郭 婷

(山西平陽(yáng)路橋有限公司，山西 臨汾 041000)

·道路·鐵路·

城市道路白改黑工程中橡膠瀝青的應(yīng)用分析

郭 婷

(山西平陽(yáng)路橋有限公司，山西 臨汾 041000)

以城市市政道路白改黑工程為背景，對(duì)橡膠瀝青在工程中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了介紹，針對(duì)城市道路白改黑工程中存在的問(wèn)題，分析了橡膠瀝青應(yīng)用于道路白改黑工程中所占有的優(yōu)勢(shì)，指出其能夠提高道路的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、持久性等。

橡膠瀝青，道路白改黑工程，應(yīng)用

在本文中筆者對(duì)橡膠瀝青的應(yīng)用價(jià)值做出了具體的介紹，并分析了城市道路白改黑工程的材料、技術(shù)以及存在的問(wèn)題，繼而做出了城市道路白改黑工程中橡膠瀝青的應(yīng)用分析。

1 橡膠瀝青的應(yīng)用價(jià)值

現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，促生了大量的廢舊橡膠，那么如何處理這些廢舊橡膠已經(jīng)成為了一大世界性問(wèn)題。作為處理廢舊橡膠的重要途徑之一，將橡膠破碎之后用于公路建設(shè)已經(jīng)成為了未來(lái)廢棄橡膠的主要運(yùn)用方式，我國(guó)對(duì)于橡膠瀝青的理論研究算是比較早的，但是真正意義上的應(yīng)用研究起步卻較為滯后。

在我國(guó)政府的帶領(lǐng)下，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了大量的廢舊橡膠回收生產(chǎn)體系。就社會(huì)作用而言，這一工作的展開(kāi)有效的促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)環(huán)境的建設(shè)，并創(chuàng)造了大量的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。廢舊橡膠的回收利用比較廣泛，諸如膠粉、膠粒的生產(chǎn)等。但是其在土木工程和公路建設(shè)中的應(yīng)用更為顯著。所以世界各國(guó)在公路建設(shè)廢棄橡膠的運(yùn)用上花費(fèi)了大量人力物力，對(duì)其進(jìn)行充分分析。由于天然橡膠能夠有效的增強(qiáng)材料的柔韌性，增強(qiáng)材料的抗老化作用，所以將其運(yùn)用于瀝青中，是能夠有效改善瀝青性能的。在道路建設(shè)中使用橡膠瀝青能夠提高路面的高溫性能柔性以及抗老化能力，最終延長(zhǎng)道路路面的使用周期，降低路面裂紋的產(chǎn)生，保障汽車(chē)的路面行駛質(zhì)量，降低路面噪聲污染。

2 城市道路白改黑工程材料與技術(shù)分析

為了有效的提高城市路面的行駛舒適性，目前在城市道路改造過(guò)程中，常在已經(jīng)運(yùn)營(yíng)使用的水泥路面上進(jìn)行瀝青混合料的加鋪繼而形成復(fù)合機(jī)構(gòu)，也就是俗稱的“白改黑”。但是由于舊路面存在水泥混凝土病害，所以會(huì)對(duì)路面加鋪的瀝青表面造成破壞。

在路面“白改黑”中加鋪的瀝青面層主要是由粗、細(xì)集料，填料，瀝青等組成，常見(jiàn)的材料分別為堿性碎石、石灰石石屑和黃砂，細(xì)制的石灰石石粉、石油瀝青等。這些材料中，粗集料是瀝青混合料結(jié)構(gòu)的主體部分，而瀝青將細(xì)集料和填料包裹之后就可以形成作為瀝青混合料粘結(jié)劑和填充劑的瀝青膠砂，但是瀝青混合料骨架之間以及集料中存在的空隙不能夠被瀝青膠砂充分填充，所以傳統(tǒng)的“白改黑”路面中常使用級(jí)配較密集的瀝青混合料，這樣一來(lái)就可以將瀝青混合料中空隙進(jìn)行充分的填充，并將粗集料懸浮在瀝青膠砂之中。由瀝青包裹細(xì)集料和填料組成的瀝青膠砂既可以作為填充劑，同時(shí)也可以作為瀝青混合料粘結(jié)劑。

在作為填充劑將瀝青混合料中的空隙進(jìn)行填充的工程中，其實(shí)瀝青膠砂是不能實(shí)現(xiàn)完全填充的，并且還會(huì)增加混合料的孔隙率，由此就減少了行車(chē)荷載的有效承載面積，增加了路面應(yīng)力，繼而造成路面的抗變形能力下降。同時(shí)由于瀝青混合料中粗集料的比重較大，而表面積卻要相對(duì)小于其他混合料，所以就會(huì)降低瀝青的吸附量，在外力的作用下整體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生解體，這時(shí)混合料的抗飛散能力就會(huì)下降。為了緩解這一問(wèn)題一般在“白改黑”路面施工中采用密級(jí)配瀝青混合料。

3 城市道路白改黑工程中存在的問(wèn)題

為了更好的提高城市道路路面的服務(wù)質(zhì)量，“白改黑”路面技術(shù)在近年來(lái)得到了非常廣泛的應(yīng)用。人們將瀝青混合料面層加鋪到原有的水泥混凝土路面，以全新的復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)來(lái)提高路況和行車(chē)質(zhì)量。但是這種方式在運(yùn)用的過(guò)程中由于受到結(jié)構(gòu)因素的影響，普遍存在著一些質(zhì)量問(wèn)題。

3.1 受到舊路面結(jié)構(gòu)的影響容易產(chǎn)生加鋪層反射裂縫

作為一種特殊結(jié)構(gòu)形式的路面，“白改黑”具有特殊的應(yīng)力應(yīng)變，與傳統(tǒng)的彈性層狀路面體系存在很大的差異。舊的基礎(chǔ)水泥混凝土路面受到板塊接縫的影響，會(huì)造成整體基層強(qiáng)度的下降，一般受到荷載與溫度應(yīng)力作用的影響，就會(huì)使瀝青加鋪層形成較為復(fù)雜的三維應(yīng)力狀態(tài)。這時(shí)經(jīng)由車(chē)輛行駛反復(fù)荷載作用于不連續(xù)的板體時(shí)，接縫兩邊相鄰板塊就會(huì)發(fā)生豎向位移，產(chǎn)生一個(gè)位移差進(jìn)而產(chǎn)生巨大的剪切應(yīng)力，然后作用于瀝青加鋪層，在剪切應(yīng)力作用于瀝青加鋪層上的同時(shí)，該結(jié)構(gòu)層就會(huì)由于荷載作用產(chǎn)生反射裂縫。同時(shí)，由于路面是長(zhǎng)期暴露在大氣環(huán)境中，所以一旦氣候發(fā)生周期性變化，就會(huì)加速瀝青加鋪層與舊路面板塊的縮脹作用，最終產(chǎn)生一定的溫度應(yīng)力。而接縫處的舊水泥混凝土路面應(yīng)力又不是連續(xù)性的，所以，當(dāng)瀝青加鋪層在同時(shí)受到自身溫度應(yīng)力以及舊路面的溫度應(yīng)力時(shí)，就會(huì)馬上形成溫度反射裂縫。加上之前形成的荷載反射裂縫，兩者在一起出現(xiàn)疊加繼而形成了影響瀝青加鋪層的反射裂縫。

3.2 加鋪層與舊路面層間不能良好的結(jié)合

通常情況下，舊水泥混凝土路面都是呈現(xiàn)表面光滑狀態(tài)的，這主要是因?yàn)槠涫艿介L(zhǎng)期的行車(chē)所致，而此時(shí)路面的摩擦系數(shù)會(huì)非常低。同時(shí)還可能由于對(duì)瀝青混凝土材料的控制不力，造成材料出現(xiàn)較大的孔隙率，雨水下滲形成積水，而在舊路面板塊接縫處設(shè)置的應(yīng)力吸收層在受到積水的影響后會(huì)形成一個(gè)潤(rùn)滑層，由此在加鋪層與路基基層咬合時(shí)，將會(huì)直接影響其之間的緊密結(jié)合。此時(shí)由于基層無(wú)法完全粘合面層，在經(jīng)過(guò)車(chē)輛行駛碾壓之后，由于水平分力的作用，會(huì)馬上造成加鋪面層的推移產(chǎn)生剪切破壞。

3.3 舊路面基層平整度差

在加鋪瀝青混合料時(shí)由于舊水泥混凝土路面基層的不平整，會(huì)使加鋪層的厚度不均勻，同時(shí)也會(huì)降低瀝青路面的強(qiáng)度。所以在進(jìn)行老路改造或者路面拓寬工程“白改黑”道路施工時(shí)，原有的舊水泥混凝土板體其實(shí)就是路面的基層，那么就只需要在頂面對(duì)其進(jìn)行瀝青面層的加罩改造。但是實(shí)際情況是原有水泥混凝土路面在長(zhǎng)期的公路運(yùn)營(yíng)中及車(chē)輛荷載的作用下，不僅降低了自身的摩擦系數(shù)，同時(shí)伴生的還有板塊的錯(cuò)位、拱脹、破裂、填縫料損壞等路面損害，所以原有的水泥混凝土舊路面在一定程度上平整度是非常差的，其標(biāo)高和路拱依據(jù)不再符合原有的設(shè)計(jì)要求，所以在進(jìn)行瀝青加鋪層施工時(shí)，會(huì)直接影響加鋪厚度。

4 城市道路白改黑工程中橡膠瀝青的應(yīng)用

近年來(lái)由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)交通得到了迅速發(fā)展，車(chē)輛越來(lái)越大型化，在道路運(yùn)營(yíng)中隨處可以看到重載、超載的現(xiàn)象。在這種現(xiàn)實(shí)交通運(yùn)營(yíng)壓力下，傳統(tǒng)道路的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、持久性、抗老化能力已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)行交通運(yùn)營(yíng)的需求。而橡膠瀝青的高物理、化學(xué)性能已經(jīng)可以在傳統(tǒng)基質(zhì)瀝青功能性質(zhì)的基礎(chǔ)上提高自身的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、持久性、抗老化能力。而橡膠瀝青的主要材質(zhì)是由廢棄的橡膠粉改良而成，其正好順應(yīng)現(xiàn)下節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)，將廢棄資源進(jìn)行了重新回收再利用。所以基于以上橡膠瀝青的優(yōu)勢(shì)，目前在市政城市道路白改黑工程中開(kāi)始廣泛的使用橡膠瀝青，它不僅能夠有效的提高路面的功能性，同時(shí)也不失為一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)潔、節(jié)約的工程材料。

1)在“白改黑”工程項(xiàng)目中，通過(guò)對(duì)廢舊橡膠粉瀝青混合料的干拌利用可以有效的提高路面的抗高溫性能以及動(dòng)穩(wěn)定度，由此強(qiáng)化了城市路面抵抗重交通的能力。

2)由于橡膠具有優(yōu)越的彈性和抗疲勞性，使用橡膠瀝青混凝土不僅可以有效的提升瀝青的粘合度、抗氧化、衰老以及穩(wěn)定性，同時(shí)也增強(qiáng)了瀝青路面的柔性、抗疲勞、抗裂紋能力，進(jìn)而延長(zhǎng)了路面的使用周期。

3)傳統(tǒng)的瀝青材料路面的抗低溫開(kāi)裂、溫感性、低溫變形能力普遍較低，在經(jīng)過(guò)汽車(chē)的反復(fù)碾壓之后，所產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)加速瀝青的硬化，繼而破壞路面。但是在“白改黑”工程應(yīng)用中，由于橡膠自身較強(qiáng)的可塑性與延展性以及橡膠瀝青的低溫延展性，會(huì)大大的增強(qiáng)路面的低溫抗裂性能。

4)橡膠瀝青在“白改黑”工程中應(yīng)用時(shí)，橡膠瀝青混凝土應(yīng)力吸收層可以作為一個(gè)非常好的防水層，對(duì)于雨水的下滲有著非常好的保護(hù)作用，能夠強(qiáng)化路面的抗水損壞能力。

5)在平整的舊水泥混凝土路面上采用極富彈性的橡膠瀝青可以有效的降低車(chē)輛行駛產(chǎn)生的噪聲。在“白改黑”工程應(yīng)用中，在瀝青混合料中摻拌橡膠粉之后，由于橡膠粉均勻的分布于橡膠瀝青中，在車(chē)輛行駛的過(guò)程中能夠接觸大量的橡膠粉，受到其彈性作用，且橡膠粉與輪胎作為同一種材料，能夠有效的降低輪胎與地面接觸時(shí)產(chǎn)生的噪聲。

6)在城市道路“白改黑”工程應(yīng)用中，由于橡膠瀝青可以提高混合料的強(qiáng)度，所以在進(jìn)行加鋪的過(guò)程中，能夠合理的降低瀝青混凝土的厚度，但是卻不會(huì)影響路面整體結(jié)構(gòu)的承載能力。同時(shí)由于廢舊輪胎成本造價(jià)較低，且各項(xiàng)性能指標(biāo)又優(yōu)于SBS改性瀝青，其成本要比SBS改性瀝青低30%左右，所以是完全可以縮短工期降低造價(jià)成本的。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的討論，可以看到現(xiàn)在城市道路白改黑工程對(duì)于提高道路運(yùn)營(yíng)能力是具有很大的現(xiàn)實(shí)意義的，但是基于傳統(tǒng)瀝青加鋪技術(shù)的缺陷，通過(guò)使用橡膠瀝青進(jìn)行城市道路白改黑工程的效果非常明顯，相信該技術(shù)在未來(lái)道路建設(shè)中將會(huì)持續(xù)發(fā)揮其工程性能。

[1] 李銀螢.瀝青路面基層冷再生技術(shù)在市政道路維修工程中的應(yīng)用[J].中外建筑,2010(4)：25-26.

[2] 李 義.談橡膠瀝青混凝土路面的施工[J].山西建筑，2012，38(13)：171-172.

[3] 張衛(wèi)年,吳 剛,張 萍.橡膠瀝青混凝土在“白改黑”工程中的應(yīng)用[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào),2011(1)：18-19.

[4] 劉 海.橡膠瀝青用于城市道路“白改黑”項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)淺析[J].價(jià)值工程,2010(32)：15-17.

Application analysis of rubber asphalt in city road cement concrete pavement covering with asphalt engineering

GUO Ting

(ShanxiPingyangHighway&BridgeCo.,Ltd,Linfen041000,China)

Taking the municipal cement concrete pavement covering with asphalt engineering as the background, the paper introduces the application value of rubber asphalt in engineering, analyzes advantages of rubber asphalt application in cement concrete pavement covering with asphalt engineering, such as improving highway high temperature stability, low temperature cracking resistance and durability and so on.

rubber asphalt, cement concrete pavement covering with asphalt engineering, application

1009-6825(2014)03-0149-02

2013-11-13

郭 婷(1982- )，女，工程師

U416.2

A