关于RCA改性剂在闪长岩上面层的应用研究

彭塬富 潘莉娜 盘力宁 张凌 黄瑞彬

摘 要：为了进一步改善粤桂跨省高速公路的路用性能与延长高速公路使用寿命，RCA复配双改性沥青添加剂（以下简称RCA）结合玉湛高速（广西玉林至广东湛江）项目地区高温、多雨、重载的实际情况，采用RCA改性剂铺筑沥青路面中上面层，先后进行了室内试验与试验段铺筑。结果表明，RCA改性剂不仅能极大地提升路面质量，还能为道路建设投资节约资金成本，带来巨大的经济效益和社会效益。

关键词：RCA;闪长岩;玉湛高速;高温稳定性;配合比设计;经济效益

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）12-0138-03

0 引言

RCA复配双改性沥青添加剂具有优越的高温稳定性、低温稳定性与水稳定性，在广西、云南、四川、内蒙古、北京、重庆等地均有工程项目使用经验。目前，改性产品市场的传统改性产品（如：SBS改性剂、抗车辙剂、橡胶粉类等改性产品）已难以满足车辆轴载繁杂、车流量剧增、车速提升等现代化交通背景的要求。RCA则可以很好地弥补上述改性产品的抗高温、水损害大、离析严重等缺陷。RCA显著提高沥青道路使用寿命，在拥有优越的力学性能及各项技术指标的基础上，能减少道路的沥青用量，有效的节约了道路的施工、运营、养护等资金成本。

1 工程概况

路线起于玉林至铁山港高速公路玉林南互通，终点在湛江市区与环城高速及海西快线相接，全长约145km。玉湛高速公路（广西段）全长74.75km，项目起于玉林市陆川县马坡镇，止于粤桂两省（区）交界处的博白县文地镇，采用双向4车道高速公路标准建设，设计时速120km。RCA改性沥青路段铺设位置于玉湛高速陆川北互通EK0+300～EK0+400与DK0+129～DK0+320处以及陆川服务区AK0+145～AK0+676与BK0+145～BK0+675处。

2 原材料情况

RCA复配双改性沥青添加剂是以天然沥青为母体，加以广西路冠公司研发纳米高分子材料配制而成的沥青改性剂。RCA在技术上具有优越的耐高温性、水稳定性、耐低温性，能在SBS改性剂的基础上提高10%～15%的使用寿命，经济上能显著降低油石比，节省成本造价[1]。

2.1 耐高温，抗车辙能力强

RCA中天然沥青软化点一般可达到90℃，掺配RCA改性混合料具有优良的高温抗车辙性能，动稳定度较普通沥青混凝土提高8～10倍[2]。

2.2 抗水损能力强

RCA含氮量高，比普通沥青高出几十倍，且以官能团形式存在，使得沥青有很强的浸润性与对自由氧化基的高抵抗性，总体表现为沥青粘度大，抗氧化性增强，抗水损能力更稳定且耐久。

2.3 改性沥青混合料生产方便

RCA属于不流动的颗粒状材料，储存时不易结块。无需与基质沥青预混，采用直投式与骨料拌合和均匀，也无需高温条件下剪切均化、发育、溶胀等加工工序。

集料：该项目采用的闪长岩由玉林市陆川县马坡镇珠砂村晓成石场供应，RCA路段采用规格为0mm～3mm，3mm～6mm，6mm～12mm，12mm～16mm，16mm～18mm，闪长岩为中性侵入岩，暗色矿物质较少，抗压强度为120MPa～150MPa，压碎值为11%，洛杉矶磨耗损失为15%，吸水率为1.5%，该类闪长岩的粗、细集料经试验分析，各项技术指标均能符合各项《公路工程集料试验规程》（JTG-F42-2005）的技术要求。

沥青：本路段采用A级70号普通沥青，沥青所检指标符合JTG F40-2004及设计要求，检测结果如表1所示。

3 配合比设计

按照《公路沥青路面施工技术规范》（TJT03294）要求，对RCA改性沥青混凝土进行目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证。

（1）试验室对各规格闪长岩热料进行筛分，结合各矿料筛分通过百分率（%），计算得出生产配合比为1#∶2#∶3#∶4#∶矿粉=30∶7∶38∶22∶3。

（2）矿料合成级配曲线符合设计级配AC-13上/下限范围，关键孔筛2.36mm，4.75mm通过百分率控制良好。如图1所示。

（3）最佳油石比，试验室按照《公路沥青路面施工技术规范》（TJT03294）要求，油石比参考RCA前期的使用经验，间隔0.4%选取3.4%，3.8%，4.2%油石比进行马歇尔试验，经项目监理工程师批准RCA-AC-13混合料生产配合比为1#∶2#∶3#∶4#∶矿粉=30∶7∶38∶22∶3最佳油石比为3.8%，RCA掺量为1.2%（RCA与混合料总量质量比）。

4 RCA投料拌合与铺筑施工

（1）RCA沥青混合料的拌合生产配备提料机使用，该提料设备采用气压泵送的原理将RCA改性剂输送到拌合站的拌合层。该套提料设备主要由空压机、储存仓、操作平台三大部分组成。泵送效率60kg改性剂需时间10s，输送计量精准，误差范围仅3g～5g，提料机如图2、图3所示。

（2）拌合站型号为西筑SG5000型，采用间歇式生产，每锅生产混合料5t，则按照RCA掺量1.2%计算，每锅混合料需提料机泵送RCA改性剂60kg。现场投料工人按照拌合站控制室发出的投料信号，将25kg包装的RCA破包倒入提料机的入料。RCA经入料口滤网进入提料机储仓，待其拌合层粗细集料称量完毕后，RCA则通过气压管道直接泵送至搅拌层与集料拌合，整个泵送过程仅需10s，投量迅速且准确。

（3）拌合站共有干拌与湿拌两个程序，RCA泵送到拌合层后干拌10s～15s，后喷入热沥青湿拌35s。石料的加热温度控制185℃～195℃，基質沥青加热温度控制150℃～160℃，RCA混合料出料温度控制170℃～180℃，对每车混合料的温度检测并做记录，拌合的沥青混合料均匀一致，无花白料，无结团结块或严重的粗细集料分离现象。

（4）RCA混合料装料时，自卸车前后移动，分堆装料，减少粗集料的离析现象。RCA混合料的运量较拌合能力和摊铺速度有所富余，摊铺机前有3～5辆运料车等候卸料。

（5）摊铺前检查下承层的质量，控制横纵向的平整度与标高，采用两台同型号的摊铺机成梯队作业进行联合摊铺，相邻两幅的摊铺有5cm～15cm左右宽度的摊铺重叠部分，摊铺温度不小于150℃。

（6）RCA混合料碾压采用双钢轮振动压路机+胶轮压路机的机械组合形式，压实顺序是“静压—振动—轮胎—静压”，按照“三压”原则施工。初压：钢轮压路机前进静压，返回弱振一遍;复压：钢轮压路机振动压三遍，轮胎压路机搓揉碾压三遍;终压：钢轮压路机静压收光一遍，直到消除轮迹。

沥青面层碾压过程中应安排专人配3m直尺进行步检，及时处理不平整位置，碾压完成后，再次测量混合料高程，并计算得出松铺系数。碾压时现场进行压实度的跟踪检测，为大面积施工提供参考数据。

（7）横向接缝采用平接缝方式，上面层碾压完成后，采用3m平整度尺检查平整度，不合格部位划线，采用切割机切除。新铺筑层摊铺前，接缝部位洒乳化沥青粘层油。摊铺后，横缝采用先騎缝碾压，再纵向碾压的方式。碾压带的外侧放置供压路机行使的垫木，碾压式压路机位于已压实的混合料上，伸入新铺层的宽度为15cm，然后每压一遍向新铺层移动15cm～20cm直至全部在新铺层上，再纵向碾压。在相邻摊铺层已经成型必须施做冷纵向接缝时，用钢轮压路机骑缝碾压，每碾压一遍向新铺筑层移动15cm～20cm，直至压路机全部位于新铺层之上。

（8）每一段碾压完成以后应立即进行质量检查，压实度检测完毕并合格后，封闭交通禁止任何车辆机械设备停留在已铺筑路面。热拌沥青混合料路面应待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50℃后，方可开放交通。

5 经济性对比

5.1 直接经济效益

RCA改性沥青由于本身含有天然沥青，在相同集料和矿粉拌合下，沥青混合料需要的油石比更少。RCA-AC-13改性沥青混合料的油石比3.8%与SBS改性采用5.1%的油石比降低了15%～25%，使得改性成本大幅度降低，应用前景广阔。

5.2 间接经济效益

RCA采用“干法”改性，无需与基质沥青进行预混，减少了前期沥青的加热环节，其具有节省能源、降低排放等社会功能。丁苯类聚合物、橡胶粉加热过程中则产生大量硫化有毒气体，严重破坏空气环境且影响从业人员身心健康，如环保、安监等执法部门介入则影响工程进度。RCA改性沥青混合料相对于SBS改性沥青，减少了剪切机、均化磨、溶胀发育罐、恒温控温系统等辅助设备的投入。

6 结语

RCA复配双改性沥青添加剂在玉湛高速公路（广西段）与闪长岩的拌合生产施工活动中得到了充分的验证与应用。在不增加施工难度的基础上添加RCA，能够改善基质沥青及混合料的高温稳定性，RCA与岩性一般的闪长岩都有良好的配伍性与裹覆性，能够极大地提升高温、水稳定、耐久等路用技术指标，从而延长高速公路的使用寿命。RCA在经济方面能有效降低路面油石比，节约改性成本，同时能实现节能减排，为道路前期建设、后期管养节省大量资金。故此，RCA能极大地弥补SBS等改性产品的缺陷，在改性产品市场完全可以取代SBS，同时能提高国产沥青在国内公路建设项目的使用地位，减少对昂贵进口沥青的依赖，促进民族沥青工业的发展。

参考文献

[1] 周勇.复配双改性添加剂RCA的运用对降低沥青路面工程造价的研究[J].公路，2017（11）：183-187.

[2] 彭松.复配天然岩改性沥青（RCA）混合料的性能研究与应用[J].市政技术，2017（B06）：50-53.