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。因橡膠瀝青在我國用于鋪筑路面目前在處于起步階段，雖鋪筑了不少試驗路段，但還未行成大規(guī)模生產(chǎn)，國家還沒有相關(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)用對橡膠瀝青的優(yōu)點進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：橡膠瀝青基本特點 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)施工對路面造成嚴(yán)重的損壞，路面恢復(fù)勢在必行，且隨著社會的發(fā)展，對資源的節(jié)約和環(huán)境的保護(hù)已被越來越多的人所看重，針對橡膠瀝青的優(yōu)點，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驗路段，驗證橡膠瀝青的優(yōu)點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)級配比例進(jìn)行組合，同時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：
優(yōu)異的抗疲勞性提高路面的耐久性能；
開級配或間斷級配橡膠瀝青路面防滑功能高、減少雨天行車濺水、改善視野、降低噪音，大大提高路面行車安全和舒適性；
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，同時防止瀝青的高溫老化，防止接近閃點帶來的不安全因素；
由于量高、彈性好，提高了路面對疲勞裂縫、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；
因為膠結(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期保存，與標(biāo)線的對比度高，提高了道路的安全性；
橡膠瀝青用于瀝青混合料時，由于施工厚度薄，施工迅速，縮短了施工時間。
3橡膠瀝青瀝青的應(yīng)用范圍
罩面工程
當(dāng)今，國際上公認(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，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形成約3mm的瀝青膜，在雨天會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)而縮短了施工時間，同時這些材料將與瀝青發(fā)生二次融化，然后通過瀝青灑布車、碎石攤鋪車、膠輪壓路機(jī)等對路面壓實后將混合材料充分壓實到底部的縫隙中，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，而汽車形式過程中，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沖擊，因此有效的降低了輪胎與路面間的震動噪聲。
用于大型城市主干道
目前我國最常見的路面損壞類型就是過大車轍，第一是城市主干道的過大交通量，第二是城市道路的特殊性所致——車輛需頻繁停車與起步加大了瀝青的沖擊，第三是城市需要發(fā)展建設(shè)過程中難免會有超重大貨車及超高超長公交等大荷載車輛行駛，第四是昆明所處高原的特性，陽光充足、直射瀝青路面時間長、強(qiáng)度大，使得昆明地區(qū)道路路表溫度過高。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的影響。
4橡膠瀝青在北京中的應(yīng)用
針對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，以上特點注定北京路需要橡膠瀝青這樣的有針對性的新型建筑材料。
初步設(shè)計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，綜合單價為126元/平米。
最終根據(jù)橡膠瀝青的優(yōu)點及北京路的特點經(jīng)專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，并要求動穩(wěn)定度達(dá)到4000以上，凍融劈裂值達(dá)到80以上。
針對橡膠瀝青面層設(shè)計過程中提出橡膠瀝青的指標(biāo)要求如下：
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檢測項目
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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(℃)
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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，需對橡膠粉進(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號號瀝青。
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，最終對橡膠瀝青混凝土的生產(chǎn)級配形成影響。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)過高速剪切機(jī)和溶脹反應(yīng)之后必然會形成橡膠改性瀝青，在此過程中要求溫度超過190℃，混合反應(yīng)的時間則必須超過45min。
針對應(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序不一致導(dǎo)致的路面結(jié)構(gòu)層不同、地鐵反復(fù)開挖導(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”的反射裂縫問題。
5結(jié)語
使用橡膠瀝青后的北京路路面比普通路面更“黑”，與畫好的交通標(biāo)線形成鮮明的黑白對比，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)測部門監(jiān)測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，筆者在北京路通車后駕車去體驗，行駛過程中能明顯感覺到形成噪音小，車輪與路面之間能達(dá)到“無縫銜接”沒有普通瀝青的生硬感，行車舒適，2015年5月1日通車至今路面顏色依然黑，交通標(biāo)線辨識度依然很高，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)計指南》中3.5章節(jié)3.5.2中明確規(guī)定“3.5.2機(jī)動車道面層須采用橡膠瀝青改性混凝土,鼓勵采用不低于現(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)計規(guī)范》CJJ169-2012
郭兆立譯《橡膠瀝青應(yīng)用與設(shè)計指南》
謝昭彬,陳劍峰,李秋平.橡膠瀝青性能評價指標(biāo)和影響因素研究