◎ｓ一…一ｓ 橡胶沥青ＡＲ—ＳＭＡ一１ ３混合料配合比设 计及工程应用 林毅 ，倪玮 （１．江苏省高速公路经营管理中心，南京，２１０００９；２．江苏省交通科学研究院股份有限公司，南京，２ｌｌ１１２） 摘要：橡胶沥青是由基质沥青掺加一定量的橡胶粉改性而成；ＳＭＡ一１３型混合料结构具有耐磨耗、抗裂、抗疲劳、抗车辙等较好的 路用性能。以宁高高速联网收费改建工程中橡胶沥青ＡＲ－ＳＭＡ一１３试验段的工程应用为依托，从材料选择、配合比设计、施工及路 面检测介绍ＡＲ—ＳＭＡ１３沥青混合料的应用成果。 关键词： 橡胶沥青；ＡＲ—ＳＭＡ－１３沥青混合料；工程应用 ０ 引言 ２橡胶沥青ＡＲ－ＳＭＡ－１３原材料要求 ２．１原材料场地建设 我国对于橡胶沥青技术的研究起步较晚，目前尚 处于早期应用阶段，橡胶沥青的关键技术仍在试验探 （１）重视粗细集料的质量，从源头抓起，对不合格 的集料，不准运进拌和厂。 （２）堆放各种矿料的地坪采用水稳料硬化处理，并 具有良好的排水系统，避免材料被污染；各品种材料间 用墙体隔开，以免相互混杂。 （３）细集料使用钢构大棚覆盖，防止因为集料潮湿 造成影响拌和楼产量和温度的情况。 ２．２原材料试验结果 ２．２．１ 集料 索。但随着我国经济和交通事业的发展，人们对高速 公路沥青路面的要求越来越高，同时对环境保护、节约 资源更加关注。 橡胶沥青是以基质沥青掺加一定量的废旧橡胶粉 复合改性而成，由于橡胶粉的改性作用，可显著改善沥 青的温度敏感性、弹性恢复能力和低温柔韧性ｌ】］，且大 面积的橡胶沥青混合料工程运用可以消耗大量废弃轮 胎，一定程度解决环保问题。 橡胶沥青ＡＲ—ＳＭＡ一１３比常规沥青混合料具备更 优越的耐久性、高温稳定性及抗反射裂缝能力，能有效 延长路面使用寿命。从材料选择、配合比设计、施工及 路面检测介绍ＡＲ—ＳＭＡ一１３沥青混合料在宁高高速联 网收费改建工程中的应用 ｌ概述 １号、２号、３号集料的玄武岩石料采用江苏茅迪。 具体试验结果见表１。 表１石料试验结果 试验项目 表观相对密度／ｇ・ｃｍ １号 ３．０１４ ２号 ３．００８ ２．８２４ １．９８ ｌ１．７ １ ５．６ ４６ ２．６ ３号 ３．０２７ ２．７４ｌ 技术要求 ≥２．６ ｆ 毛体积相对密度／ｇ・ｃｍ。” ２．８７３ 吸水率／ 集料压碎值（常温） 集料压碎值（高温） 磨光值 小于９．５ ｍｍ 针片状含量 大干９．５ ｍｍ 针片状含量 １．６４ ３．４４ １＃，２＃≤２．０ ≤２６％ ｛ ≥４２ ≤１８ 宁高高速公路建成通车以来，距今运营已有１３年 之久，由于建设期高速公路设计及施工技术还不成熟， 同时由于通车时间较长，路面已经出现了一定程度的 病害。为了保证路面的正常使用，在历年养护维修中， 对于局部病害整治已经取得较好的成效，但是整体而 １．７ ≤１２ 言，日常的小修保养已经不足以维持路面的正常使用 要求，急需专项养护的实施保障路面正常使用状况。 故本次试验段对局部病害进行维修、病害密集路 段采用单车道铣刨回填后，进行４ ｃｍ橡胶沥青ＡＲ— 细集料砂当量 粗集料坚固性 细集料坚固性 ７６ １ ２ ５级 ≥６Ｏ ≤１２％ ≤１２ ≥５级 ＳＭＡ一１３加铺罩面，恢复路面使用性能。 粗集料与道路石油 沥青的黏附性 注：上述技术要求参照《江苏省高速公路沥青路面施ｔ技术规范》 收稿日期：２０１３－１０－２３ （ＤＢ３２／Ｔ１０８７—２００８）［２ ７０上冯么咯Ｎｏ．４ ２０１３ ｓ一…一◎ ＶＣＡｍｉｘ ＶＣＡＤＲＣ ２．２．２橡胶沥青 表５ ＶＣＡＤＲＣ测试结果 捣实 ４．７ ５ ｍｍ 基质沥青选择７０号道路石油沥青来自江苏扬子； 橡胶粉为桐乡永益橡胶制品有限公司提供，其规格为 ４０目，掺量为１８ ～２Ｏ 。橡胶沥青试验检测结果见 粗集料 粗集料骨 粗集料骨 级配 类型 容重 ／ｔ・ｍ ３ 通过百分 率／％ 毛体积 架间隙率 架间隙率 密度 表２。 表２橡胶沥青试验结果 试验项目 试验数值 技术要求 针人度（２５℃，１００ ｇ，５ ｓ） ３８（（）．１ ｍｍ） 哎２５ 软化点软化点Ｔ Ｂ ６８．５℃ 哎５４ 运动黏度（１ ７７℃） ２．５（）Ｏ Ｐａ・ｓ １．５～４．０ 弹性恢复（２５℃） ９８％ 哎６Ｏ 密度（２５℃） １．０４１ ｇ／ｃｍ。 ｝ 注：上述技术要求参照《宁高高速联网收费改建一Ｔ 程现场湿法橡胶沥 青ＡＲ—ＳＭＡ—ｌ３施＿Ｔ技术指南》。 ３橡胶沥青ＡＲ—ＳＭＡ一１３配合比设计 ３．１ 级配选择 参照ＪＴＧ Ｆ４０—２００４｛公路沥青路面施工技术规 范》［１ 采用表３所示的范围进行级配设计。另外，为了 增强玄武岩与沥青之间的黏结性能及水稳定性能，掺 人混合料总重量２ 的普通硅酸盐水泥。 表３ ＡＲ－ＳＭＡ－１３沥青混合料级配要求 筛；￣Ｌ／ｍｍ １６．０ １３．２ ９．５ ４．７５ ２．３６ ０．０７５ 上限／ １００．０ １００．０ ７５．０ ３２．０ ２７．０ ｌ２．０ 下限／ ＩＯ０．０ ９０．０ ５Ｏ．０ ２２．０ １６．０ ８．０ 依据以上混合料级配要求范围及相关试验技术指 标要求，对混合料合成级配进行设计（见图１），设计过 程中充分考虑混合料应具备良好的骨架嵌挤效果，混 合料合成级配如表４所示，干捣试验结果见表５。 表４橡胶沥青ＡＲ－ＳＭＡ－１３混合料级配 下列筛孔的通过率／ 材料 比例／ ｌ６．０ １３．２ ９．５ ４．７５ ２．３６ ０．０７５ ｌ＃ ３５ ｌ００ ７３．４ ６．０ ０．６ ０．６ ０．４ ２＃ ３８ ｌ００ ｌ０Ｏ ９８．５ １１．５ １．６ ０．４ ３＃ ｌ８ ｌ（）Ｏ １ＯＯ ９ ７ ９２．６ ７４．２ ６．４ 矿粉 ９ １００ １ＯＯ ｌ００ １０Ｏ ｌＯＯ ９８．６ 水泥 ２ 外掺 设计级配 ｌ００ ・９Ｏ．７ ６６．４ ３０．３ ２３．２ ｌＯ．４ ／ｇ・ｃｍ ０ ／ ／ ＡＲ ＳＭＡ—ｌ３ １．７１８ ３Ｏ．３ ２．９０４ ３９．１ ４０．８ １（】０ ９Ｏ 一级配上限 ／ ／ 一８０ 级配下限 ／／／ 一７０ 合成级配 ．／／／ ／｝ 术６０ ／ ／… 霆ｓ／／ ｝ 鼎４。 。 ∥／ ３。 ／／ ／ ——— 一＿ ＝＝＝／，／， ／ ２０ ， ／ ／ ——一 ／ ，，一 １Ｏ 蛊 一 ０ ０ ｌ５ Ｏ．Ｏ７５ ０｜３ Ｏ．６ １ １８ ２＿３６ ４．７５ ９．５ １３．２ １６．０ 筛孔尺寸／ｍｍ 图３—１ ＡＲ－ＳＭＡ－１３设计级配曲线 ３．２油石比选择 在确定混合料级配后，根据工程经验选用６．０ ９，６、 ６．３％、６．６％三组油石比进行室内马歇尔击实试验，得 出结果为油石比６．３ 时空隙率为４．Ｉ ，其余各项指 标均满足设计要求，根据设计经验和江苏省当地气候 条件取油石比６．３ 为最佳油石比。 ３．３混合料体积指标 按设计矿料比例配料，采用最佳油石比进行马歇 尔稳定度试验，试验结果见表６，由试验结果可知，混 合料各体积指标均符合要求。 表６ 混合料体积指标试验结果 ＡＲ—ＳＭＡ１３混合料 试验数值 技术要求 空隙率Ｖｖ／ ４．１ ３—４．５ 矿料间隙率ＶＭＡ／ １６．５ ≥１ ６．５ 饱和度ＶＦＡ／％ ７５ ７５～８５ 稳定度／ｋＮ １２．２２ 宜≥６ 流值／ｏ．１ ｍｍ～ ２８．８ ２０～５０ 注：宁高高速联网收费改建工程ＡＲ－ＳＭＡ－１３橡胶沥青混合料目标配 合比设计报告。 ３．４混合料性能验证 根据最佳油石比和级配，制作试件进行混合料水 稳定性试验、高温稳定性检验和低温小梁弯曲试验，结 果表明设计的橡胶沥青断级配混合料具有较好的抗水 Ｎｏ．４ ２０１３上 么姥７１ ◎ｓ—Ｇ…一 损害能力、抗车辙能力和低温抗裂性能（见表７）。 表７混合料性能验证 试验项目 数值 技术要求 残留稳定度ＭＳ０／ ８７．５ ≥８５ 劈裂强度比ＴＳＲ／ ８３．３ ≥８Ｏ 车辙试验（次／ｍｍ） ６ Ｏ８Ｏ ≥３ ０００ 低温小梁弯曲试验／ ｅ ３ｌ４４．０ ≥２ ５００ ３．５生产配合比设计 根据目标配合比设计结果，结合热仓料筛分情况， 进行了生产配合比设计工作，如表８所示。 表８生产配合比设计结果 下列各种矿料所占比仍 ／ 油石比／ ４号仓 ３号仓 ２号仓 １号仓 水泥 １１～１９ ５．５～１１ ４～５．５ ０～４ 矿粉 （外掺） ６．３ ３５．０ ３２．Ｏ ７．０ １６．０ １０．０ ２ ４橡胶沥青ＡＲ－ＳＭＡ－１３施工工艺 ４．１ 沥青混合料的拌制 沥青拌和楼每盘料设置为３．５ ｔ，考虑到橡胶沥青 黏度较大，在拌和时问设置上进行了调整，湿拌时间由 原设定的２０ Ｓ增加到４０ Ｓ，确保橡胶沥青与集料充分 拌和，设定时间为：干拌（１０ ｓ）、添加沥青（１０ ｓ）、湿拌 （４０ ｓ），加上放料延迟开门，生产周期约为７０ Ｓ。 为保证橡胶沥青ＡＲ—ＳＭＡ一１３ 昆合料性能，在生 产过程中应严格控制混合料温度，各个环节的温度如 表９所示。 表９ ＡＲ－ＳＭＡ沥青混合料的施工温度 ℃ 类别 温度 橡胶沥青加热温度 ｌ８０一ｌ９０ 矿料温度 １７０—１８Ｏ 混合料｝｝；厂温度 ｌ７Ｏ～１８Ｏ，超过１ ９５废弃 混合料运输到现场温度 不低于１６５ 摊铺温度 不低于１６０，低于１４０废弃 初压开始温度 不低于１ ５５ 复压最低温度 不低于１３０ 碾压终了温度 不低于１ｌＯ 生产过程中目测检查混合料的均匀性，及时分析 异常现象。每台拌和楼每天上午、下午各取一组混合 ７２上 么咯Ｎ０．４ ２０１３ 料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验，检验油石比、矿 料级配和沥青混凝土的物理力学性质。橡胶沥青用量 与设计值的允许误差±０．２％；矿料级配与生产设计标 准允许差值为： ０．０７５ １Ｔｌｒｉｌ ±２ ≤２．３６ ｍｍ ±４ ≥４．７５ ｍｍ ±５ ４．２沥青混合料的运输 运输车装料时，汽车应前后移动三次装料，以减少 粗集料的离析现象。运输车有专门的温度检测口，孔 口距车箱底面约３００ １３９．Ｉ＇１３．，用数字显示插入式热电偶温 度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。 运料车在运输过程中具有良好的篷布覆盖设施， 卸料过程中继续覆盖，直到卸料结束取走篷布，有效的 保证了橡胶沥青混合料的温度。 ４．３沥青混合料的摊铺 摊铺使用两台ＶＯＩ ＶＯ～８８２０摊铺机，摊铺时摊 铺机速度设定为２．０ ｍ／ｍｉｎ，现场缓慢、均匀、不间断 地摊铺。摊铺过程中上面层采用非接触式平衡梁装置 控制摊铺厚度。摊铺作业采取半幅路面整体摊铺的方 法，以便有效的减少施工接缝的数量。 摊铺时间均安排白天施工，现场环境气温达到 ２０℃左右，风速约２～４级，橡胶沥青混合料温度散失 较慢。运料车在卸料过程中设专人指挥倒车，在摊铺 机前１０～３０ ｃｍ处停车，空梢轻踩刹车，靠摊铺机向前 推进，同时卸料时分３次起斗。 现场摊铺遇雨时，均立即停止施Ｔ，并清除未压实 成型的混合料。遭受雨淋的混合料均作废弃处理，以 保证路面质量。 ４．４沥青混合料的压实成型 沥青混合料的压实是保证沥青面层质量的重要环 节，为保证压实度和平整度，初压尽量在摊铺后较高温 度下及时进行。为防止橡胶沥青黏结橡胶轮胎，橡胶 沥青混凝土禁止使用胶轮压路机，均采用钢轮压路机 进行碾压作业，具体碾压方式如表１０所述。 表ｌ０橡胶沥青混凝土碾压方式 碾压阶段 压路机类型及数量 碾压方式圾遍数 静压１遍 初乐 １０ ｔ以上双钢轮压路机（２台） 振动３遍 复压 １０ ｔ以上双钢轮压路机（２台） 振动４遍 终压 １０ ｔ以上双钢轮压路机（１台） 静压１—２遍 ◎ 整个碾压过程中，压路机以缓慢而均匀的速度碾 试验结果表明：试验段ＡＲ—ＳＭＡ一１３混合料性能 压，压路机的适宜碾压速度按表１１进行控制。 能够满足相关技术规范要求，路面状况良好。可在项 目路段通车后，进行跟踪监控，以评价ＡＲ—ＳＭＡ一１３混 表ｌｌ 压路机碾压速度 ｋｍ／ｈ 合料性的综合性能。 压路机类型 初压 复压 终压 静载钢轮压路机 ２～３ ３～６ 钢轮振动压路机 ２～４ ３～５ ６ 结语 橡胶沥青由于自身较高的黏度、弹性恢复等特点， 碾压过程中，保证橡胶沥青ＡＲ—ＳＭＡ一１３混合料 在与ＳＭＡ一１３型优良的混合料结构结合后，沥青混合 没有推移现象，同时压实完成１２ ｈ后，方才允许施工 料的耐久性和抗疲劳性能明显提高，且提高了沥青混 车辆通行。 合料抗反射裂缝的能力，能够较好的延长路面的使用 寿命。 ５路面性能检测 橡胶沥青混合料的应用可以大量消耗废旧轮胎， 本次橡胶沥青ＡＲ－ＳＭＡ－Ｉ ３属于罩面层，故现场检 减少“黑色”污染，并且起到降低车轮在路面高速行驶 测采用压实度、渗水、摩擦因数（摆值）及构造深度四个 时产生的噪声，改善路面的行驶舒适性。 指标相结合的方法进行检测，以了解路面整体质量。由 本次橡胶沥青ＡＲ—ＳＭＡ一１３混合料在宁高高速联 于检测数量较大，仅列出具有代表性数据（见表１２）。 网收费改建工程试验段的成功应用，为橡胶沥青在不 同混合料（ＡＣ、ＳＭＡ）中的运用、性能及对比评价提供 表１２现场测试结果 一个优良的工程案例。 压实度／ 渗水 构造 摩擦 指标 系数 深度 因数 马氏 理论 ／ｍ１ ・ｍｉｎ １ ／ＢＰＮ 参考文献： ［１］谢丽．基于橡胶沥青的旧混凝土路面改造关键技术应用探 测试结果 ９９．１５ ９５．３ １Ｏ １．０ ７０ 讨［Ｊ］．上海公路，２０１１（２）：１８—２１． 技术要求 ＞９８ ９４～９６．５ ≤５０ ≥０．５５ ≥４５ ［２］ＪＴＧ Ｆ４０—２００４公路沥青路面施工技术规范Ｉｓ］． 注：宁高高速联网收费改建１ 程ＡＲ ＳＭＡ－１３橡胶沥青混合料试验段 ［３］ＤＢ３２／Ｔ１０８７—２００８江苏省高速公路沥青路面施工技术规 试铺总结报告。 范Ｅｓ］． 欢蚀订阅２０ １ ４年《上海公路》 《上海公路》创－Ｔ０于１９８２年，是由上海市城乡建设和交通委员会主管，上海市路政局、上海市公路学会共同主 办的一份技术类科技期刊（季刊），全年四期，大１６Ｋ，６４页。中国标准连续出版物号为：ＩＳＳＮ－０１０９．ＣＮ３１—１７１２／Ｉ 。 ２００４年正式加入中国期刊全文数据库、中国核心期刊（遴选）数据库、中文科技期刊数据库。 《上海公路》的办刊宗旨是：坚持科技＿Ｔ－作必须面向经济建设的方针，宣传国家有关公路建设的、法规，刊 登具有上海特色的科技论文，介绍科研成果，推广四新技术，促进公路建设，为迅速提高公路交通事业科技水平而 奋斗。本刊刊登的内容以实用科学、实用技术为主，兼顾理论研究、科学实验，对技术水平领先、有创造性、适用推 广价值较高的文章优先刊登。本刊主要栏目有“道路工程、桥隧工程、材料与试验、交通工程、现代物流、公路行业 管理、综合”等。 ２０１４年《上海公路》每期定价：１０元，全年４０元，海外订户为２０美元／年（包括邮资、包装）。订户汇款可通过 银行或邮局，银行帐号及开户行名称为：上海市公路学会，中国农业银行上海市普陀支行营业部，０３３３９３— ００８０１０２６３９０，（通过银行汇款的读者务必注明收款人为：上海市公路学会）。邮局汇款地址为：上海市曹杨路 １０４０弄２号２５楼《上海公路》编辑部；邮编：２０００６３；电话：０２１－６２５７２５Ｏ８ Ｎｏ．４ ２０１３上冯么赡７３
