废胎胶粉沥青路面实体工程配合比设计及应用研究

李旸

（湖南联智桥隧技术有限公司 湖南长沙 410219）

1 引言

废旧轮胎中的废胎胶粉作为一种新型的道路沥青改性材料，逐渐发挥了其优势，被越来越多的企业运用。我国交通行业复杂，不同区域环境、材料因素等影响也使得橡胶改性沥青技术研究发展具有一定的困难性，因此，结合当前的技术进行不断的研究实践是胶粉改性沥青混合料技术发展的趋势。废旧轮胎胶粉是胶粉改性沥青结合料技术发展的重要选择。一方面减少了废旧轮胎的“黑色”污染，另一方面又通过合适的工艺研究和沥青材料的混合运用，提高了沥青路面的使用性能，因此，废旧轮胎资源二次利用意义重大。废旧轮胎运用到沥青路面具有很强的推广性，但是基于不同废旧轮胎种类和不同技术指标要求，进行废旧轮胎胶粉改性沥青下的技术指标研究和应用变得尤为重要[1～3]。本文即从已有的废旧轮胎胶粉沥青的特点和应用现状出发，借鉴已有的成果，对废旧轮胎胶粉沥青混合料的特性进行分析探索，以及通过合理的试验和分析找出最优的废旧轮胎胶粉沥青结合料的配合比、制备工艺，并进行工程实例的运用，为后期废旧轮胎的工程运用提供指导作用。

2 废胎胶粉沥青路面实体工程配合比设计

2.1 矿料试验结果

碎石主要利用本地材料，矿料的主要规格：A料（15～9.5mm）、B料（9.5～4.75mm）、机制砂（2.36～0mm），矿粉以及机制砂是由沥青拌合站进行加工和生产。矿粉同消石灰在废胎胶粉沥青结合料中的掺配比例为70：30。每种集料的技术指标检测结果都能满足相应的规范的要求。

2.2 初始级配的选择

根据已有的设计和工程经验，采用间断型级配。具体的级配设计步骤如下[4]。

（1）预先设计三种类型级配，三种级配分别位于设计规范的上、中、下的范围以内，具体见表1。

（2）选择6.5%的油石比，通过马歇尔试验的确定相应的体积指标，最终获得所需要的级配类型。

马歇尔体积指标试验结果见表2。

根据表2试验结果可知，级配1的所有的指标都满足相应的规范要求，能够较好的形成沥青混合料的骨架。但是级配2和级配3由于其空隙率相对来说较小，若为形成合适的骨架结构则需要更多的材料进行支撑，才可以让稳定性高一点，通过对比，最终的设计级配采用级配1。

表1 初拟的三种级配

表2 废胎胶粉沥青结合料混合料马歇尔试验结果

（3）最佳沥青用量的确定

对级配1进行马歇尔试验，油石比分别采用5.7%、6.2%、6.5%、6.9%、7.3%，试验结果如表3所示。从表3可知，采用6.5%的油石比进行配合比设计时达到4.5%的空隙率，效果最佳。

表3 不同油石比下马歇尔试验结果

3 废胎胶粉沥青路面实体工程中的应用

3.1 工程概况

某重要路段改扩建路段的合同段为XT-M01，改扩建的路线总长为24km，起止桩号为K0～K24，包含聂冯、吕小寨及泾阳三处互通，设计时速为120km/h，双向八车道。改扩建工程采用5cmAR-AC-13C上面层+7cmAR-AC-20C下面层+12cmATB-25+36cm水泥稳定碎石+20cm水泥石灰稳定土，路面总厚度为80cm。

3.2 废胎胶粉沥青施工

3.2.1 施工流程

废胎胶粉沥青路面施工流程为：制备废胎橡胶沥青→准备待铺路面→运送橡胶沥青混合料→摊铺沥青混合料→碾压橡胶沥青混合料。

3.2.2 废胎胶粉摊铺

废胎胶粉沥青混合料的摊铺在施工过程中应保证一定的施工温度，为保证压实最终的质量，摊铺机在施工过程中的中间停顿时间应控制在3～5min之间。废胎胶粉沥青混合料的摊铺分初压和复压，初压温度在160～170℃，复压温度在 150～160℃。

横向接缝的处理应注意不要在接缝处撒混合料，二是先横向碾压再纵向碾压。路段高速全幅摊铺，采用1台ABG 525的机械，现场采用的实际摊铺速度为1.0m/min，摊铺机夯锤设定为4.5级。采用的松铺系数为1.15。

3.2.3 废胎胶粉碾压

废胎胶粉沥青混合料的初压采用低振幅且高频的双轮振动压路机进行碾压，最终获得较大的压实度。在压路机的轮胎上为了防止粘轮应加洗衣粉水，同时装备可调喷水量的喷水系统，以便尽可能保证温度，减少铺筑过程中的热量损失。初压后胶轮压路机紧随其后碾压，胶轮应涂刷防黏剂，碾压温度控制应符合规范要求。

3.3 废胎胶粉沥青路面检测

3.3.1 构造深度检测

利用铺砂法对废胎胶粉沥青路面进行构造深度的测试，为保证数据的准确性和连续性，进行了三次的连续观测。通过测试结果可知，在大气、温度以及车辆荷载的共同作用下，构造深度的测试结果并没有出现严重且明显的衰减现象，废胎胶粉沥青混合料面层路面使用性能以及铺筑情况良好。

3.3.2 路面摩擦系数检测

路面摩擦系数采用摆式测定仪进行检测，每个测点由5个单点组成，即需同种方法在同一测点处平行测定3次，3个测点均位于轮迹带上，测点间距3～5m。以3次测定结果的平均值作为该测点的代表值（精确到1）。当路面温度为t（℃）时，测得的摆值为BPN必须按式（1）换算成标准温度20℃的摆值BPN20。

式中：BPN20——换算成标准温度20℃时的摆式仪测定值；

BPNt——路面温度t时测得的摆式仪测定值；

△BPN——温度修正值按表4选定。

表4 温度修正取值表

通过对废胎胶粉沥青混合料路面摩擦系数进行检测，检测结果如表5所示。

表5 沥青路面摩擦系数检测结果

试验结果表明废胎胶粉沥青路面摩擦系数满足规范要求，且优于一般的普通沥青路面。

3.3.3 沥青路面渗水系数检测

利用路面渗水仪、水筒及大漏斗、秒表、防水腻子等其他的一些辅助设备进行沥青路面渗水系数的检测。具体检测步骤如下：

准备工作：在准备检测路段上选定5个测点并标定，再对路段进行清扫，保证路面干燥、整洁。将渗水仪置于道路表面的测试点上，并将渗水仪固定。

用漏斗从细管上端以尽快的速度注入试验用有色水，并准备好秒表和记录。当水面达600mm高度（即至溢水小孔）时停止加水。从开始加水到开始读数一般应控制在60s以内。

当水达到预定水位后，即开动秒表，每30s记一次水位高度，直至3min为止。

通过按以上步骤在同一个检测路段选择5个测点测定渗水系数，取其平均值作为检测结果。每1km作为一个检测试验段，每个试验段选取5个点进行检测，结果表明每个试验段都不透水，满足规范要求。

4 结语

本文主要结论如下：

（1）对废胎胶粉沥青混合料路面的实体工程配合比进行了设计，得出4.5%空隙率为最佳沥青用量。

（2）对废胎胶粉沥青混合料路面面层的构造深度、摩擦系数和渗水进行了测定，满足规范要求。