橡膠瀝青在“春城第一大道——北京路”上的應(yīng)用
陳子源，昆明市政工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司
摘要：作為一種新型的理想環(huán)保型道路建筑材料，橡膠瀝青具有高溫穩(wěn)定性、低溫柔韌性、抗老化性、抗疲勞性、抗水損壞性等性能，目前主要應(yīng)用于道路結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力吸收層和表面層中。因橡膠瀝青在我國(guó)用于鋪筑路面目前在處于起步階段，雖鋪筑了不少試驗(yàn)路段，但還未行成大規(guī)模生產(chǎn)，國(guó)家還沒(méi)有相關(guān)施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。筆者結(jié)合橡膠瀝青在北京路上的應(yīng)用對(duì)橡膠瀝青的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：橡膠瀝青基本特點(diǎn) 應(yīng)力吸表面層，影響性能因素、在市政道路上的應(yīng)用
0引言
北京路位于昆明市主城區(qū)，是昆明城市“三橫、四縱”主干道路網(wǎng)中最重要的一條南北向主干道為新昆明城市建設(shè)、發(fā)展的重要窗口，同時(shí)是連接主城核心區(qū)與北市區(qū)的主要道路之一。因2010年起地鐵建設(shè)施工對(duì)路面造成嚴(yán)重的損壞，路面恢復(fù)勢(shì)在必行，且隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)資源的節(jié)約和環(huán)境的保護(hù)已被越來(lái)越多的人所看重，針對(duì)橡膠瀝青的優(yōu)點(diǎn)，及北京路大部分路面只進(jìn)行路面罩面的現(xiàn)狀，經(jīng)昆明市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局決定以北京路作為橡膠瀝青的實(shí)驗(yàn)路段，驗(yàn)證橡膠瀝青的優(yōu)點(diǎn)從而面向全昆明市推廣。
1橡膠瀝青概述
橡膠瀝青是先將廢舊輪胎原質(zhì)加工成為橡膠粉粒，再按一定的粗細(xì)級(jí)配比例進(jìn)行組合，同時(shí)添加多種高聚合物改性劑，并在充分拌合的高溫條件下（180℃以上），與基質(zhì)瀝青充分熔脹反應(yīng)，最后得到反應(yīng)物就是具有高溫穩(wěn)定性、低溫柔韌性、抗老化性、抗疲勞性、抗水損壞性等性能的改性橡膠瀝青，其主要應(yīng)用于道路結(jié)構(gòu)層中的上面層和應(yīng)力吸收層中，而大量的使用廢舊輪胎，既節(jié)約了能源，也有利于環(huán)保。
2橡膠瀝青的主要特點(diǎn)：
優(yōu)異的抗疲勞性提高路面的耐久性能；
開(kāi)級(jí)配或間斷級(jí)配橡膠瀝青路面防滑功能高、減少雨天行車(chē)濺水、改善視野、降低噪音，大大提高路面行車(chē)安全和舒適性；
由于橡膠瀝青降低了瀝青加溫的溫度，不但可有效節(jié)約拌和成本，同時(shí)防止瀝青的高溫老化，防止接近閃點(diǎn)帶來(lái)的不安全因素；
由于量高、彈性好，提高了路面對(duì)疲勞裂縫、反射裂縫的抵抗能力；
較強(qiáng)的低溫柔韌性減輕了路面的溫度敏感性；
因?yàn)槟z結(jié)料含量高、油膜厚以及輪胎中含有抗氧化劑，故提高了道路抗老化、抗氧化能力；
優(yōu)異的抗車(chē)轍永久變形能力；
由于道路的耐久性得到提高，使得道路的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用顯著降低；
大量使用廢舊輪胎，既節(jié)約了能源，也有利于環(huán)境保護(hù)；
橡膠中的炭黑能夠使路面黑色長(zhǎng)期保存，與標(biāo)線的對(duì)比度高，提高了道路的安全性；
橡膠瀝青用于瀝青混合料時(shí)，由于施工厚度薄，施工迅速，縮短了施工時(shí)間。
3橡膠瀝青瀝青的應(yīng)用范圍
罩面工程
當(dāng)今，國(guó)際上公認(rèn)的最佳防反射裂縫的有效方案就是在銑刨、填縫、整治調(diào)平后的路面上鋪上橡膠應(yīng)力吸收層，正是利用橡膠瀝青所具有的粘接性能，使得現(xiàn)狀路面與加鋪層之間的粘接性加強(qiáng)，與此同時(shí)，大量的橡膠瀝青與一顆顆碎石粒進(jìn)行強(qiáng)力的粘合的，得到厚約1cm的彈性防裂層，進(jìn)而阻止了底部路面的一些裂縫向上傳播，而橡膠瀝青中含量高、彈性好的膠結(jié)材料，使得路面的抗裂縫能力及抗疲勞裂縫能力加強(qiáng)，并提供粘接、防水和填縫的作用
應(yīng)用于路面防水
在路面的應(yīng)力吸收層鋪上大量的橡膠瀝青會(huì)形成約3mm的瀝青膜，在雨天會(huì)阻止雨水的向下滲透，進(jìn)而保護(hù)路面基層，再者，在應(yīng)力層上面鋪設(shè)大量的瀝青混合料，正是橡膠瀝青用于瀝青混合料的作用水分不能向下滲透。由于施工厚度薄，施工迅速，進(jìn)而縮短了施工時(shí)間，同時(shí)這些材料將與瀝青發(fā)生二次融化，然后通過(guò)瀝青灑布車(chē)、碎石攤鋪車(chē)、膠輪壓路機(jī)等對(duì)路面壓實(shí)后將混合材料充分壓實(shí)到底部的縫隙中，從而阻止了水分的向下滲透。
應(yīng)用于城市道路
由于瀝青中均勻分布著輪胎橡膠粉，而汽車(chē)形式過(guò)程中，輪胎與高彈性的橡膠粉直接接觸，他們屬于同種材料，并能夠吸收輪胎的震動(dòng)沖擊，因此有效的降低了輪胎與路面間的震動(dòng)噪聲。
用于大型城市主干道
目前我國(guó)最常見(jiàn)的路面損壞類(lèi)型就是過(guò)大車(chē)轍，第一是城市主干道的過(guò)大交通量，第二是城市道路的特殊性所致——車(chē)輛需頻繁停車(chē)與起步加大了瀝青的沖擊，第三是城市需要發(fā)展建設(shè)過(guò)程中難免會(huì)有超重大貨車(chē)及超高超長(zhǎng)公交等大荷載車(chē)輛行駛，第四是昆明所處高原的特性，陽(yáng)光充足、直射瀝青路面時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大，使得昆明地區(qū)道路路表溫度過(guò)高。而橡膠瀝青的高穩(wěn)定性及高彈性，可以有效緩解這些因素帶來(lái)的影響。
4橡膠瀝青在北京中的應(yīng)用
針對(duì)北京路的特性第一是大面積只做罩面處理，第二是昆明雨季降雨量較大，第三是北京路為昆明市南北向的主要通道交通任務(wù)繁重，第四是昆明的氣候特點(diǎn)，以上特點(diǎn)注定北京路需要橡膠瀝青這樣的有針對(duì)性的新型建筑材料。
初步設(shè)計(jì)階段筆者提出兩種方案：在滿足重載交通的要求下，方案一是在原路面上加鋪4cm AC-13（SBS改性）+8cmAC-25C粗粒瀝青混凝土，綜合單價(jià)為154元/平米；方案二是是在原水泥混凝土路面上加鋪5cmRAC-13橡膠瀝青混凝土+1cm橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，綜合單價(jià)為126元/平米。
最終根據(jù)橡膠瀝青的優(yōu)點(diǎn)及北京路的特點(diǎn)經(jīng)專(zhuān)家論證北京路采取橡膠瀝青。
北京路罩面路段采用的路面結(jié)構(gòu)層為4cmRAC-13橡膠瀝青混凝土+1cm橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，并要求動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到4000以上，凍融劈裂值達(dá)到80以上。
針對(duì)橡膠瀝青面層設(shè)計(jì)過(guò)程中提出橡膠瀝青的指標(biāo)要求如下：
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檢測(cè)項(xiàng)目
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技術(shù)指標(biāo)
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粘度，177℃ ，（Pa.S）
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1.5~4.0
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針入度(25℃,100g,5s),(0.1mm)
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≥25
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軟化點(diǎn)(℃)
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≥54
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彈性恢復(fù)，25℃（%）
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≥60
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為滿足上述指標(biāo)要求筆者從性能影響因素及生產(chǎn)工藝上提出了要求：
性能影響因素——材料橡膠粉在瀝青中所起作用既有物理作用也有化學(xué)作用，反應(yīng)機(jī)理比較復(fù)雜，對(duì)橡膠瀝青的性能影響因素也比較多，推薦膠粉粒徑范圍為0.15～0.60mm，摻量采用18%～20%時(shí)，需對(duì)橡膠粉進(jìn)行微波輻射的表面活化處理，能提高橡膠粉和瀝青之間的界面粘合力。 基質(zhì)瀝青品主要采用90號(hào)號(hào)瀝青?！ ?/span>
性能影響因素——生產(chǎn)工藝為了保證橡膠瀝青的基本質(zhì)量，一是要求在20s之內(nèi)使基質(zhì)瀝青所處的升溫系統(tǒng)能夠從160℃上升到190℃，二是對(duì)于膠粉和升溫后的基質(zhì)瀝青配比必須精確，之后將其同時(shí)送入每分鐘轉(zhuǎn)速為3500rpm的高速剪切攪拌系統(tǒng)中，三是將經(jīng)過(guò)高速剪切預(yù)拌的橡膠瀝青全部輸送到溶脹反應(yīng)系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中必須配備快速升溫系統(tǒng)，禁止使用豎式進(jìn)行攪拌。四是對(duì)于已經(jīng)完成生產(chǎn)的橡膠瀝青必須直接將其供應(yīng)到攪拌器中，從而避免橡膠瀝青整體質(zhì)量降低，最終對(duì)橡膠瀝青混凝土的生產(chǎn)級(jí)配形成影響。五是將基質(zhì)瀝青應(yīng)當(dāng)直接采用泵輸送到橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備中，而橡膠瀝青經(jīng)過(guò)高速剪切機(jī)和溶脹反應(yīng)之后必然會(huì)形成橡膠改性瀝青，在此過(guò)程中要求溫度超過(guò)190℃，混合反應(yīng)的時(shí)間則必須超過(guò)45min。
針對(duì)應(yīng)力吸收層，由于應(yīng)力吸收層是將單一粒徑的石料均勻的滿鋪在橡膠瀝青層上，用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行嵌擠碾壓，橡膠瀝青被擠壓到石料高度的約3/4，石料嵌鎖形成后將構(gòu)成結(jié)構(gòu)性支撐， 水穩(wěn)層或舊路面的各種裂縫將很難穿透該層，可以有效遏制裂縫的反射。極大的解決了北京路因修建時(shí)序不一致導(dǎo)致的路面結(jié)構(gòu)層不同、地鐵反復(fù)開(kāi)挖導(dǎo)致的新老路面沉降不一致、北站隧道現(xiàn)狀混凝土路面“白”改“黑”的反射裂縫問(wèn)題。
5結(jié)語(yǔ)
使用橡膠瀝青后的北京路路面比普通路面更“黑”，與畫(huà)好的交通標(biāo)線形成鮮明的黑白對(duì)比，大大增加了交通標(biāo)線的可視度，提高了道路的安全性，經(jīng)昆明市環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)監(jiān)測(cè)北京路的馬路噪音比與之相交的環(huán)城路相比噪音低3-6db，筆者在北京路通車(chē)后駕車(chē)去體驗(yàn)，行駛過(guò)程中能明顯感覺(jué)到形成噪音小，車(chē)輪與路面之間能達(dá)到“無(wú)縫銜接”沒(méi)有普通瀝青的生硬感，行車(chē)舒適，2015年5月1日通車(chē)至今路面顏色依然黑，交通標(biāo)線辨識(shí)度依然很高，基本未出現(xiàn)道路橫縫、縱縫、網(wǎng)狀縫等因道路沉降不均勻引起的道路病害。
由于北京路使用橡膠瀝青達(dá)到了工程預(yù)想的效果，《昆明市城市道路設(shè)計(jì)指南》中3.5章節(jié)3.5.2中明確規(guī)定“3.5.2機(jī)動(dòng)車(chē)道面層須采用橡膠瀝青改性混凝土,鼓勵(lì)采用不低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的改性瀝青混凝土”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布也是對(duì)橡膠瀝青的一種十足的肯定
參考資料：
昝衛(wèi)華，《淺析橡膠瀝青性能與應(yīng)用》
2012年
城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》CJJ169-2012
郭兆立譯《橡膠瀝青應(yīng)用與設(shè)計(jì)指南》
謝昭彬,陳劍峰,李秋平.橡膠瀝青性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和影響因素研究