时间：2013-11-29 分类：交通运输
摘要：桥面温度通常低于与其相衔接的路面2-3℃，桥面结冰对道路的行车安全造成极大的安全隐患，据资料统计，我国公路上发生的交通事故有50%发生在不良气候下，71%的重特大交通事故和65%的直接经济损失发生在不良气候环境下，寻求科学有效的抑制冰雪技术成为进来研究的热点，橡胶颗粒混合料铺装桥面是一种新型抑制桥面冻结的技术，本文主要对该技术的国内外研究现状及存在不足进行详细阐述，并对进一步研究的方向进行讨论，对橡胶颗粒高弹桥面铺装技术研究具有一定的借鉴意义。
关键字：橡胶颗粒、沥青混合料、高弹桥面、破冰
1引言
我国大部分地区属于冰雪地区，由于桥梁是架于水面之上，或者是跨线高架，不能吸收大地热量，调查结果显示桥面温度通常低于与其相衔接的路面2-3℃。对于高速行驶的车辆从无冰层的路面到薄冰层的桥面的转换行驶是事故高发的过渡段，寻求科学有效的抑制冰雪技术成为近年来研究的热点。
橡胶颗粒弹性桥面铺装是一种能够抑制桥面冻结的新型桥面铺装形式，橡胶中颗粒沥青混合料是将废旧橡胶轮胎破碎成一定形状和粒径的颗粒，以骨料的形式直接添加于沥青混合料中，用以代替部分集料而形成新型沥青混合料。由于具有高弹特性的橡胶颗粒的存在，使橡胶中颗粒桥面铺装具有更高弹性，在荷载作用下具有自应力，能够有效地抑制桥面薄冰，使橡胶中颗粒弹性桥面铺装能够有效地抑制路面积雪结冰，从而为季节性冰冻地区的抑制路面冰雪问题提供了新的解决方案。同时也为橡胶颗粒沥青混合料的应用为废旧橡胶轮胎回收利用提供了有效途径。
2国内外研究现状
2.1国外研究现状
对于橡胶中颗粒沥青混合料技术的研究开始于上世纪80年代末期。对于此项技术的研究，各国的研究和应用情况差别较大。
美国对于此项技术的研究开展较早。Heitzman[1]和Van Kirk, Jack L等人利用该方法，佛罗里达州、纽约州、俄勒冈州和安大略州分别修筑了试验路段。美国工程兵寒冷地区工程实验室也对此项技术进行了研究，但由于未能很好的解决混合料的成型和耐久性等问题，该方法仍处于室内试验阶段。加利福尼亚州修筑了4条试验路段，均不同程度的出现了裂缝和车辙等破坏。明尼苏达州运输部于1989年开始，陆续修建了两条橡胶颗粒路面用于除冰，但实践证明，路面的除冰效果不明显。
在法国，废旧轮胎橡胶颗粒主要被用于起降噪作用的多孔隙路面的铺筑，截止到1995年，橡胶沥青多孔隙路面累计已经超过100万m2。
日本道路建设公司研究了一种利用橡胶颗粒防止路面冻结而导致车辆打滑的技术。1998年在东京至长野的高速公路上铺筑了试验路段。研究结果表明，可以有效地清除路面积雪结冰，提高路面抗滑能力。但此种路面的耐久性差，橡胶颗粒极易从路面表面脱落，造成路面平整度下降，甚至松散、坑槽。
可以看出各发达国家在此项技术方面也均处于研究探索阶段，并未形成较成熟以及较完整的实用技术。
2.2国内研究现状
在我国，对于废旧轮胎橡胶在路面工程中的应用技术的研究也主要集中于橡胶粉改性沥青及其混合料的研究，对于橡胶中颗粒沥青混合料技术的研究极少。
2001年初，交通部公路科学研究所首次在钢桥桥面铺装中采用了橡胶粉改性沥青，该桥面经受了4个夏季的超重载交通的考验，基本保持完好，各项性能指标保持优良。
2003年至2006年哈尔滨工业大学的谭忆秋教授等人进行了《橡胶颗粒路面应用技术的研究》的课题。以及山东大学的曹卫东和北京工业大学张金喜教授也对橡胶中颗粒沥青混合料除冰性能进行了研究[2] [3]。2009年长安大学对橡胶中颗粒沥青混合料级配组成设计、橡胶中颗粒沥青混合料除冰性能以及橡胶中颗粒沥青混合料耐久性等进行了研究[4]。但以上研究均处于试验室研究和试验路段阶段，对橡胶中颗粒弹性桥面铺装的破冰机理研究存在不足，要大面积推广此项技术还需要做进一步的研究。
纵观国内外对路面除冰雪技术和废旧轮胎橡胶在路面工程中的应用研究情况可以发现，影响橡胶中颗粒弹性桥面铺装广泛应用的主要原因如下：
(1)在弹性桥面铺装除冰机理方面，只停留在探索阶段，缺乏系统的机理理论研究和分析，以及适宜于除冰的路面的弹性范围和工作范围。
(2)对于用于除冰的橡胶中颗粒沥青混合料的材料合理组成，目前还没有完善及有效的设计方法。
(3)由于橡胶颗粒自身的性质而造成的与沥青及矿料粘结力不足，导致已铺筑路面的飞散损失巨大，严重影响路面的使用性能和除冰寿命。
对于抑制桥面冻结的桥面铺装也存在同样的问题，况且桥面较路面更易结冰，且随着人们环保节能意识的不断提高，高效环保的抑制冻结类铺装技术的研究已成为重点。
3研究展望
根据我国的现实情况，有必要自主开展橡胶中颗粒沥青混合料技术的系统研究，对橡胶颗粒的技术性质、橡胶中颗粒沥青混合料组成设计方法以及施工工艺等应用技术进行研究，扫清橡胶颗粒应用于沥青混合料的各类技术障碍，为冰雪地区清除路面冰雪提供新的途径。
(1)桥面温度和受力状态研究
准确地掌握桥面铺装层温度场的影响因素和分布规律，为抑制冻结弹性桥面铺装设计提供依据。#p#分页标题#e#
(2)桥面破冰机理研究
采用有限元和断裂力学方法进行数值计算，得出适宜破冰的橡胶中颗粒沥青混合料弹性模量范围。
(3)抑制冻结沥青混合料的合理组成研究
根据嵌挤原则和填充原则对抑制冻结沥青混合料的最佳组成进行研究，使其处于适宜于破冰的最佳弹性状态。
(4)橡胶颗粒活化技术研究
由于橡胶颗粒和沥青均属于惰性物质，为了使二者能更好地粘结以及橡胶颗粒与沥青之间结构更加致密，需要对橡胶颗粒进行活化处理。
(5)高弹桥面铺装工艺与质量标准研究
对橡胶中颗粒沥青混合料的成型和施工技术进行研究，以提高路面的耐久性和使用寿命。
4研究方案建议
(1)研究冰的物理力学性能和破坏机理，利用数值模拟和室内试验分析橡胶中颗粒沥青混合料桥面铺装在荷载作用下的受力和变形以及冰层破坏的机理。
(2)确定橡胶颗粒的技术指标，混合料配比范围;在此基础上，研究橡胶颗粒表面活化技术，改善其与沥青及矿料的粘结状态;针对橡胶颗粒的飞散损失，研究最佳沥青用量和施工工艺，以提高除冰耐久性;提出橡胶中颗粒沥青混合料桥面铺装的典型结构。
(3)对含有橡胶颗粒的沥青混合料桥面的技术指标、工艺性质和经济性进行综合评价，确定其是否有推广价值。如有推广价值，要进一步确定其添加剂量、配合比设计、施工工艺等技术因素。
参考文献：
[1]Heitzman, Michael. Design and Construction of Asphalt Paving Materials with Crumb Rubber. Transportation Research Record No. 1339,Transportation Research Board, Washington, DC, 1991:1-8
[2]曹卫东等.废旧轮胎橡胶混合法改性沥青混合料的研究[J] .建筑材料学报，2007，10(1)：110-114
[3]张金喜.废橡胶作为弹性沥青混凝土路面材料的实验研究[J] .建筑材料学报，2004，7 (4):：396-401
[4]张洪伟.橡胶颗粒除冰雪沥青路面的研究[D].硕士学位论文.长安大学.2009
