【摘 要】 甘肃河西地区高速公路的主要病害为裂缝，经过钻芯取样发现，横缝多是自下而上发展的反射型裂缝，纵缝多为自上而下发展的疲劳型裂缝。本文通过分析裂缝产生的原因，提出采用橡胶沥青混凝土结合橡胶沥青碎石封层的结构对原路面进行处治，防止裂缝的进一步发展和破坏。
　　【关键词】 橡胶沥青 橡胶沥青碎石封层 改性机理 路用性能 模量
　　我国已经于2008年颁布了橡胶沥青应用技术指南，国内各省份也进行大量的工程实践，实体工程包括了高速公路、国省干线等，已经基本掌握了橡胶沥青的成套技术。四川省、江苏省等单位相继从事橡胶沥青技术应用与研究。到2013年，我国已在包括湖北沪蓉西高速、京承高速公路等多条条左右的公路上进行了实际应用，跨越了6个典型气候分区，取得良好的效果。橡胶沥青是先将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒，再按一定的粗细级配比例进行组合，同时添加多种高聚合物改性剂，并在充分拌合的高温条件下（180℃以上），与基质沥青充分熔胀反应后形成的改性沥青胶结材料。橡胶沥青是符合国家循环经济产业导向和服务于建设和谐社会目标的新型道路建筑材料，推广应用的社会和经济效益显著。本文主要介绍橡胶沥青在处治甘肃河西地区高速公路中裂缝病害的适用状况及设计方法。
　　1 概述
　　1.1 河西地区裂缝产生的理论原因
　　由于行车荷载的作用而发生的结构性破坏裂缝，在车轮荷载作用下，半刚性基层的底部将产生拉应力。当拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会渐渐扩展到上部，并引起沥青面层也产生开裂。WWw.11665.Com影响拉应力的主要因素有面层材料、厚度；基层本身的厚度；基层的回弹模量和下承层的回弹模量。
　　1.2 河西地区裂缝的种类
　　（1）低温裂缝。甘肃河西走廊地区冬季极端气温-31.6℃。由于沥青混合料低温劲度的影响，当气温下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩，由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变，沥青面层就会开裂。
　　（2）温度疲劳裂缝。该地区处于戈壁沙漠地区昼夜温差大，由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变能力变小。加上沥青的老化使沥青的劲度增高，应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度，使路面产生开裂。
　　（3）半刚性路面的反射裂缝。甘肃河西地区的高速公路在建设期间，受当时设计理念及建设资金限制，基层底基层主要采用水泥稳定砂砾结构。在混合料的生产过程中，由于天然砂砾级配的变化，导致生产出来的混合料级配不能满足要求。在环境的影响下，形成温缩、干缩裂缝。而沥青路面较薄（多为12cm厚），半刚性基层的裂缝会由于温度应力而使沥青结构层的底面开裂，并较快形成反射裂缝。一般路段横向反射裂缝间距为20～50m，而河西地区高速横向反射裂缝间距为3～5m。
　　2 橡胶沥青混凝土arhm13（w）配合比设计
　　2.1 橡胶粉
　　2.1.1 橡胶粉的选择
　　（1）橡胶粉宜选用常温研磨粉碎的斜交胎橡胶粉或含天然胶含量较高的胶粉，并应满足相应的物理、化学指标。
　　（2）在保证易于碾压成型，同时满足使用性能要求的前提下，可尽量选用较粗的橡胶粉，宜选择30～80目之间的路用废旧轮胎。
　　（3）最大粒径小于2mm的级配废胎胶粉也可以使用，同时应满足相应的物理、化学指标。
　　2.1.2 橡胶粉的物理指标
　　路用橡胶粉的物理技术指标见表1。
　　2.1.3 橡胶粉的化学指标
　　橡胶粉的化学技术指标见表2。在使用过程中，应由具有相关资质的专业单位进行检测，并出具相应的检测报告，作为橡胶粉化学指标的评定依据。
　　2.2 橡胶沥青
　　加工橡胶沥青的基质沥青选用90号道路石油沥青，胶粉添加计量控制在沥青重量的20%～30%（外掺），其它性能需满足表3要求。
　　2.3 断级配橡胶沥青混合料arhm13（w）配合比设计
　　橡胶沥青混合料矿料级配范围如表4所示。arhm13（w）级配曲线图如图1所示。
　　2.4 油石比优化过程
　　2.4.1 马歇尔试验
　　按设计矿料比例配料，采用6.0%、6.3%、6.6%、6.9%、7.2%，5种油石比进行马歇尔试验，试验结果见表5。
　　2.4.2 最佳油石比的确定
　　根据马

尔试验结果，分别绘制稳定度、流值、空隙率、饱和度、矿料间隙率与油石比的关系曲线，见图2。
　　从曲线上找出相应与最大密度、最大稳定度、目标空隙率（或中值）及沥青饱和度范围中值对应的四个油石比，求出四者的平均值作为最佳油石比初始值oac1，但如果对选择试验的油石比范围，密度或稳定度没有出现峰值，可直接以目标空隙率所对应的油石比作为oac1；作图求出满足沥青混凝土各项指标要求（不含vma）的油石比范围（oacmax，oacmin），该范围的中值为oac2，如果最佳油石比的初始值oac1在oacmax与oacmin之间，则认为设计结果是可行的，可取oac1与oac2的中值作为目标配合比的最佳油石比oac，并结合当地气候特点和实际情况论证地取用，最终得出最佳油石比。
　　由图2可知，试件毛体积相对密度峰值对应油石比为6.6%，稳定度峰值对应油石比为6.6%，满足沥青饱和度范围中值对应油石比为6.6%，目标空隙率所对应的油石比为6.4%，即oac1为6.6%。由各项指标与油石比的关系图可得符合各指标要求的油石比范围为6.0 %～7.2%，其中值为6.6%，即为oac2，oac1与oac2的平均值为6.6%，根据设计经验和项目所在地区气候条件取油石比6.5%为设计油石比。 　　2.4.3 混合料设计结果
　　根据试验分析，设计油石比为6.5%，相对应的沥青混合料性质如表6所示。
　　2.5 沥青混合料性能检验
　　2.5.1 水稳定性检验
　　根据最佳油石比及级配进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来检验设计沥青混合料的水稳定性能。试验结果分别见表7和表8。
　　2.5.2 高温稳定性试验
　　在60.0±1℃，0.7±0.05mpa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，车辙动稳定度试验结果见表9所示。
　　2.5.3 渗水系数试验
　　用轮碾机成型试件，脱模架起进行渗水试验，渗水系数试验结果见表10所示。
　　2.6 配合比设计结论
　　混合料设计结果。本次橡胶沥青混合料目标配合比设计采用矿料比例见表11，合成级配见表12，混合料设计体积指标见表13。
　　断级配橡胶沥青混合料采用sma级配构成原理设计。实验室配合比设计采用马歇尔击实成型，需要适量添加矿粉作为填料，级配采用较多粗集料形成骨架嵌挤结构，通过橡胶沥青、矿粉及部分细集料形成的玛蹄脂填充粗集料空隙，从而形成更好的抗车辙能力，同时采用较高用量的橡胶沥青，其抗疲劳性能、变形适应能力等也有很大程度提高。
　　3 热熔橡胶沥青碎石封层主要材料及技术指标要求
　　（1）加工橡胶沥青的基质沥青选用90号道路石油沥青，胶粉添加计量控制在沥青重量的20%～30%（外掺），其它性能需满足表3要求。
　　（2）封层石料施工时应选用洁净、干燥、无风化、无杂质、具有足够强度和良好颗粒形状的石料，采购石料应特别注意小于0.075mm颗粒含量不大于0.6%，并在施工前采用沥青混凝土拌合楼进行加热除尘，其它性能满足表14要求。
　　热熔橡胶沥青碎石封层说明，热熔橡胶沥青碎石洒布改性沥青应保证均匀性，用量为2.0～2.2kg/m2，洒布碎石采用9.5～13.2mm单粒径碎石，其用量为满铺一层量的60～70%，其目的为保护沥青薄膜不受运料车和摊铺机损坏；碎石与碎石间的空隙足够大，在摊铺沥青混合料时，混合料能很好地压入碎石空隙中，不会出现混合料中的大碎石架空现象，可形成良好的嵌挤效果；高温混合料使橡胶沥青层熔化，熔化的沥青向上裹覆碎石，使热熔橡胶沥青碎石封层与沥青混合料完全融为一体。
　　4 路用状况
　　近两年在河西地区嘉安高速公路铺筑arhm13（w）后在经历两年后，路面有效的防止了半刚性基层、底基层的反射裂缝，没有明显的车辙，水损害现象较少。通过对钻芯取样的试件研究，层间粘结良好，加铺层和封层有效的抵御了裂缝的反射，同时阻止了路表水的渗入。说明采用路面橡胶沥青混合料施工取得了良好的实际效果。
　　5 结语
　　橡胶沥青混凝土能全面提高路用性能，能很好迎合路面工程对高性能沥青混凝土不断增长的需求，同时实现低污染回收利用废旧轮胎，应用前景远大。试验表明，橡胶粉能同时显著改善沥青混合料的高温稳定性、抗水损坏性能和低温性能，使公路路面综合性能得到较大范围的提高。此外，橡胶沥青混合料施工工作性很好，施工温度的要求不超过其他改性沥青，运卸铺离析减少，施工工艺只须在现有机械设备基础上稍作调整，技术指

标和手段进行少量的补充，就可以更好控制施工质量。可以预见，未来几年橡胶沥青混合料在我省河西地区沥青路面养护维修工程中具有广阔的应用前景。
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