目前，冬季低温及冰雪等原因造成我国北方大部分及南方部分地区的沥青路面发生季节性冰冻灾害，导致路面结冰、车辆行驶不畅、交通事故频发、人民生命和财产安全受到重大损失。基于此，各种沥青路面融雪方式应运而生，主要包括喷洒盐化物、铺筑橡胶颗粒自应力除冰雪路面、水热融雪、机械除冰雪等［1］。其中，橡胶颗粒自应力除冰雪沥青路面凭借着可以解决废旧轮胎的处置问题、绿色环保的优势，已经成功地应用于我国部分季冻冰雪地区。橡胶颗粒自应力除冰雪沥青路面在冬季冰雪季节路面形成冰之后，车辆荷载使路面内的橡胶颗粒产生一定弹性形变，从而形成路表冰层与路面结构的变形差异，进而达到沥青路面自应力除冰雪的效果［2 － 3］。
    与普通集料相比，橡胶颗粒所具有的密度小、可变形、表面相对光滑等特性导致在路面施工过程中，容易产生拌和易结团、不均匀、沥青未能充分裹覆、碾压成型时集料不能充分就位、不能形成良好的混合料“嵌挤”结构等降低路面长期使用性能的问题。因此，为提高橡胶颗粒自应力除冰雪沥青路面的施工质量，进而改善其路用性能，本文依托内蒙古交通科技项目“橡胶颗粒路面除冰雪应用技术研究( NJ － 2008 －09) ”，针对橡胶颗粒自应力除冰雪路面的施工过程，对原材料投放顺序、拌和时间和温度、混合料运输、摊铺及压实方法等进行研究，通过对室内试验结果对比分析，确定了橡胶颗粒自应力除冰雪沥青路面的施工工艺及质量控制要点。
    1· 拌和过程
    1. 1 加热温度
    拌和之前，集料与沥青的不同加热温度会影响拌和过程中沥青与集料之间黏结，从而使拌和后的混合料具有不同的黏结性能。对于橡胶颗粒而言，从以往研究结果得知: 在一定温度范围内，提高加热温度可以使得橡胶颗粒表面的“炭化”作用增强，从而促进橡胶颗粒表面与沥青发生反应，进而提高混合料的整体黏结性能［4］。但另一方面，加热温度过高容易加剧沥青的老化程度，反而降低其与集料的黏结性能，而且加热温度过高还会造成能源浪费，因此针对原材料投放前的加热温度，本文进行了以下室内试验。
    试验采用掺TPS 高黏改性沥青和石灰岩集料的常温破碎生产的橡胶颗粒，其中沥青改性剂掺量为12%，试件成型采用马歇尔自动击实仪，试验方法参照现行沥青混合料试验规程进行; 试验过程采用控制变量法，即通过仅改变原材料加热温度，其他试验条件不变进行对照试验研究。沥青和集料的加热温度变化范围分别为140 ～ 190℃、160 ～ 220℃，以10℃为间隔设置对照试验，测量马歇尔击实成型后试件空隙率，下面将所得试验结果从沥青和集料两个方面分别分析。
    分析图1 试验数据可发现，在140 ～ 170℃范围内，随着沥青加热温度的升高，试件空隙率减小，当沥青加热温度高于170℃之后，随温度升高试件空隙率略有回升; 通过对试验数据的处理得到空隙率随沥青加热温度变化曲线，当温度约为172℃时，击实成型后的试件空隙率最小，混合料最为密实。这是由于当温度低于172℃时，提高沥青的加热温度可以加剧橡胶颗粒的“溶胀”，促进橡胶颗粒表面与沥青的反应，从而增强混合料内部的黏结，同时温度升高也会改善混合料的和易性，使橡胶颗粒与集料就位充分，空隙率降低; 温度过高时，由于沥青老化程度较快，使得沥青的黏结力降低，混合料的黏结性能降低，最终表现为混合料成型试件的空隙率没有继续降低反而呈现微小的回升。因此，在实际施工过程中控制沥青加热温度十分必要。
              
    分析图2 试验数据，对于集料的加热温度而言，空隙率变化趋势与沥青加热温度相似。当石料的加热温度处于160 ～ 200℃范围时，随石料加热温度的提高，试件空隙率下降明显; 当加热温度高于200℃后，随温度提升试件空隙率迅速升高，且变化明显。这是因为石料温度升高使橡胶颗粒与石料表面的炭化反应增强，同时也会提高混合料的和易性，进而提高混合料黏结性，使集料充分就位，最终表现为试件空隙率明显降低; 另一方面加热温度过高时，橡胶颗粒的表面炭化反应过于剧烈，反而降低其黏性，而且温度过高的石料还会灼伤沥青，因此温度过高时试件空隙率迅速变大。
    综上所述，在橡胶颗粒沥青混合料的拌和过程中，加热温度应稍高于普通沥青混合料。对于沥青，因为一般采用高黏改性沥青，所以可提高15 ～ 20℃左右，具体温度根据实际情况确定; 本文采用SBS 改性沥青和TPS 高黏改性沥青，在实际施工过程中，SBS 改性沥青应达到175℃，TPS 高黏改性沥青不宜超过165℃，石料温度应控制在190 ～ 200℃。
    1. 2 投放顺序
    与普通石料相比，橡胶颗粒密度小、粒径均匀的物理特性导致其难于均匀分散在混合料中，但是原材料的投放顺序对混合料是否可以拌和均匀以及集料能否被沥青充分裹覆都有很大影响［4］。因此，针对原材料的不同投放顺序( 表1) ，在其他试验条件相同的情况下对橡胶颗粒沥青混合料的均匀性及成型试件的空隙率进行试验。
                
    通过观测以上三种不同投放顺序拌和而成的橡胶颗粒沥青混合料，分别观察集料分散情况、集料表面裹覆沥青是否充分以及成型后试件空隙率等。观察发现: 1 号工艺拌制的混合料橡胶颗粒部分结团，未均匀分散，沥青裹覆较差，有花白料现象; 后面两种投放顺序拌和而成的混合料较均匀，试件空隙率较小，马歇尔残留稳定度也较高。
    通过观测三种不同投放顺序组合拌制而成的橡胶颗粒沥青混合料发现，将石料和橡胶颗粒干拌之后再加入沥青和矿粉，拌和效果最好，这一点和普通沥青混合料的拌和相同; 后两种投放顺序拌制的混合料均有良好的拌和效果，两者仅在拌和时间上有微小差异。由于现场拌合楼的工作方式采用人工投放橡胶颗粒，因此采用石料和橡胶颗粒同时投放的顺序，即3 号投放顺序为最优的原材料投放顺序。
    1. 3 拌和温度
    在拌和过程中，拌和温度对橡胶颗粒沥青混合料的拌和效果至关重要，直接影响沥青混合料的和易性及后续工序的施工温度。若温度较低，容易使得拌合楼功耗增加，也会降低混合料的拌和质量; 若温度过高，容易造成沥青老化、橡胶颗粒表面炭化，影响混合料的路用性能，同时也会造成不必要的能源浪费。
    因此，为了保证沥青混合料具有最佳的性能，本文针对施工工艺中的拌和温度进行了以下室内试验研究。试验方案共设置六组不同拌和温度，温度范围为150 ～ 200℃，其他试验条件相同，进行马歇尔试件击实成型，测定其空隙率，得到试验结果如图3 所示。
    通过观察试件结果中试件空隙率随拌和温度的变化趋势，与加热温度比较易知有相似的变化趋势。因此拌和温度对混合料压实性能的影响机理与前面相同，当拌和温度达到180℃左右时，混合料具有最佳的压实性能。
    1. 4 拌和时间
    混合料的拌和时间不足会导致拌和后的混合料不够均匀，在一定程度上会影响其使用性能; 拌和时间过长会导致拌和能增加，造成能耗浪费，同时也会导致橡胶颗粒炭化、沥青老化，从而影响混合料的性能。在保证混合料拌和均匀和混合料性能的情况下，针对橡胶颗粒与石料的干拌时间作了对比试验。通过观测15～ 45 s 不同干拌时间的混合料发现: 当干拌时间小于35 s 时，橡胶颗粒在石料中不能达到均匀分布，部分结团未能分散; 当干拌时间达到35 s 时，延长拌和时间可以显著提高混合料的均匀性。因此，确定室内试验的干拌时间宜为35 ～ 45 s，考虑到实际施工过程中拌合楼工作效率优于室内试验条件，故宜控制橡胶颗粒与石料的干拌时间为25 ～ 30 s。
    加入沥青后的湿拌时间也对混合料性能有影响，本文亦针对不同湿拌时间下混合料的拌和质量和成型后试件空隙率等进行了室内试验，得到试验结果如图4 所示。
            
    通过观测试验过程中混合料的拌和状况和分析试验结果，湿拌时间为50 s 时，仍存在花白料; 湿拌时间达到70 s 时，拌和基本均匀; 时间继续延长，拌和更加均匀，空隙率减小，试件回弹变形也变小; 湿拌时间增加到90 ～ 100 s 时，试件的空隙率达到最低值; 湿拌时间继续延长，试件空隙率出现增大的趋势，这是沥青老化严重造成的。因此，确定室内实验时加入沥青、矿粉后的拌和时间均为90 s。考虑施工过程中拌合楼工作效率高于室内试验条件，所以确定加入沥青和矿粉后的拌和时间均为60 s。
    综合上述研究结果，将最终确定的拌制工艺列于表2 和表3。
               
    2 ·铺筑碾压成型过程
    2. 1 运输与摊铺过程
    2. 1. 1 运输过程质量控制要点
    ① 考虑到橡胶颗粒沥青混合料黏性强的因素，在运输过程中应在料车的料斗底面刷一层隔离剂，同时应保证其底面不能有积液存在。
    ② 运输途中料车顶须用帆布将混合料盖住，以避免表面硬化和温度降低。
    ③ 料车装料时应前后移动，这样可以防止堆积使集料及橡胶颗粒散落导致离析。
    ④ 科学优选运输路线，使混合料运输时间最短，将混合料性能及温度损失降到最低。
    2. 1. 2 摊铺过程质量控制要点
    ① 摊铺时，现场应时刻有料车等候，绝不能出现摊铺机因料车而停止作业的情况。   
    ② 摊铺机作业时，速度宜控制在2. 0 m/min 左右，且应保持速度平稳，防止混合料摊铺不均匀。
    ③ 松铺系数应根据铺筑的试验路，通过测量多个断面处测点的标高变化来计算确定。
    橡胶颗粒除冰雪沥青路面施工过程中除了遵循以上质量控制要点外，其他质量控制要点应参照普通热拌沥青混合料的施工工艺进行。
    2. 2 混合料压实工艺
    温度较高时，橡胶颗粒沥青混合料具有较高黏性，同时考虑到加入的橡胶颗粒在碾压完成后易产生回弹变形，因此其压实工艺与普通沥青混合料存在差异，本文通过研究得到适合橡胶颗粒沥青混合料的压实工艺如下:
    ① 压实作业应遵循“紧跟慢压、匀速少水”的原则。
    ② 通过观测试验路施工，压路机宜采用双钢轮振动压路机，碾压采用1 /2 错轮; 压路机不应采用胶轮压路机，避免黏结混合料中的橡胶颗粒，影响施工质量。
    ③ 碾压作业时宜把驱动轮置于压路机前进方向，防止压实后混合料堆积导致拥包。
    ④ 针对不易压实的部位，初压时应适当增加压实遍数，确保满足压实要求; 考虑到橡胶颗粒的回弹，终压遍数应予以增加，同时应保证碾压完成时温度低于70℃。
    ⑤ 具体压实方案可参见表4，表中所列“SMA”指采用《公路沥青路面施工技术规范》中改性SMA 沥青混合料的控制标准，“橡胶沥青指南”指《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》中的有关技术要求。
 
    3· 实体工程观测
    依托内蒙古交通科技项目( NJ － 2008 － 9) 中桥面橡胶颗粒沥青路面铺装层，试验段位于绥芬河－ 满洲里国道主干线阿荣旗－ 博克图段高速公路，试验路上面层采用SMA － 16 橡胶颗粒除冰雪沥青混凝土铺筑。通过配合比设计及性能验证后，确定桥面铺装面层混合料配合比为: 11 ～ 19 mm∶ 6 ～ 11 mm∶ 0 ～ 3 mm∶矿粉∶ 水泥∶ 橡胶颗粒= 39∶ 38∶ 8. 5∶ 8∶ 3∶ 3. 5，其中石料为热料仓掺配比例; 油石比6. 5%，沥青为掺TPS 改性高黏沥青( TPS∶ AH － 90 基质沥青= 12 ∶88) ，TOＲ 连接剂用量为0. 14%。
    试验段施工过程严格按照本文提出的施工工艺及质量控制要点进行施工，施工现场采用LB3250 型沥青拌合站，通过预留的投料口进行人工投放混合料中的特殊材料。原材料加热温度、投放顺序、拌和温度和时间等均按照本文的施工工艺进行，现场观测混合料的拌和效果如图5 所示。通过现场观察易知，在严格控制拌和过程、保证拌和时间及温度的条件下，混合料拌和均匀、效果良好。
                
    试验段摊铺与碾压采用的机械设备为沃尔沃ABG8820B 履带式摊铺机、戴纳派克CC624HF( 14 t)双钢轮压路机、卡特CB534D( 12. 6 t) 双钢轮压路机等。试验路铺筑过程按照表3、表4 中的施工工艺进行，严格控制摊铺温度、碾压温度及工艺，现场摊铺与碾压效果如图6、图7 所示。通过现场观察及室内试验验证，本文提出的橡胶颗粒除冰雪沥青路面施工工艺可以保证橡胶颗粒沥青混合料的空隙率达到设计要求，从而在路面达到最佳密实度的情况下，保证橡胶颗粒沥青路面的路用性能及耐久性要求。
               
    4· 结语
    通过对橡胶沥青除冰雪路面施工工艺的研究，室内实验以马氏试件空隙率作为技术指标，对比观测现场施工情况及室内试验结果，总结得到橡胶颗粒自应力除冰雪沥青路面的具体施工工艺:
    ① 沥青的具体加热温度应因改性剂及品种不同而异，一般比普通沥青加热温度提高10 ～ 20℃; 施工过程中，SBS 改性沥青应加热至175℃，掺TPS 改性高黏沥青中的基质沥青温度不宜高于165℃; 石料温度应高于190℃。
    ② 原材料最佳投放顺序: 石料和橡胶颗粒→沥青→矿粉; 沥青应在石料与橡胶颗粒拌和均匀后喷入。
    ③ 混合料拌和温度宜在180℃左右; 拌合楼拌和时，橡胶颗粒与石料的拌和时间宜为25 ～ 30 s，加入沥青和矿粉后拌和时间均为60 s。
    ④ 橡胶颗粒沥青混合料应采用双钢轮式振动压路机进行碾压，并且适当增加终压遍数; 减小碾压速度，增加碾压时间，减小橡胶颗粒的回弹会导致空隙率增大，破环路面的使用性能。