北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南(试行)

北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南(试行)废胎胶粉沥青作为一种资源循环利用与路面性能提升相结合的绿色材料，在北京市道路工程中推广应用，对于落实“双碳”目标、推动交通领域节能减排具有重要意义。为规范废胎胶粉沥青及混合料的设计与施工，结合北京市气候特点（冬季寒冷、夏季高温、年温差大）、交通荷载特征（重载交通比例高、昼夜温差显著）及材料供应条件，制定本技术指南，适用于北京市行政区域内新建、改建和扩建的公路及城市道路工程中废胎胶粉沥青混合料的设计与施工。一、材料技术要求（一）废胎胶粉废胎胶粉应采用废旧轮胎经常温粉碎或低温粉碎工艺加工而成，严禁使用含其他橡胶制品（如输送带、密封件）的再生胶粉。胶粉需满足以下技术指标：-粒度：80%以上通过40目筛（0.425mm），最大粒径不超过2.36mm，避免粗颗粒影响沥青胶结料均匀性；-灰分含量≤8%（质量分数），灰分过高会降低胶粉与沥青的界面黏结性能；-纤维含量≤1%（质量分数），纤维残留易导致胶粉沥青在拌和过程中结团；-挥发分含量≤1.5%（质量分数），挥发分过高可能引发沥青混合料在高温拌和时产生气泡；-橡胶烃含量≥45%（质量分数），确保胶粉对沥青的改性效果。每批次胶粉进场前需提供由第三方检测机构出具的全项检测报告，检测频率按50吨为一个检验批，不足50吨按一批次计。（二）基质沥青根据北京市气候分区（属夏热冬冷区，1-3气候分区），基质沥青宜选用70号道路石油沥青（A-70），其技术指标需符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40）中道路石油沥青的要求，重点控制针入度（25℃，100g，5s）60-80（0.1mm）、软化点≥46℃、延度（15℃）≥100cm，确保基质沥青的基础性能满足胶粉改性需求。（三）胶粉沥青制备胶粉沥青采用“湿法”工艺制备，即胶粉与基质沥青在高温条件下充分溶胀反应。制备设备需配备高速剪切装置（剪切速率≥4000r/min）和恒温搅拌装置（搅拌速率80-120r/min）。具体工艺参数如下：-基质沥青加热温度：170-180℃，避免温度过高导致沥青老化；-胶粉掺量（占基质沥青质量比）：18%-22%，掺量低于18%时改性效果不显著，高于22%易导致胶粉沥青黏度偏大，影响施工和易性；-溶胀反应时间：剪切阶段（高速剪切）30min，搅拌发育阶段（低速恒温搅拌）60-90min，确保胶粉与沥青充分反应，形成稳定的空间网络结构；-胶粉沥青出场温度：165-175℃，储存时间不超过12h，超过12h需重新加热并搅拌，防止胶粉沉淀分层。胶粉沥青需满足以下技术指标：针入度（25℃）30-50（0.1mm），软化点≥60℃，5℃延度≥20cm，135℃布氏黏度≤3.0Pa·s（确保施工可泵性），弹性恢复（25℃）≥75%（反映胶粉沥青的弹性性能）。（四）集料与填料粗集料应采用玄武岩或辉绿岩等坚硬、耐磨、洁净的石料，压碎值≤26%，洛杉矶磨耗损失≤28%，针片状颗粒含量≤15%（大于9.5mm颗粒），确保混合料的骨架稳定性。细集料宜采用机制砂，砂当量≥60%，含泥量≤3%，避免细集料含泥量过高影响胶粉沥青与集料的黏附性。填料采用石灰岩磨制的矿粉，亲水系数≤1.0，塑性指数≤4%，外观无团粒结块，确保与胶粉沥青形成良好的胶浆结构。二、混合料设计方法（一）设计原则废胎胶粉沥青混合料设计需兼顾高温抗车辙性能、低温抗裂性能及水稳定性，重点控制空隙率、矿料间隙率（VMA）、沥青饱和度（VFA）等体积指标，同时结合北京市典型路面结构（上面层厚度4-5cm，中面层6-8cm）确定适宜的级配类型（推荐AC-13、AC-20型密级配）。（二）目标配合比设计1.级配选择：基于工程经验，AC-13型混合料关键筛孔（4.75mm、2.36mm、0.075mm）通过率建议范围分别为32%-40%、20%-28%、7%-10%；AC-20型混合料关键筛孔（4.75mm、2.36mm、0.075mm）通过率建议范围分别为28%-36%、18%-26%、6%-9%，确保级配处于“骨架-密实”结构区间。2.油石比确定：采用马歇尔试验法，以胶粉沥青用量（占混合料总质量比）为变量，制备5组不同油石比（通常为4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%）的试件，测定马歇尔稳定度、流值、空隙率、VMA、VFA等指标。综合考虑：空隙率控制在3%-5%（上面层）或4%-6%（中面层），VMA≥14%（AC-13）或≥13%（AC-20），VFA65%-75%；同时验证高温性能（60℃动稳定度≥3000次/mm）、低温性能（-10℃弯曲应变≥2500με）及水稳定性（残留稳定度≥85%，冻融劈裂强度比≥80%），确定最佳油石比。（三）生产配合比验证目标配合比确定后，需在拌和楼进行热料仓筛分试验，调整各热料仓比例，使生产级配与目标级配的偏差不超过：0.075mm筛孔±2%，2.36mm筛孔±3%，4.75mm筛孔±4%。同时，通过试拌试铺验证混合料的施工和易性（摊铺不离析、碾压易密实），并取料进行马歇尔试验和性能验证，确保生产配合比与目标配合比的一致性。三、施工关键工艺（一）混合料拌和1.胶粉沥青运输至拌和楼后，需持续搅拌（转速60-80r/min），温度控制在165-175℃，避免胶粉沉淀。2.集料加热温度：180-190℃（比胶粉沥青高10-15℃），确保胶粉沥青与集料充分裹覆。3.拌和时间：干拌（集料与矿粉）5-8s，湿拌（加入胶粉沥青）45-60s，总拌和时间≥50s，确保胶粉沥青均匀裹覆集料表面，无花白料、结团现象。（二）运输与摊铺1.运输车辆需采用15t以上自卸车，车厢内壁涂刷防黏剂（水:柴油=3:1），车底及侧面覆盖双层棉被保温，运输过程中混合料温度下降速率≤10℃/h，到场温度≥160℃（上面层）或≥155℃（中面层）。2.摊铺前需对下承层进行清扫，喷洒粘层油（改性乳化沥青，用量0.3-0.5L/m²）。摊铺机采用双机梯队摊铺，前后间距5-10m，摊铺速度控制在2-3m/min（上面层）或3-4m/min（中面层），确保摊铺连续、均匀，避免停机待料导致温度离析。3.摊铺温度：上面层≥155℃，中面层≥150℃；摊铺后需及时检查厚度（每10m检测1次）和平整度（3m直尺检测，最大间隙≤3mm）。（三）碾压成型1.碾压遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”原则，初压采用10-12t钢轮压路机，温度≥150℃（上面层）或≥145℃（中面层），静压1-2遍；复压采用25t以上胶轮压路机（或振动压路机），胶轮压路机揉搓2-3遍（或振动压路机振压3-4遍），温度≥130℃；终压采用10-12t钢轮压路机，静压1-2遍，消除轮迹，终压温度≥100℃（上面层）或≥90℃（中面层）。2.碾压过程中严禁压路机急刹车、调头，胶轮压路机需及时涂刷隔离剂（水:植物油=9:1），避免粘轮。四、质量控制与验收（一）施工前控制1.材料进场时需核查质量证明文件（胶粉的检测报告、沥青的出厂合格证），并按批次抽检（胶粉每50吨、沥青每100吨、集料每500吨），不合格材料严禁使用。2.拌和楼需标定计量系统（误差≤±0.5%），调试热料仓比例，确保生产级配符合设计要求。（二）施工过程控制1.每车混合料检测出场温度（≥165℃）和到场温度（≥160℃），每2h抽检1次油石比（允许偏差±0.3%）和矿料级配（关键筛孔偏差≤±2%），采用燃烧法或抽提筛分法检测。2.摊铺过程中每10m检测1次厚度（允许偏差±5mm）和平整度（3m直尺≤3mm），碾压完成后立即检测压实度（≥98%，以马歇尔密度为标准密度）和渗水系数（≤100mL/min）。（三）施工后验收1.路面交工验收时需检测以下指标：压实度（≥98%）、厚度（代表值≥设计值-8mm，极值≥设计值-15mm）、平整度（σ≤1.2mm）、抗滑性能（构造深度≥0.55mm，摩擦系数BPN≥45）、高温性能（取芯试件60℃动稳定度≥2800次/mm）、水稳定性（残留稳定度≥80%）。2.建立施工质量档案，记录材料来源、拌和参数、摊铺碾压温度、检测数据等，确保质量可追溯。五、环保与安全要求（一）环境保护1.胶粉生产厂需配备粉尘收集装置（除尘效率≥99%），拌和站需设置沥青烟净化设备（采用活性炭吸附或等离子净化技术，净化效率≥95%），确保颗粒物排放浓度≤10mg/m³，非甲烷总烃排放浓度≤10mg/m³（符合《大气污染物综合排放标准》GB16297）。2.施工废料（如废料沥青混合料、清洗废水）需集中收集，废料沥青混合料可回收再利用（掺量≤30%），清洗废水经沉淀处理后循环使用，严禁随意倾倒。（二）施工安全1.胶粉沥青加热和混合料拌和过程中，操作工人需佩戴耐高温手套、防辐射面罩（防止沥青烟烫伤），拌和楼控制室需安装通风装置（换气次数≥12次/h），确保操作环境有害气体浓