孙修雷

摘 要：本文主要以我国南方某公路工程为例展开分析，对废胶粉循环利用的材料检测与配合比设计进行了分析，并对实际检测的路用性能及其施工工艺展开论述，以期能够为我国公路工程的发展提供可靠的支持。

关键词：胶粉改性沥青;路面材料;应用研究

中图分类号：U414 文献标识码：A

0 引言

近些年，我国经济的快速发展，同时也推动着交通运输和汽车制造行业的进一步发展，在这样的背景下，废旧轮胎的处理问题就成为了一项社会关注的焦点，在不合理的处理方式下很容易产生环境污染。而利用废胶粉来进行路面改性沥青的设计，不仅能够极大地改善沥青材料的路用性能，同时还兼具十分优良的环境友好性。实践研究显示，在相同的承载力水平下，用掺加废胶粉的沥青材料施工，可以减薄路面设计厚度约40%～50%，且使用寿命也将大大延长，对于行车时的噪声问题也有着较好的改善效果，同时在抗车辙性能上的表现更为优异。总体来看，在沥青路面材料中应用废胶粉，将具有更好的路用性能，具有相当突出的推广价值。

1 工程概况

本文以我国南方某高速公路工程为例进行分析，该项目全长约36.73 km，设计采用双向六车道，其设计速度定为120 km/h，路面总厚度为80 cm，各结构层的具体设计情况为：5 cm厚AR-AC-13C上面层+7 cm厚AR-AC-20C下面层+12 cm厚ATB-25沥青稳定碎石上基层+36 cm厚水泥稳定碎石下基层+20 cm厚水泥石灰稳定土底基层。

2 废胶粉改性沥青材料检测及配合比设计

2.1 原材料检测

沥青：按照施工需求以及相关规范要求，在本项目中用到的沥青材料为掺有20%胶粉的改性沥青，且其各项物理、力学性能均符合行业规范标准。

集料：考虑到工程整体的经济性，集料主要选择工程所在地的碎石，根据其粒径的不同可将集料大致分为四类：A料：10 mm～16 mm;B料：5 mm～10 mm;C料：3 mm～5 mm;机制砂：0 mm～3 mm。对于A、B、C三种集料，需要在实验室内分别进行四种不同规格的筛分，并在筛分后对其物理性质进行检测，检测合格的集料将转运至搅拌站内与废胶粉充分混合，其中矿粉和消石灰的比例一般控制在70：30左右。在搅拌工序结束后应及时安排技术人员对其主要技术指标进行检测。

2.2 配合比设计

依据已有的施工实践经验最终选定为间断型级配。根据相关要求，可采用三条矿料级配，且其可分别与设计所要求的上、中、下限相适应。借助于“贝雷法”以及马歇尔试验可获得油石比为6.5%，将该指标代入到设计中，可以计算得到混合料的空隙率约为4.0%，基本符合规范所指定的要求。

3 废胶粉改性沥青路面材料的路用性能

由上文可以得知，理论上当废胶粉在沥青中的掺加比例为20%时，相較于基质沥青，‌废胶粉改性沥青在低温抗裂、高温稳定方面的表现更加优异。为了进一步验证这一预期要求，本项目采用对照试验的方式比对了AC-13、AR-AC-13和SBS-AC-13三种不同沥青混合料的路用性能。马歇尔试验结果表明，SBS-AC-13的最佳油石比为5.5%，而对于AC-13而言这一指标则为4.8%。下面，将详细探讨这三类沥青混合料的各项路用性能。

3.1 高温稳定性

在该项目所用‌废胶粉改性沥青的高温稳定性检测中，主要以动稳定度作为评价指标，借助车辙试验来测得相应数值。根据要求，分别制备这三类材料的试件，每类材料制作三个，并取三个试件检测结果的平均值作为该材料所对应的试验结果。在对试验数据整理后发现AR-AC-13组的动稳定度指标为3 208次/mm，高于设计规范所要求3 000次/mm的标准，能够用路面施工;而SBS-AC-13组测得的动稳定度指标为3 807次/mm，同样也高于相应2 800次/mm的要求;基质组AC-13测得最终指标为1 046次/mm，大于800次/mm的最低要求。根据这些数据可以明显看出SBS-AC-13组在高温稳定性上的表现是最为优异的，虽然相较之下AR-AC-13组指标略低，但其仍远高于基质组的性能，达到其约3倍的水平。由此可以发现，在沥青混合料中掺加一定量的胶粉，能够显著提升改性沥青材料的高温稳定性，使其在高温环境中仍能维持原有的几何形态不发生软化。

3.2 低温抗裂性

在极寒等低温环境中，沥青材料往往容易发生开裂问题，其主要是由于结构在外界作用下产生了不均匀的内力分布，或由于水渗入到结构内部发生冻胀。长此以往，不仅会损害公路的使用性能，同时也会大大缩短工程的使用寿命。在这样的背景下，本项目决定在低温条件下采用小梁弯曲试验来验证废胶粉对沥青混合料低温抗裂性的影响。试验结果表明，AR-AC-13组的破坏应变约为2 830.1 με;而SBS-AC-13组测得的指标则为2 573.3 με，与规范所要求的下限2 500 με相比，均能够很好地满足要求。比对这两者，可发现AR-AC-13组的破坏应力较SBS-AC-13组更大，这一现象产生的主要原因是废胶粉的掺加对于混合料粘性有着很好的改善效果，并以此来提高其破坏应力水平，并强化其在低温环境下的抗弯拉能力。

4 废胶粉改性沥青路面的施工工艺

4.1 制备胶粉沥青结合料

考虑到施工环境与工程预期的影响，本项目选定“湿法”施工工艺来完成混合料的制备，并以20%的废胶粉掺量作为施工标准。在制备工序全过程中，技术人员应当对各项参数进行严格的监控，使其能够满足规范的相应要求，譬如制备的环境温度应当保持在170℃～180℃的范围内。

4.2 清理路面

在沥青混合料正式开始摊铺工序之前，首先应当对路面展开清洁，清除其上存在的各种杂物，譬如散落的集料，保证其上清洁、干燥。在清洁工作结束之后，还需要在表层均匀喷洒一定量的黏层油，并复核路面结构的各项参数，譬如高程、坡度等，将其与设计方案保持一致。

4.3 运输施工

沥青混合料在运输过程中，应当将其温度保持在一定的范围内，若其温度过低则很有可能会导致其粘结，为此可在运载车辆的顶棚上覆盖篷布，减缓热量散失的速度，同时也应确保车辆在装载之前的清洁。装料应当依照“后-中-前”的顺序进行，防止可能出现的离析问题。

4.4 摊铺施工

为了保证先铺与后铺层之间性质尽可能地接近，保障碾压工序的质量可控，摊铺工序应当尽量保证在同一温度条件下完成。一般来看，摊铺工序的温度以155℃～175℃为最佳，且应确保施工的连续、匀速和慢性，若施工中遇到意外情况，应当缓慢减速至停车，并对快速处理事故完成后续施工，這一间隔时间应当严格把控，并应满足相应规范要求。横向接缝处理是摊铺工序的关键内容，需要技术人员严格管理混合料，严禁其散落到接缝处，一般可将横向摊铺安排在纵向摊铺工序之前进行。本项目采用全幅摊铺进行施工，摊铺速度设定为1 m/min，摊铺设备夯锤定为4.5级，松铺系数为1.15，且可借助钢丝绳来管控摊铺厚度。

4.5 碾压施工

考虑到本项目所用沥青混合料的骨料为间断型级配，与普通沥青混合料相比‌废胶粉改性沥青具有更高的粘结性，因此粗集料的占比就比较大，在选择压路机型号时需要优先考虑更大的吨位，并适当提高碾压作业温度。一般来说，碾压作业可大致分为初压、复压、终压三个步骤，其中初压可将温度维持在152℃～166℃的范围内，并应用两台双钢轮压路机来完成施工，其中压路机的前进过程可进行一遍振动碾压，而后退过程采用一遍静压即可;复压工序也采用两台双钢轮压路机施工，但其应全程采用振动碾压的方式，且碾压次数以3～4遍为宜;作为碾压施工的最后步骤，终压仅可进行2～3静压，以消除轮压痕迹为原则。

5 废胶粉改性沥青路面施工质量检测

5.1 构造深度检测

在构造深度的检测工作中，应用铺砂法来完成，为了提升检测过程的准确性，避免因偶然因素所导致的误差，检测过程采用行车道、超车道、停车道三次检测的方式，其结果如表1所示。由表中结果可知，上部荷载、自然条件对于路面构造深度指标的影响并不显著，且废胶粉改性沥青对于改善工程质量具有较好的效果。

5.2 路面渗水系数检测

对沥青路面的渗水系数展开检测，一般是通过渗水仪及其他辅助设备来完成的，本项目首先根据预设的监测路段确定了五个基本测点，并对检测点附近进行了清理，创造了充足的工作面，在其上安设固定测水仪。本项目取K0—K24作为检测路段，其总长约1 km，其上选择五个不同的测点，检测结果表明该测段内未发现透水问题，满足规范要求。

6 结语

废胶粉是一项生产生活中所产生的附属废品，将其应用在沥青材料中能够显著提升其高温稳定性以及低温抗裂性，表现出突出的应用效果。此外，废胶粉作为一项对环境具有较大污染作用的废料，将其应用于工程建设能够践行“变废为宝”的发展原则。通过实践和研究还可以发现，废胶粉的来源广泛、经济实用，在实践中的应用价值十分突出，因此加大对胶粉改性沥青性能的研究意义重大。

参考文献：

[1]张旭龙，刘涛，吴述祥.废胶粉改性沥青在OGFC-13沥青路面中的应用研究[J].四川建材，2018（7）：13-14+24.

[2]刘涛.废胶粉改性沥青路面施工工艺研究[D].河北工业大学，2014.