橡胶沥青碎石封层技术应用研究

朱刚

（张家口市公路工程试验检测中心，河北张家口 075000）

1 工程概况

某高速公路工程全长127.15 km，双向6 车道，基层采用石灰稳定土，上面层为AC-13 细粒式密级配沥青混合料。该地区由于长期受冬季低温天气和行车荷载作用，路面出现较多的早期开裂、冻胀等病害，为延长沥青路面的使用寿命，并提高服务性能，本项目拟采用橡胶沥青碎石封层技术对该路面实施养护，该公路路基路面的详细结构设计见表1。

表1 高速公路路面结构层设计

2 工程实践

2.1 原材料性能试验

本项目沥青采用橡胶改性沥青，集料选用硬度高、耐磨性好的玄武岩。橡胶改性沥青的性能远优于基质沥青，且在老化试验之后，橡胶的技术指标变化率较基质沥青更小，各项指标均满足规范要求。石料的检测结果显示，磨光值实测结果为技术指标的50.1%，磨耗损失为规范要求指标的40%，坚固性为规范值的66.7%，表明集料具有较好的坚固耐磨性能。

2.2 橡胶沥青碎石封层性能试验

由于该地区地形条件复杂，山地、丘陵、平原地区气候也不尽相同。本研究主要对碎石封层的低温黏结性能、抗磨耗等性能展开研究。

依据JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中沥青混合料的低温黏结性试验，对本项目中的沥青与碎石的黏结性展开检测，低温黏结性以试验板受冲击后石料被振落的百分率表示[2]。

按照规范要求，需对-18 ℃和25 ℃下的沥青与集料的黏结性检测，检测结果见图1 和图2。

图1 - 18 ℃黏附性检测结果

图2 25 ℃黏附性检测结果

根据如检测结果可知，-18 ℃时碎石的脱落在垂落次数10 次之后逐渐趋于稳定，垂落10 次的时振落百分率为48%；25 ℃时碎石在40 次垂落之前均无掉落，在垂落50 次时，开始有掉落，垂落100 次时，掉落颗粒数仅为3 颗。因此，该橡胶沥青碎石在低温下也具有较好的黏结性，可用于高寒地区的路面养护工作。

2.3 沥青碎石封层施工

养护工作在施工之前应对原道路表面进行清洁，使用人工或者机械的方式将道路表面的尘土、碎石、杂物等清扫干净。同时，做好撒布设备的清理工作，清理储油罐内残油。在原材料撒布之前，将原道路路面的裂缝、坑槽、车辙等病害进行维修处置，以确保路面平整，为沥青碎石封层施工提供基础[3]。

橡胶沥青碎石封层原材料的撒布包括橡胶沥青和碎石的撒布，在撒布起始处应先铺一层牛毛毡，然后进行橡胶沥青的洒布，减少给路面带来的污染。铺撒时，采用同步碎石封层机，根据路面试件情况进行撒布，在损坏面积或裂缝较大处，可以提高橡胶沥青的掺量，以保证黏结性，并根据实际道路宽度，提前计算好撒布量，橡胶沥青洒布量一般控制在2.2 kg/m2，碎石撒布量一般控制在1.8 kg/m2即可，避免造成材料浪费[4]。撒布完橡胶沥青后，进行碎石的铺撒，碎石铺撒时应使碎石铺展机械与橡胶沥青碎石封层之间距离保持一定，确保橡胶沥青与碎石的充分黏结。此外，橡胶沥青碎石封层在施工时车速应保持在2~2.5 km/h 匀速行驶，每次碾压应重叠300 mm 以上。施工过程中具体施工设备如表2 所示。铺撒完成后，要紧接着进行碾压，一般采用胶轮压路机进行碎石封层的碾压，避免将碎石压碎，造成抗滑性和耐磨性的降低，初压时速度控制在约2 km/h，目的是使碎石和沥青初步黏结，之后复压2 遍，碾压轮迹重合300 mm 以上，使沥青和碎石充分黏结，无过多的浮动碎石。

表2 橡胶沥青碎石封层施工设备一览表

2.4 施工质量检测

由于本项目橡胶沥青碎石为道路表面层，为确保发挥良好的路用性能，起到良好的养护效果，本项目对其进行抗滑性和抗渗性进行检测评价。

2.4.1 构造深度质量检测

根据JTG 3450—2019《公路路基路面现场测试规程》，本项目选用铺砂法进行橡胶沥青碎石封层的抗滑性能检测，检测结果见表3。

表3 构造深度检测结果

根据表3 可知，封层前后，沥青路面的构造深度由原来的0.89 提升至0.99，BPN 值由原来的47.6 提升至66.9，抗滑性能得到大幅提升，提高了行车安全性能。

2.4.2 防水性能

防水性能好的沥青路面可以更好地抵抗路面受到水的侵蚀，不易产生早期开裂[5]。橡胶沥青碎石封层可以在碎石表面形成沥青薄膜，从而使沥青路面的抗水侵蚀能力得到提升。本次检测根据规范要求，随机选取桩号，每个横断面选取5 测点，对所选测点进行渗水系数测试，检测结果见表4。

表4 渗水系数检测结果

根据检测结果可得到，封层前沥青路面的最大117 mL/min，经过封层技术施工后，降低至最大20 mL/min，路面防水侵蚀性能得到明显改善。

3 结语

本文结合具体工程，对橡胶沥青碎石封层施工时的材料选取、性能、施工条件和试验路段检测进行分析，结果表明：通过控制原材料质量，以2.2 kg/m2的沥青洒布量、合理的施工组织进行路面养护，可以使道路的抗滑、防水等性能得到大幅提高，起到良好的养护效果。