25橡胶沥青混凝土施工工法有待修改.docx
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25橡胶沥青混凝土施工工法有待修改
橡胶沥青混凝土施工工法
GGG（京）B3025-2008
王旭东柳浩李美江高维兵杨丽英
（交通部公路科学研究院北京市公路桥梁建设集团有限公司
北京市政路桥建材集团有限公司）
1前言
1.0.1橡胶沥青混凝土在路面工程中的应用在国际上已有比较悠久的历史。
1999年交通部公路科学研究所首次将橡胶粉用于马房大桥的桥面铺装，2001年交通部设立西部交通科技项目开展“废旧橡胶沥青用于筑路的技术研究”，该项目在广东、山东、河北、四川、贵州等地，涉及到华南地区、西南地区、轻冰冻地区，三个气候片区，修筑总长近30公里试验路和实体工程。
课题组后来又在京秦高速公路、武汉钢桥面、广东105国道、北京绿色奥运工程中修筑了橡胶沥青混凝土路面。
1.0.2废胎胶粉在沥青混合料中的应用，有利于减少废轮胎对环境污染，促进可循环资源的再生利用，同时，有利于改善沥青路面的使用性能、节约建设、养护成本。
橡胶沥青混凝土用于道路工程，能够改善沥青的高低温性能、抗老化性能、抗疲劳性能，起到减薄路面、延长路面使用寿命、延缓反射裂缝、减轻行车噪声、优良的冬季柔性等作用。
为了响应国家建设“资源节约型、环境友好型”社会的号召，2007年，交通部开展了“材料节约和资源循环利用”专项行动计划，将废胎胶粉在公路工程中应用作为主要的推广项目之一。
1.0.3橡胶沥青混凝土主要有干拌工艺和湿拌工艺。
干拌工艺是将废胎胶粉与沥青、矿料一起投放到拌和楼里拌和，生产橡胶沥青混合料的生产方法。
湿拌工艺是先将废胎胶粉和沥青加工形成橡胶沥青后，再与矿料拌和生产橡胶沥青混合料的生产方法。
1.0.4本工法包括了橡胶沥青混凝土的干拌工艺和湿拌工艺两种工艺的施工工法，本工法是对交通部公路科学研究所、北京市公路桥梁建设集团有限公司、北京市政路桥建材集团有限公司等单位多年研究成果和工程经验的基础上总结出来的。
2工法特点
2.1橡胶粉在沥青混合料中既有化学反应，同时橡胶粉颗粒在沥青混合料中又天然存在，使得橡胶沥青混合料的级配设计要充分考虑橡胶粉颗粒的存在。
2.2橡胶粉加入混合料中以后，沥青的黏度增大，施工温度高。
2.3橡胶粉掺入沥青混合料中后使得沥青混合料的弹性增大，需要加强压实。
2.4橡胶粉掺入沥青混合料中的反应复杂，橡胶沥青混合料的密度很难通过计算确定，需要实测。
2.5由于橡胶沥青混凝土本身的特点，橡胶沥青混凝土的高温性能和低温性能都得到改善，橡胶沥青混凝土的技术性能指标也应根据其性能确定。
2.6橡胶沥青混凝土的设计方法需要充分考虑橡胶粉在其中的作用特点，对其体积参数和稳定度、流值进行调整。
3适用范围
3.1橡胶沥青混合料可用于各种等级公路新建和改建工程。
橡胶沥青混合料适用于沥青路面的各结构层位。
废胎胶粉用于沥青混凝土中，能改善沥青混凝土的高温稳定性、抗疲劳性能、水稳定性能、低温性能和延缓反射裂缝等路用性能，同时能显著降低路面的行车噪声。
3.2根据混合料的性能特点和使用要求，可分别选用湿拌法的橡胶沥青混合料和干拌法的橡胶沥青混合料。
干拌法生产的混合料高温稳定性好；而湿拌法生产的混合料在低温抗裂、抗水损坏以及降低行车噪音等方面具有明显优势。
3.3干拌法生产的橡胶沥青混凝土宜用于中、下面层中，以提高沥青路面的抗高温变形能力；湿拌法生产的橡胶沥青宜用于上面层沥青混凝土、防水粘结层和应力吸收层等。
4工艺原理
4.1轮胎的设计寿命一般为50~100年，但轮胎在使用1~2年后因磨损就报废了，因此废旧轮胎橡胶粉主要的化学成分是天然橡胶和合成橡胶（如丁苯橡胶、顺丁橡胶），还有硫、碳黑、氧化硅、氧化铁、氧化钙等添加剂成分，以上这些成分都是良好的沥青改性剂。
4.2无论是干拌法还是湿拌法的橡胶粉沥青混凝土，橡胶粉和沥青两种材料在高温条件下共混，其反应过程比较复杂，既不能用简单的物理过程来描述，也不能用复杂的化学过程论之。
研究证明，橡胶粉对干拌法沥青混合料绝不是简单的物理填充作用。
湿拌法沥青混合料的沥青性能试验表明橡胶粉对沥青的改性作用是客观存在的，但从微观照片和密度测试中，仍能看到橡胶粉在橡胶沥青中单独存在的影子。
相比较而言，干拌法沥青混合料的物理作用多一些，湿拌法的化学作用会明显一些。
4.3由于橡胶粉用于沥青混合料既有对沥青的改性作用，其颗粒在沥青混合料中又是天然存在的，正是在这种双重作用下，使得橡胶粉沥青混凝土表现出与一般沥青混凝土不同的路用性能，使得橡胶粉沥青混凝土的受力特性发生了变化，赋予了橡胶粉沥青混凝土良好的降噪音性能、减薄路面厚度的作用、抗高温性能和重载性能、抗疲劳性能。
5施工工艺流程及操作要点
图5-1橡胶沥青混合料施工工艺流程
5.1橡胶粉沥青混合料级配设计
5.1.1橡胶沥青混凝土分为开级配和密级配两种。
5.1.2对于密级配橡胶沥青混凝土，无论是干拌工艺还是湿拌工艺均应采用间断型级配。
5.1.3级配构成原理
橡胶沥青混合料的级配根据设计空隙率的水平，按照骨架嵌挤原理形成。
5.1.4适用于干拌工艺的混合料级配及控制范围
1）干拌工艺生产的混合料，即橡胶沥青混合料（ARHM（D）），可用于沥青面层的上、中、下3层，宜选用密级配。
按公称最大粒径分为：
10型、13型、16型、20型、25型、30型等。
表5.1.4为相应的橡胶沥青混凝土（ARHM（D））的参考级配曲线。
2）级配的控制点为4.75mm和0.075mm。
4.75mm通过率的允许误差为±2%（绝对值），0.075mm通过率的允许误差为±1%（绝对值）。
干拌法橡胶沥青混凝土（ARHM（D））的参考级配曲线（通过率%）表5.1.4
级配类型
通过下列筛孔（mm）的质量百分率（％）
37.5
31.5
26.5
19
16
13.2
9.5
7.2
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
ARHM30（D）
100
90~
100
80~
91
64~
76
57~
69
50~
62
40~
51
-
25~
35
17~
27
12~
20
9~
16
6~
12
4~
9
3~
7
ARHM25（D）
100
90~
100
70~
82
62~
73
54~
65
42~
53
-
25~
35
17~
27
12~
20
9~
16
6~
12
4~
9
3~
7
ARHM20（D）
100
90~
100
77~
88
64~
76
47~
59
-
25~
35
18~
27
14~
21
10~
17
7~
13
5~
10
4~
8
ARHM16（D）
100
95~
100
79~
86
58~
67
-
30~
40
22~
31
16~
24
12~
19
9~
15
7~
12
5~
9
ARHM13（D）
100
95~
100
66~
74
-
30~
40
23~
32
17~
25
13~
20
10~
16
8~
13
6~
10
ARHM10（D）
100
95~
100
60~
69
30~
40
23~
32
17~
25
13~
20
10~
16
8~
13
6~
10
5.1.5适用于湿拌工艺的混合料级配及控制范围
1）湿拌工艺生产的混合料，即橡胶沥青混合料（ARHM（W）），宜用在沥青面层的表面层，按公称最大粒径分为：
5型、7型、10型、13型、16型、20型等。
可采用密级配（表5.1.5-1），也可采用开级配（表5.1.5-2）。
2）这些级配的控制点为4.75mm和0.075mm。
4.75mm通过率的允许误差为±2%（绝对值）；0.075mm通过率的允许误差为±1%（绝对值），对于开级配混合料的允许误差为±0.5%（绝对值）。
湿拌法橡胶沥青混凝土（ARHM（W））密级配的参考级配曲线（通过率%）表5.1.5-1
级配类型
通过下列筛孔（mm）的质量百分率（％）
26.5
19
16
13.2
9.5
7.2
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
ARHM20（W）
100
90~
100
77~
88
64~
76
47~
59
-
25~
35
18~
27
14~
21
10~
17
7~
13
5~
10
4~
8
ARHM16（W）
100
95~
100
77~
85
54~
64
-
25~
35
19~
28
15~
22
11~
18
9~
14
7~
11
5~
9
ARHM13（W）
100
95~
100
62~
71
-
25~
35
20~
28
15~
23
12~
19
10~
15
8~
12
6~
10
ARHM10（W）
100
95~
100
56~
66
25~
35
20~
28
15~
23
12~
19
10~
15
8~
12
6~
10
ARHM7（W）
100
95~
100
58~
68
25~
35
19~
28
15~
22
12~
18
9~
14
7~
11
ARHM5（W）
100
95~
100
25~
35
20~
28
16~
23
13~
18
10~
15
8~
12
湿拌法橡胶沥青混凝土（ARHM（W））开级配的参考级配曲线（通过率%）表5.1.5-2
级配类型
通过下列筛孔（mm）的质量百分率（％）
19
16
13.2
9.5
7.2
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
ARHM16（W）-O
100
95~
100
71~
80
43~
55
-
15~
25
6~
18
3~
14
1~
10
1~
7
0~
5
0~
4
ARHM13（W）-O
100
95~
100
52~
64
-
15~
25
10~
19
6~
15
4~
11
2~
9
2~
7
1~
5
ARHM10（W）-O
100
95~
100
45~
57
15~
25
10~
19
6~
15
4~
11
2~
9
2~
7
1~
5
ARHM7（W）-O
100
95~
100
48~
60
15~
25
10~
19
7~
14
4~
11
3~
8
2~
6
ARHM5（W）-O
100
95~
100
15~
25
10~
19
7~
14
4~
11
3~
8
2~
6
5.2橡胶沥青混合料配合比设计
5.2.1橡胶沥青混合料设计原则
1）橡胶沥青混合料配合比设计应遵循理论配合比设计、目标配合比设计、生产配合比以及混合料试生产和试验路段铺设等四个阶段。
其配合比设计流程见图5.2.1。
图5.2.1配合比设计流程图
2）按照体积法原理进行配合比设计。
根据混合料设计空隙率的要求，并结合其它体积参数，由试件实际空隙率水平确定相应的油石比。
3）混合料配合比设计应根据石料情况，以间断级配、骨架结构为原则，优化混合料的实际级配，并进行相关的性能验证。
5.2.2橡胶沥青混合料设计标准
1）橡胶沥青混合料设计方法宜采用马歇尔击实试验方法。
在有条件地区也可使用旋转压实的试验方法。
2）橡胶沥青混合料技术指标
①橡胶沥青混合料马歇尔击实试验的技术指标要求见表5.2.2-1。
橡胶沥青混合料马歇尔试验技术指标表5.2.2-1
指标
密级配混合料
开级配型混合料
马歇尔击实次数（次）
75
75
稳定度（流值为3mm）
>8kN
>5kN
设计空隙率（%）
3～5
18～24
沥青饱和度（%）
70～85
－
②击实次数：
橡胶沥青混合料无论作为表面层还是用于中、下面层，无论是密级配混合料，还是开级配混合料，均采用双面击实各75次。
对于重载交通路段，用于表面层的密级配混合料的击实次数可提高到100次。
③稳定度和流值：
大量的试验表明，断级配混合料的流值比较大，例如：
SMA混合料。
这是由于断级配本身的特性造成的，流值大并不意味着混合料的抗变形能力弱，相反，车辙试验表明这种混合料的高温稳定性良好。
对于橡胶沥青混合料要求在流值为3mm时的稳定度满足要求。
④设计空隙率：
对于密级配混合料，当用于中、下面层时，设计空隙率宜控制为3%；当用于表面层混合料时，中粒式混合料的设计空隙率宜为4%，细粒式混合料的设计空隙率宜为5%。
对于开级配混合料，用于表面层混合料设计空隙率宜为18～20%，中、下面层为20～24%。
⑤橡胶沥青混凝土的矿料间隙率（VMA）宜符合表5.2.2-2要求。
橡胶沥青混凝土的矿料间隙率要求表5.2.2-2
集料公称最大粒径（mm）
31.5
26.5
19
16
13.2
9.5
VMA不小于（%）
11.5
12
13
13.5
14
15
⑥混合料试件毛体积密度应采用蜡封法测定。
⑦混合料的最大理论密度宜采用真空法测定。
当采用理论计算法时，应通过试验确定混合料毛体积密度与表观密度的比例关系。
⑧宜采用设计空隙率确定橡胶沥青混合料的最佳油石比，同时其他指标应满足设计要求。
3）橡胶沥青混合料技术性能
①橡胶沥青混凝土高温性能要求根据交通等级进行分类，以车辙试验为标准，按照现场压实度的标准成型试件。
具体技术指标见表5.2.2-3。
橡胶沥青混合料高温性能要求表5.2.2-3
交通量等级
层位
上面层
中面层
下面层
轻交通
动稳定度（次/mm）
2000
1200
800
相对变形（%）
15
15
20
中等交通
动稳定度（次/mm）
2500
1500
1000
相对变形（%）
10
10
15
重载交通
动稳定度（次/mm）
3000
2000
1500
相对变形（%）
5
10
10
特重交通
动稳定度（次/mm）
4000
2500
2000
相对变形（%）
3
5
10
②密级配橡胶沥青混凝土的水稳定性指标包括残留稳定度和冻融劈裂强度比值，试验采用在设计油石比条件下进行马歇尔击实试验，每面50次。
具体指标要求见表5.2.2-4。
橡胶沥青混合料水稳定性检验技术要求表5.2.2-4
气候条件和指标
相应于下列气候分区的技术要求（%）
年降雨量（mm）及气候分区
>1000
500~1000
250~500
<250
潮湿区
湿润区
半干区
干旱区
T0709
浸水马歇尔试验残留稳定度（%），不小于
指标
85
80
T0729
冻融劈裂强度比值（%），不小于
指标
80
75
③密级配橡胶沥青混凝土的低温弯曲试验（试验方法T0715）的技术标准见表5.2.2-5。
橡胶沥青混合料低温弯曲试验破坏应变技术要求表5.2.2-5
气候条件与技术指标
相应于下列气候分区所要求的破坏应变（με）
年极端最低气温（℃）
<-37.0
-21.5~37.0
-9.0~-21.5
>-9.0
气候分区
冬严寒区
冬寒区
冬冷区
冬温区
指标
3000
2800
2500
④当橡胶沥青混凝土作为抗滑表层时，其构造深度不小于0.65mm，渗水系数不大于100mL/min。
⑤橡胶沥青混凝土的线膨胀量不大于1%。
5.2.3橡胶沥青混合料理论配合比设计
（1）橡胶沥青混合料理论配合比设计的目的
根据当地工程、材料特点和使用性能要求，确定橡胶沥青混合料理论级配曲线和废胎胶粉掺量，并进行室内实验验证混合料的性能指标。
（2）橡胶沥青混合料理论配合比设计的主要流程及内容
1）根据使用条件的要求，确定采用干拌工艺，还是湿拌工艺，并初步确定废胎胶粉的掺量。
2）废胎胶粉掺量一般不宜低于20%（外掺）。
3）选择废胎胶粉的种类。
4）根据工程所使用的石料，进行石料性能检测，指标应满足本工法中的有关要求。
5）将石料筛分成各档，分别测定石料的表观密度、毛体积密度及吸水率。
细集料的毛体积密度测到0.3mm档，0.3mm以下测定其表观密度。
6）根据石料密度，按照骨架结构原理，初定各档石料的比例及混合料的级配曲线。
也可参照本工法提出的级配曲线作为混合料设计的初步级配曲线。
7）确定石料的生产级配的建议范围。
8）按照确定的级配曲线掺配混合料，进行马歇尔击实试验。
9）检验马歇尔试件的力学和体积指标，应满足本工法的有关要求。
10）按照空隙率确定混合料的油石比。
如混合料的空隙率达不到设计要求，应对原有级配进行调整，重新进行马歇尔试验，直到混合料空隙率满足技术要求。
11）按照现场压实度水平进行混合料的技术性能验证。
如混合料技术性能不能满足技术要求，需要重新进行理论配合比设计，着重于橡胶沥青或废胎胶粉的类型、掺量等角度进行分析。
（3）橡胶沥青混合料理论配合比设计需注意的问题
1）级配的选择。
本工法提供的各种混合料的级配仅是推荐级配，在实际工程中，应根据石料的情况进行验证、调整，得到符合实际情况的级配曲线，但是工法中有关控制点和控制范围不变。
2）橡胶沥青的密度。
由于废胎胶粉与沥青的作用机理比较复杂，相同类型、掺量的废胎胶粉掺入不同标号的基质沥青后的密度并不相同；同时，橡胶沥青的密度并不能通过废胎胶粉密度和沥青密度直接计算得到。
因此，橡胶沥青密度应通过试验测定。
3）干拌工艺的废胎胶粉密度。
在干拌工艺橡胶沥青混合料的生产过程中，废胎胶粉与沥青和矿料在高温时拌和，尽管时间较短，但沥青与废胎胶粉仍会产生一些反应，导致废胎胶粉密度产生变化。
因此，即使干拌工艺橡胶沥青混合料，直接通过废胎胶粉密度计算混合料的密度仍存在一些偏差。
故宜采用真空法测定混合料的最大理论密度。
5.2.4橡胶沥青混合料目标配合比设计
橡胶沥青混合料目标配合比设计的目的。
根据理论级配确定混合料冷料仓的比例，进一步验证混合料的性能。
应在拌和厂现场完成。
（1）橡胶沥青混合料目标配合比的主要流程及内容
1）对生产用石料和沥青进行性能检测。
2）对石料进行筛分，根据理论配合比确定的级配曲线，确定各档石料的比例。
3）级配宜控制在容许的范围内。
4）如掺配的级配不能满足设计要求，需调整石料的生产。
5）调整好级配后，进行马歇尔击实试验，确定混合料的油石比，并进行混合料的性能验证。
6）选用10型级配时，应选用不少于3档石料，采用4个冷料仓。
7）选用13～16型级配时，应选用不少于4档石料，采用4～5个冷料仓。
8）选用20～25型级配时，应选用不少于5档石料，采用5～6个冷料仓。
（2）橡胶沥青混合料目标配合比设计需注意的问题
1）目标配合比设计过程中如发现原材料的级配不能满足要求，应及时通知碎石场，调整筛孔的孔径。
如某些地区生产的5～10mm规格的玄武岩石料大多是为了生产SMA-13混合料而确定的筛孔，通过试验发现，这些碎石偏细，不利于生产10型混合料，建议应将上层筛孔放大2mm。
同时，建议增设7.5mm筛孔，生产4.75～7.2mm的石料。
2）当对细粒式混合料进行目标配合比设计时应充分利用冷料仓，使各个料仓的进料速度均衡。
5.2.5橡胶沥青混合料生产配合比设计
（1）橡胶沥青混合料生产配合比设计的目的是确定拌和楼热料仓的范围和比例以及混合料的生产油石比。
（2）橡胶沥青混合料生产配合比的主要流程及内容
①将拌和楼中的杂料清理干净，检查筛孔是否破损，如破损应及时修补。
②根据级配特性，确定混合料热料仓的范围，即热料仓的筛孔范围，生产过程中使用的热料仓不宜少于4个。
③进行热料仓筛分，确定热料仓比例。
④按照目标配合比确定的冷料仓比例上料，同时将石料加热到正常生产时所需的温度，并打开除尘口，正常除尘。
不喷沥青、不掺加填料。
如采用干拌法工艺，不掺加废胎胶粉。
⑤在进行生产配合比时，每盘料不宜少于1t。
⑥将头两盘料当作废料，弃掉。
⑦用铲车接取第三盘料，各个热料仓的石料分别堆放在干净的硬化地面上。
⑧将石料拌匀后用四分法取料，进行筛分。
⑨按理论配合比级配曲线掺配，初步确定热料仓的比例。
（3）橡胶沥青混合料生产配合比设计需注意的问题
在生产配合比设计过程中应与拌和楼紧密配合，做到料仓供料均匀、平衡，避免大规模生产中发生等料、溢料的问题。
（4）橡胶沥青混合料油石比的二次标定
为了准确测定混合料的油石比，生产过程中宜采用燃烧法检测油石比。
1）油石比的第一次标定。
在生产配合比设计阶段，需要采用如下步骤对燃烧炉进行标定。
1按理论级配、四种不同的油石比（其中一个为最佳油石比），拌制标准混合料，每份混合料质量为1000～1500g。
2一个油石比不少于2个平行试验样本。
3燃烧法分别测定混合料的油石比。
4制定理论设定油石比与燃烧法测定的油石比的关系曲线，作为生产过程中油石比检测的修正曲线。
5当混合料的级配改变或废胎胶粉的掺量改变时，需重新进行油石比的标定。
2）油石比的第二次标定。
在对燃烧炉标定的基础上，对拌和楼的喷油精度进行标定。
拌和楼按正常生产状态下，按照生产配合比确定的混合料级配，分别按照最佳油石比、最佳油石比+0.3%、最佳油石比-0.3%三个不同的油石比喷油，分别生产不少于1t的混合料，每个油石比的混合料分别取两份进行燃烧法测定油石比，取两者的平均值，并经过修正，作为该设定油石比下拌和楼的实际油石比。
设定油石比与实际油石比的差即为拌和楼的喷油误差。
（5）橡胶沥青混合料生产油石比的确定
根据室内马歇尔试验确定的混合料最佳油石比，为改善表面层混合料的高温稳定性，在实际生产中可比最佳油石比降低0.2～0.3%。
则拌和楼实际生产中设定的油石比应为：
✧表面层混合料的设定油石比=最佳油石比－（0.2～0.3%）－拌和楼的喷油误差。
✧中、下面层混合料的设定油石比=最佳油石比－拌和楼的喷油误差。
5.3橡胶沥青混合料的拌和
5.3.1冷料仓之间的隔板高度不宜低于70cm，避免在生产过程中造成料仓中原料混杂。
5.3.2拌和机的矿粉仓应配备振动装置以防止矿粉起拱。
添加消石灰、水泥等外掺剂时，宜增加粉料仓，也可由专用管线和螺旋升送器直接加入拌和锅，若与矿粉混合使用时应避免二者因密度不同发生离析。
5.3.3沥青混合料拌和时间根据具体情况经试拌确定，以沥青均匀裹覆集料为度。
间歇式拌和机每盘的生产周期不宜少于50～60
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