市政工程中橡胶沥青路面施工技术研究

时间：2024-04-25

赵俊

山西路桥第六工程有限公司山西晋中 030600

在最近几年中，随着我国社会经济水平、科学技术水平的不断提高，有效推动了我国市政工程行业的不断快速发展，相应地，出现了很多与市政工程相关的新施工工艺与施工技术，其中就包括橡胶沥青。对于橡胶沥青，它是一种新型的混合材料，不但能够对废旧轮胎进行重新利用，而且有助于路面综合性能的提高，有助于路面抗变形性能、抗裂性能的加大，因而被广泛运用在市政道路工程中，在运用橡胶沥青材料过程中，无需投入较多的制作成本与施工成本，同时该橡胶沥青材料还具有比较强的粘黏性与防水性能，进而可以有效改善市政道路路面产生的疲劳裂缝与反射问题，同时有助于市政道路路面稳定性的提高[1]。通过对橡胶沥青混凝土构成材料进行深入分析后可知，橡胶粉具有比较好的弹性，通过利用橡胶沥青路面施工技术，能够对动荷载对路面的冲击作用起到有效缓冲的作用，不但能够有效延长市政道路路面的使用寿命，而且能够有效降低道路噪声与提高行车的舒适度。不过，针对橡胶沥青材料，一定要严格控制掺量，假如掺量偏大，便会极易导致混合料出现松散现象，道路路面更易出现病害问题，产生更多的行车安全隐患问题。所以，施工单位在进行施工过程中，一定要严格控制橡胶沥青混合料的级配与橡胶粉的特性。针对橡胶沥青材料，它具有比较强的抗水损性能、抗变形能力、抗车辙性能、抗老化性能、耐久性等。在市政工程中，随着越来越广泛使用橡胶沥青材料，除了可以有效确保市政道路路面的施工质量以外，还能够有效提高道路路面的工作能力[2]。沥青与橡胶粉是橡胶沥青混合料的主要成分，废旧轮胎是橡胶粉的主要来源，通过使用湿法或者干法，便能够制作出适合的市政道路橡胶沥青材料。橡胶沥青材料属于一种新型的路面结合材料，尽管它具有多种优势特点，但是这种材料也是存在一些不足之处的，导致橡胶沥青路面在建成后使用过程中极易出现路面老化、车辙、龟裂等病害问题，所以在未来发展中，我们需要继续深入研究与不断改进橡胶沥青材料。基于此，本文对市政工程中橡胶沥青路面施工技术进行深入研究，具有重要意义。其中，如图1所示。

图1 橡胶沥青路面示意图

1 橡胶沥青混凝土路面优势分析

随着城市交通量的快速提升，市政道路车辆通行数量呈井喷式增长，由于车辆数量较多，不同荷载车辆行车胎噪叠加后对周边居民的正常生活造成一定的影响，形成不可忽视的城市噪音污染；为了兼顾好市政道路承载性能、降噪性能及绿色低碳性等各方面因素，橡胶沥青混凝土路面被广泛应用到了市政道路领域，并取得了良好的工程应用效果。橡胶沥青混合料属于改性沥青材料之一，由于其加工成本较低，且能够“消化”大量的废旧轮胎材料，一经推广就取得了良好的市场反馈。相较于普通沥青混合料，橡胶沥青混合料具备以下明显优势[3]。

第一，综合成本低廉。橡胶沥青混合料改性材料为废旧橡胶颗粒，将橡胶颗粒加工成小粒径橡胶碎屑，将碎屑添加到沥青基质中持续拌和制成橡胶改性沥青，整个制备过程能够实现完全的工厂化生产，具备极高的成本优势。

第二，良好的工程特性。橡胶沥青混凝土路面能够较强地阻抑路面在长期反复荷载作用下的反射开裂进程，延长沥青混凝土路面的使用年限；橡胶沥青混凝土路面的平整度更高，行车噪音更低，抗滑能力更强，驾驶舒适度和安全性更高；经橡胶颗粒改性的沥青混合料在高温条件下的抗变形刚度更高，能够有效防止路面车辙、鼓包等病害的发生频次。

第三，绿色低碳优势。橡胶改性沥青混合料使用废旧橡胶材料改性，能够“消化”大量的废旧橡胶轮胎，有助于垃圾无害化处治；此外，使用橡胶沥青混凝土铺筑的路面，在同等设计荷载条件下的路面厚度更小，极大地节省了沥青材料的用量，间接控制了沥青混合料加工及铺筑过程中的污染水平。

2 橡胶沥青混凝土路面类型及作用机理分析

在市政道路设计及施工实践中，橡胶沥青混凝土材料主要被应用在道路的应力吸收层或面层结构中；而在道路养护工程中，橡胶沥青混凝土材料还被用在旧有路面的沥青罩面层中。在新建项目中，橡胶沥青常以应力吸收层铺设在沥青面层与半刚性基层之间，主要目的是控制面层的反射开裂，橡胶应力吸收层能够大量吸收下面层传递的应力，实现应力的均匀扩散，同时能够封闭下面层，防止面层雨水下渗；此外，新建项目的应力吸收层和面层可同时使用橡胶沥青混凝土材料，其对应的工程特性更佳。在养护项目中，常用作水泥混凝土路面的“白加黑”改造，常用加铺罩面分为“橡胶沥青面层+橡胶沥青应力吸收层”和“橡胶沥青面层+整平层+橡胶沥青应力吸收层”两种结构层。

橡胶改性沥青混合料之所以具备良好的耐久性、抗裂性、温稳性及抗渗性，主要借助于橡胶屑的改性作用；将废旧橡胶加工成小粒径碎屑，将沥青基质加热至180℃-190℃之间，将橡胶碎屑均匀混入沥青基质中，拌和方式为间歇式搅拌，在高温条件下，橡胶碎屑借助溶胀效应与沥青基质中的轻质组分混合后，生成粘性胶凝材料，胶凝组分极大地提高了橡胶改性沥青混合料的稠度，各项工程力学特性也相应提升。

3 市政橡胶沥青混凝土路面各环节主要施工技术研究

下图2为橡胶沥青混合料拌合投料顺序：

图2 橡胶沥青混合料拌合投料顺序

3.1 市政道路用橡胶沥青混合料拌和技术分析

为了满足市政道路摊铺橡胶沥青混合料的供应量需求，并保证不同批次产品的质量可控，应采用集约化程度更高的厂拌方式，沥青混合料拌和厂建设及运营应满足国家环保、安全生产等要求，且应兼顾混合料运输的便捷性和通畅性，确保拌和完成的橡胶沥青混合料能够第一时间运抵施工现场；拌和厂应增设完备的给排水系统，厂内作业区域及运输道路均应硬化处治，备料应分类码放在原料仓内，并做好防潮和排水。橡胶沥青混合料宜采用间歇式拌和模式，最佳拌和温度应控制在180℃-190℃之间，成料出仓温度应控制在190℃-200℃之间；矿粉拌和仓应加装振动设备，以防止矿粉拌和过程中出现原料“拱起”问题，为了满足生产环保要求，厂拌设备应安装粉尘二次收集设备，一方面能够满足拌和除尘要求，另一方面可以实现粉尘的二次回收和再利用。

3.2 市政道路用橡胶沥青混合料摊铺技术分析

橡胶沥青混凝土现场摊铺作业是整个施工过程中的关键环节，直接关系到后期沥青混凝土路面的承载性能及可持续服役年限；橡胶沥青混合料摊铺作业应选用具备加热功能的沥青摊铺机械，避免混合料摊铺过程中出现热耗散问题，摊铺机械熨平板应具备温度维持功能，以保证整个摊铺作业过程中的温度能够始终保持在合理水平内，摊铺机在正式作业前应提前预热至指定温度；为了控制沥青混凝土摊铺厚度，保证摊铺标段内的路面厚度均匀，经运输车辆倾倒到摊铺机料斗内的混合料应及时、连续地输送至分料仓内，保证混合料布料的均匀性和平整性；单个摊铺作业标段内应连续摊铺，中途不能无故中断，现场应加强沥青混合料运输车辆的调度，保证供料、出料的连续性；摊铺作业的外环境适宜温度应介于12℃-18℃之间，在大面积摊铺前应先选择多个试验段，以对比调试出最佳的松铺系数[4]。

3.3 市政道路用橡胶沥青混合料压实技术分析

除了橡胶沥青混凝土的摊铺作业外，混凝土压实施工对整个路面的施工质量也有至关重要的作用，如果橡胶沥青混凝土压实度不足，在后期车辆荷载作用过程中容易引发应力集中问题，从而加重了路面局部的承载负担，在长期疲劳荷载作用下必然出现开裂、不均匀沉陷、鼓包等各种病害；压实施工前应根据路面厚度和宽度制定相应的压实机械选用方案，选择合适的机型及吨位，做好振动压实和静压实的组合设计，保证压实质量；单个压实标段内机械应连续推进，推进速率宜控制在180m/h-300m/h范围内，行进速率一旦确定应保持匀速前进，中途不能随意切换速率，原则上初压速率应小于复压和终压速率，且胶轮压实机械行进速率宜大于钢轮压实机械，横向压实面的有效搭接长度不能小于500mm；压实施工环节应紧随摊铺施工环节，摊铺作业也应严格控制作业温度，橡胶改性沥青混合料的初压实温度宜在160℃±5℃条件内进行，复压实作业温度较初压实低20℃，终压实作业温度则较初压实低65℃。压实工况分为初压、复压及终压三个环节，三个环节的压实工况详见下表1所示：

表1 三个环节的压实工况

3.4 市政道路用橡胶沥青混合料养生技术分析

橡胶改性沥青混合料摊铺及压实施工完成后，为了保证沥青混凝土路面的强度、刚度等力学参数能够达到设计要求，摊铺施工完成后需立即开展路面养生作业；对于沥青混凝土路面而言，常规的养生方式就是遮盖养护，将潮湿草帘及时覆盖在平整后的沥青混凝土路面表面，以控制路面水分蒸发速率，从而抑制干缩开裂病害的层程度；橡胶改性沥青混凝土路面养生周期不能低于14d，通常情况下，养生周期应控制在14d-21d范围内，且在路面养生周期内，应持续向路面喷水，始终保持路面覆盖物湿润。