《基于橡胶沥青材料的公路工程生命周期管理分析》学术报告

作者及发表信息
本文作者尹大彪来自贵州省铜仁市思南县凉水井镇综合治理服务中心，发表于《development guide to building materials》2025年6月第23卷第12期（Vol.23, No.12）。文章聚焦橡胶沥青（Rubber Asphalt）在公路工程全生命周期管理中的应用，结合案例分析了其技术优势与管理策略。

学术背景与研究目标
随着中国城镇化进程加速，公路建设规模扩大，传统沥青路面面临高维护成本、短寿命等问题。橡胶沥青作为一种将废旧轮胎橡胶粉与基质沥青复合的环保材料，具有优异的高低温性能（高温软化点提升20~30℃）、抗老化性和耐疲劳开裂特性（延度增至5~8倍）。本文旨在系统阐述橡胶沥青从规划到拆除再生的全生命周期管理方法，通过优化材料配比、施工工艺及养护技术，提升公路耐久性并降低成本。

主要论点与论据

1. 橡胶沥青材料特性与工程优势
- 核心观点：橡胶沥青通过物理化学反应形成互穿网络结构，显著提升路面性能。
- 论据：
- 实验数据表明，橡胶粉掺量15%~22%时，沥青软化点提高20~30℃，60℃动力黏度增加1~2个数量级（文献[2][3]）。
- 弹性分子结构赋予低温抗裂性，案例中SBS改性橡胶沥青（掺量18%）路面在-15℃环境下无脆性断裂。

2. 全生命周期分阶段管理策略
- 规划阶段：
- 根据交通量选择材料类型（如干线公路采用SBS改性橡胶沥青，农村公路用普通橡胶沥青），并确保橡胶粉粒径0.18~0.45mm、含胶量≥45%。
- 设计与施工阶段：
- 通过正交试验优化三元乙丙橡胶（EPDM）改性剂掺量（5%时性能最佳），混合料生产温度控制（沥青170~180℃，集料180~190℃）及“五热一体化”工艺（热拌、热传、热贮、热铺、热压）。
- 案例中采用“4cm SMA-13面层+6cm AC-25c中层+8cm AC-30基层”结构，SBS掺量4%，EPDM改性剂0.6%~0.4%。
- 运营维护阶段：
- 预防性养护技术如就地热再生（加热120~140℃修复油石分离）和微表处罩面（厚度15~30mm）可延长寿命6~8年。
- 大修时采用橡胶粉改性沥青碎石封层（SAM）作为应力吸收层，抗疲劳性能提升30%。
- 拆除与再生阶段：
- 铣刨料通过双级筛分（剔除>37.5mm和<4.75mm颗粒）后，掺入2%~4%新沥青及4‰~10‰再生剂，再生利用率达30%。

3. 案例分析验证成效
- 案例背景：某高速公路76.8km路段改造（2018年启动），原路面RQI（路况质量指数）降至72，采用SBS改性橡胶沥青罩面。
- 成果：
- 改造后平整度≤1.2m/km（实测0.85~1.05）、抗滑值≥55（实测64~72），全生命周期成本降低15.8%。
- “HIP-100无烟无焰热再生设备组”减少有害气体排放，再生路面性能达标。

论文价值与意义
1. 科学价值：揭示了橡胶沥青的改性机理（如EPDM交联作用），提出了全生命周期分阶段量化管理模型。
2. 应用价值：为公路工程提供低成本、高环保的解决方案，尤其适用于重载交通和极端气候区域。
3. 创新点：
- 工艺创新：如“五热一体化”施工和常温就地再生技术。
- 材料创新：复合改性橡胶沥青（SBS+EPDM+橡胶粉）的配比优化。

亮点总结
- 首次系统整合橡胶沥青从生产到再生的全链条技术规范。
- 实证数据表明，橡胶沥青路面较传统材料寿命延长20%以上，综合效益显著。

（注：文献引用及数据均基于原文[1][2][3][4][5]，案例表格1未完全复现，需参考原文补充。）