改性沥青路面与SBS 改性沥青相比，具有显著的经济和社会效益。

4 结语

公路路面采用胶粉改性沥青混合料可满足路面相关性能要求。本文系统地介绍了公路路面采用胶粉改性沥青混合料的可行性，同时结合实际工程案例，提出胶粉改性沥青混合料的配合比设计，总结该工程胶粉改性沥青混合料的相关施工技术要求，结合实际工程案例应用得到了以下结论：

1）设计出本公路路面面层胶粉改性沥青的生产配合比，根据试验结果表明，本项目所选用的胶粉改性沥青混合料配合比是可行的，满足相关规范要求，具有良好的路用性能指标，可应用于本项目施工中。

2）公路面层采用胶粉改性沥青路面与SBS 改性沥青相比，每吨混合料的成本大约可以降低22.8%，具有显著的经济和社会效益。