论橡胶沥青混合料在高速公路施工中的过程管控

论橡胶沥青混合料在高速公路施工中的过程管控摘要：橡胶粉作为基质沥青改性剂，粗集料+细集料+橡胶沥青+填料等按一定比例经加热拌和顺序形成橡胶沥青混合料，经后场（拌和站）拌和与前场（施工现场）等工序进行施工作业，碾压时采用双钢轮压路机的阶梯式静、振方式组合，促进橡胶沥青混合料压实。本文就以山西静兴高速公路建设项目施工为例，通过原材料选择、配合比设计、橡胶沥青技术，将大量废旧轮胎用于道路工程建设，实现固体废弃物再生利用，符合循环经济、节能减排的要求，有利于保护和改善生态文明，且能够改善道路使用性能，降低运营期维护成本，具有显著的社会和经济效益。运用橡胶沥青路面施工技术控制和施工质量过程控制，也为后续的相关类似工程的施工实践提供很好的参考范例。关键词：橡胶沥青；原材料；配合比；施工工艺；过程管控前言随着高速公路的快速发展，为全面提升静兴高速公路项目建设水平、建设品位，确保路面工程质量，增强路面耐久性，并稳妥、有效地推广应用新技术、新材料，保障公路建设又好又快的发展方向，并做到有章可循、有据可依、减少盲目性，消除质量隐患，减少工程损失。所以，在施工过程中所使用的各种材料对于配合比设计及施工技术要求尤为重要，须加强规范施工现场管理，要求业务精湛的技能人员，高标准、严要求，须在各个环节进行严格地控制。本文以中铁六局路桥公司承建的【山西静兴高速公路路面工程】为例子，结合作者多年来的实践经验，通过对所用原材料控制、配合比设计、拌和站拌和前的调试以及对摊铺、碾压质量影响的分析并加以控制，要求达到可控指标做一些介绍。1工程概况静兴高速是山西省“四纵十五横三十三联”高速路网的重要组成部分，是晋陕蒙资源富集区东连西通的运输大动脉，是省内首条全社会资本投资建设“省网市建”的重要标志性高速公路项目。本项目所在区域地形条件复杂，山高陡峻，坡陡谷深，地形破碎，地质条件变化多端，土地资源珍贵，可用耕地稀缺，水土流失严重，施工高填深挖，填挖交界频繁。中铁六局路桥公司LM-1标起于丰润镇平临高速相连，我项目部主要负责路面1标（K0+000～K45+720区段）。沥青下面层64.38万m2，橡胶沥青中面层94.2万m2，橡胶沥青上面层93.56万m2。2关键技术与质量控制2.1关键技术按照本项目所处地理特点和项目建设要求：(1)面层碎石的筛选、甄别，同母岩机制砂生产量以及内在质量的控制；(2)橡胶沥青工厂或现场生产加工工艺，技术指标与质量控制技术；(3)路面各结构层配合比设计技术，尤其重要的中、上面层橡胶沥青混合料质量控制技术；(4)长大纵坡沥青混合配合比设计优化、铺筑、碾压工艺控制技术；2.2质量控制项目所在区域线路地势整体西高东低，地形破碎，沟谷狭窄，切割较深。夏、秋季多雷、暴雨危害严重，水土流失严重，施工高填深挖，填挖交界频繁，影响较大。因此，应从以下几方面进行必要的质量控制，确保路面结实、耐久。(1)受石灰岩石质特性影响，碎石加工质量控制难，特备是9.5～19mm规格碎石级配偏细，0～2.36mm机制砂石粉含量偏大等难点；(2)可用于沥青上面层的碎石在山体中陈带状分布，母材甄选难度大。材料进场储备以及加工特性控制较难；(3)施工工期紧，沥青路面施工集中，沥青混合料铺筑应防止夜间施工质量下滑；(4)线路控制性工程断点多，沥青面层施工断面不连续，接缝多，且混合料运输不易，质量控制难；(5)施工工期紧，路面、路基、桥梁、防护同步施工，相互干扰，交叉污染，质量控制难度大；(6)严格控制桥面沥青混合料压实，杜绝桥面“冒水”现象及通车后车辙、“雍包、推移”现象。3原材料控制高速公路沥青路面应在混合料配合比设计满足规范技术指标的基础上，改进路面铺筑材料质量和施工工艺，提高混合料质量，防止铺筑成型后的路面早期损害、车辙、反射裂缝，且所铺筑的上面层还需满足抗滑性要求。所以，须从路面原材料选择、配合比设计、施工工艺等方面进行质量控制。3.1橡胶沥青控制（1）应进行对胶粉、基质沥青的称量、温控系统等进行校准或标定。（2）控制橡胶沥青加工的方式，确保橡胶粉掺量的准确性。（3）控制橡胶沥青加工搅拌方法及搅拌时间，总搅拌时间一般为1h左右。（4）胶粉的掺量根据细度及指标要求，掺量为橡胶沥青质量的22.0%左右，采用内掺法。（5）橡胶沥青加工方式可采用现场加工或工厂化加工，建议采用现场加工。橡胶沥青技术指标要求指标单位技术要求试验方法运动粘度（180℃）Pa.s2.0～3.5T0619针入度（25℃，100g，5s）0.1mm40～60T0604软化点（环球法）不小于℃65T0606延度（5℃，5cm/min）不小于cm20T0605弹性恢复（25℃）不小于%80T0662储存稳定性离析，48h软化点差不大于℃3T0661闪点（COC）不小于℃230T0611RTFOT后残留物质量损失不大于%±1.0T0609/T061025℃针入度比不小于%60T06045℃延度不小于cm5T06053.2粗集料控制项目路面集料应建立准入制度，可由施工单位自行加工生产或社会采购。进场前应对项目周边材料详细考察，加工设备认真调查，综合考虑石料技术性能、供应商信誉、供应能力和业绩等，生产过程应严格控制，确保碎石质量稳定。（1）根据沥青混合料配合比设计中矿料级配组成情况，尽量使施工矿料级配与原材料颗粒组成相匹配，有利于混合料设计级配。（2）对临时性拌合场地应做好疏水、扬尘处理，确保材料堆放洁净、干燥。对用于中、下面层用石灰岩成份和成岩条件不同所形成的石灰岩也存在结晶形态不同，其解理面光滑，集料表面沥青油膜裹覆不足，在用于沥青混合料时易出现“油膜”早期剥落现象，影响混合料耐久性。因此，在料原选定时应认真考察、甄选，除了对石灰岩的岩性进行鉴定外，也需对集料与沥青的亲和性进行试验。用于上面层辉绿岩一般在山体中陈带状分布，造成母材筛选时易与其它岩石混杂，其反应工程特性为密度、压碎值偏差大，因此，选定时应认真甄选，确保质量稳定、可靠。（3）加前必须对不满足技术指标的岩层进行清除。为了保证粗集料的技术指标，应指派专人进行监督，查看、控制。并逐车签发发料单，作为进场验收的凭据。橡胶沥青混合料用粗集料单粒级要求筛孔规格26.5191613.29.54.752.360.69.5～26.5mm10060～800～150～54.75～9.5mm10090～1000～150～52.36～4.75mm10090～1000～150～3中面层橡胶沥青混合料用粗集料质量技术要求试验项目单位技术要求试验方法表观相对密度不小于-2.5T0304石料压碎值不大于%26T0316洛杉矶磨耗损失不大于%30T0317吸水率不大于%3.0T0304坚固性不大于%12T0314针片状不大于含量%15T0312＞9.5mm12＜9.5mm18水洗法＜0.075mm颗粒含量不大于%1T0310软石含量不大于%3T0320粗集料与沥青的粘附性不小于——5级T06163.3细集料控制（1）细集料各项指标参数必须满足规范及设计图纸要求，优先选用碱性材料。（2）机制砂宜采用专用的制砂机进行加工，面层集料同母岩碎石加工，机制砂级配应符合S16的要求，严禁采用石屑加工机制砂。（3）细集料堆放时，必须严密覆盖或搭棚保护，防止雨淋与二次污染。橡胶沥青混合料用细集料单粒级要求筛孔规格4.752.361.180.60.30.150.075机制砂0～2.36mm10080～10050～8025～608～450～250～150～4.75mm90～10060～9040～7520～557～402～200～10橡胶沥青混合料用细集料技术要求检测项目单位技术要求试验方法表观相对密度不小于——2.5T0328坚固性，＞0.3mm部分（%）不大于%12T0340砂当量（%）不小于%65T0334＜0.075mm颗粒含量（%）不大于%3T0333亚甲蓝值（g/Kg）不大于g/Kg25T0349棱角性，流动时间（S）不下于S30T03453.4填料矿粉控制（1）矿粉应采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经过专用设备磨细至而成得到的矿粉，其指标应符合规范及设计图纸要求。（2）橡胶沥青混合料施工中，严禁使用回收粉。矿粉质量技术要求试验项目单位技术要求试验方法表观相对密度不下于——2.5T0352粒度范围＜0.6mm%100T0351＜0.15mm90～100＜0.075mm75～95亲水系数不大于——0.8T0353含水率不大于%1T0103烘干法塑性指数不大于%4T0354加热安定性——实测记录T03553.5橡胶粉控制（1）胶粉在沥青中尽可能均匀分散，对于胶粉改性沥青路用性能至关重要。必须在生产工艺中确保搅拌分散均匀。（2）做好橡胶粉的储存控制措施，控制现场储存的时间。（3）橡胶粉的规格、各技术指标分别见表所示。橡胶粉筛分规格筛孔尺寸（mm）2.001.180.60.30.075通过率（％）10065～10020～1000～450～5橡胶粉物理技术指标试验项目单位技术要求试验方法相对密度g/cm31.10～1.30GB/T4472含水率不大于%＜1GB/T6284金属含量不大于%＜0.01GB/T19208纤维含量不大于%＜1橡胶粉化学技术指标试验项目单位技术要求试验方法灰分不大于%8GB4498天然橡胶含量不小于%30GB/T13249丙酮抽出物含量不大于%22GB/T3516炭黑含量不小于%28GB/T14837橡胶烃含量不小于%42GB/T148374配合比设计控制为确保试验数据准确、可靠、实用，设计过程中各级试验室应逐一按要求认真完成配合比设计的任务。一是确定矿料的配合比例，二是确定最佳油石比，但不仅限于此。配合比设计是在原材料已确定的前提下进行的，在试验的过程中当发现诸如矿料的规格、级配等存在问题时，应及时提出，以便调整或改进，确保原材料质量满足要求。配合比设计往往需要反复多次，只有通过反复对比、论证才能找到理想的配合比，使混合料的物理力学性能、施工性能和路用性能达到最佳，这也是进行配合比设计的基本出发点。配合比设计中应按设计照图纸中各段落交通量、预期流量变化、气候特点、适用层面以及桥面铺装等，借鉴经验值并所设计的混合料应在特殊路段其性能发挥不同的特点。4.1目标配合比控制（1）冷料矿料级配根据集料筛分结果，依据《公路沥青路面施工技术规范》和静乐丰润至兴县黑峪口高速公路《施工图设计》对ARAC-20沥青混合料矿料级配的要求进行设计。（2）最佳油石比毛体积相对密度、VV、VFA、马歇尔稳定度和流值等技术指标结果，采用双面击实75次确定最佳油石比为5.6%。（3）目标配合比比例碎石19.5～26.5mm碎石24.75～9.5mm碎石32.36～4.75mm机制砂0～2.36mm矿粉Pa（%）47.023.03.023.04.05.6此优选设计级配及其最佳油石比作为目标配合比，为拌和站提供各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。4.1生产配合比控制（1）热料仓矿料级配根据热料仓集料筛分结果，依据《公路沥青路面施工技术规范》和静乐丰润至兴县黑峪口高速公路《施工图设计》满足对ARAC-20沥青混合料矿料级配的要求进行设计。（2）最佳油石比毛体积相对密度、VV、VFA、马歇尔稳定度和流值等技术指标结果，采用双面击实75次确定最佳油石比为5.6%。生产配合比比例1#热料仓

15～22mm碎石2#热料仓

11～15mm碎石3#热料仓

6～11mm碎石4#热料仓

3～6mm碎石5#热料仓

0～3mm细集料矿粉Pa（%）26.023.018.06.023.04.05.6通过混合料级配调试和相关试验验证，所设计的ARAC-20型改性沥青混合料的空隙率、水稳定性等各项试验检测指标均满足技术要求，可做为ARAC-20型沥青混合料施工生产配合比调试的依据。5施工工艺控制

橡胶沥青路面施工工艺流程图5.1混合料的拌和（1）拌和楼输入目标配比：9.5-26.5mm:4.75-9.5mm:2.36-4.75mm:0-2.36mm:矿粉:Pa=47:23:3:23:4:5.6；生产配比：15-22mm：11-15mm：6-11mm：3-6mm：0-3mm：矿粉：Pa=26:23:18:6:23:4:5.6，每种规格的集料、矿料和沥青都必须分别按要求的比例进行配料，施工过程中不得随意更改配比。（2）拌和时间控制在没有出现花白料为度且橡胶沥青混合料的各项技术指标要满足规范及设计要求，沥青的加热温度控制在180℃～190℃。集料的加热温度控制在180℃～200℃，橡胶沥青混合料的出场温度满足要求。（3）严格控制工程最大粒径、4.75mm、2.36mm和0.075mm等关键粒径的比例。（4）工地试验室要对拌和出的混合料进行试验检测，取样时，施工单位、监理单位同时取样，保证数据的可比性。5.2混合料的运输（1）运料车顶部使用篷布或棉被覆盖，春秋季施工时侧壁也应有保温措施。车槽四角应密封坚固。（2）对运至铺筑现场混合料的温度应逐车检测，要满足各阶段温度要求。（3）注意运输车的运输速度，运输车数量要与后场（拌和站生产能力）、前场（摊铺速度）相适应，尽量富余4辆车，确保车辆有效循环，在摊铺机前面形成不间断的供料车流。5.3混合料的摊铺（1）摊铺作业时，应提前做好准备工作，该安装调试的要进行调试，该加热的进行加热，使摊铺机能有效正常运行。（2）摊铺速度应和拌和站的生产量、运输车辆相匹配，匀速前进，卸料过程中，料车方向一直与摊铺机行使方向一致，车辆起升时，要分多次起升，以减少集料的离析。摊铺过程中，配专人用测钎检查松铺厚度和路面施工情况，如发现已铺筑的面层局部离析、拖痕、平整度等问题需及时处理。（3）摊铺温度应根据气温的变化进行调节，过程中做好记录以便量值溯源。（4）摊铺设备无法作业的地方，经监理工程师同意后采取人工摊铺施工。

摊铺作业中5.4混合料的碾压（1）压路机应紧跟慢压，匀速前进，碾压时应紧跟摊铺机并呈阶梯形折返，碾压速度符合下表：压路机碾压速度(km/h)压路机类型初压复压终压11～13T双钢轮振动压路机静压1.5～2.5振动3～4静压2～39～11T双钢轮振荡压路机静压1.5～2.5振动3～42～330T轮胎压路机/3.5～4.5/（2）压路机碾压过程中，摊铺后初压前温度散失较快，因此初压要紧跟摊铺机，中分带处、路面边缘等碾压薄弱环节采用小型压路机压实。（3）提前检查碾压设备，使碾压设备处于良好状态，在碾压时，压路机不要随意停车、转弯、加油等。

压路机紧跟摊铺机机械设备组合进行作业5.5接缝处理（1）施工时一定要将接缝处理好，达到密实、不跳车，用3～6米直尺进行检查。冷接缝时，一侧要涂刷沥青油，使热料相结合。（2）纵向接缝上、下层的缝错开15cm以上，横向接缝错开1m以上。6质量管理6.1动态质量控制动态质量控制采用X-R图法，每天分析各指标的动态波动情况，及时发现问题及时采取有效的处理措施，减少不必要的工程浪费。比较同一指标在不同时间的检测值，当某一指标超出允许范围时，进行分析，及时纠偏处理，动态管理图的建立可参照《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）《附录F施工质量动态管理方法》执行。6.2总量检测控制（1）根据配合比计算每平米实际材料用量与实际生产数量比对控制。（2）根据施工图纸按照配合比计算各材料总数量与各材料进场总量进行比对进行控制。7结束语本文通过在山西静兴高速公路实例的应用，施工时，首先是进行拌和，橡胶沥青混合料每盘生产周期控制在55～65s；摊铺，中面层松铺系数1.10～1.18控制，摊铺机熨平板的振动频率约50～60Hz，熨平板振幅宜选0.3～0.6mm范围，夯梁夯击频率15～25Hz，熨平板的静压力宜在9～15kPa，摊铺速度2～4m/min；初压，采用钢轮前静后震不少于1遍；复压，采用钢轮碾压4～6遍；终压，消除轮印为止。严格控制有效压实时间，一般要在20～30分钟内完成碾压，气温低选低限，气温高选高限。（1