橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)與施工技術(shù)在高速公路的應(yīng)用研究
摘要:采用廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青作為一種新型的改性瀝青,由于其獨(dú)特的路用性能和環(huán)保效益及相對(duì)較低的成本投入,正在得到普遍的推廣和應(yīng)用。本文結(jié)合工程實(shí)例,詳細(xì)闡述了高速公路瀝青路面采用橡膠瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn),并對(duì)其施工技術(shù)和檢測(cè)進(jìn)行了深入探討和總結(jié)。實(shí)踐證明,瀝青路面采用橡膠瀝青混合料對(duì)防治路面反射裂縫效果良好。
關(guān)鍵詞:橡膠瀝青混合料;配合比設(shè)計(jì);施工技術(shù);高速公路;檢測(cè)
中圖分類號(hào):U416.218
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1008-0422(2010)08-0205-02
1引言
橡膠瀝青混合料在美國、加拿大、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)公路工程中已得到普遍應(yīng)用,近年來我國也開始對(duì)橡膠粉改性瀝青進(jìn)行研究,已在在江西、湖北、四川、湖南、北京等地瀝青公路路面工程中逐步推廣使用。
廢舊輪胎中含有天然橡膠、合成橡膠、硫磺和碳黑等成分,是道路瀝青良好的改性劑。國內(nèi)外研究表明,廢舊橡膠粉可明顯提高基質(zhì)瀝青的使用性能;橡膠瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水損害能力,其抗老化性能和抗疲勞性能更優(yōu)于其他改性瀝青混合料,橡膠瀝青混合料攤鋪成高油石比的高彈性低噪音路面,可有效地阻止水對(duì)路面的破壞,提高行車的舒適性,降低噪聲污染,減薄路面層的厚度,抵抗重交通荷載和不良?xì)夂虻挠绊?適宜于高等級(jí)公路瀝青路面工程。近年來,在湖南常吉、衡炎及國內(nèi)多條高速公路或改造路段面層及應(yīng)力吸收層得到了應(yīng)用,現(xiàn)對(duì)橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行如下分析探討。
2項(xiàng)目概況
某高速公路第25標(biāo)段試驗(yàn)路段,瀝青面層采用4cm厚AR-AC13橡膠瀝青混合料,并設(shè)置平均厚度為1cm的橡膠瀝青SAMI應(yīng)力吸收層,以防止瀝青路面的反射裂縫并起到防水的作用。
本標(biāo)段選取了路面縱斷面線形較好的2km長路段(K82 000~K84 000),作為橡膠瀝青混合料路面試驗(yàn)路段,橡膠瀝青路面結(jié)構(gòu)見圖1。
3AR-AC13橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)
3.1原材料選擇
3.1.1基質(zhì)瀝青
本項(xiàng)目采用AH-70基質(zhì)瀝青,其主要技術(shù)指標(biāo)經(jīng)測(cè)定滿足規(guī)范要求,技術(shù)要求主要參照J(rèn)TGF40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》,測(cè)定結(jié)果見表1。
3.1.2集料
AR-AC13橡膠瀝青混合料中,粗集料多,細(xì)集料少,所以必須采用堅(jiān)固、針片狀含量少,同時(shí)有較好黏附性能的石料。本試驗(yàn)路采用本地碎石,填料采用P.O.32.5緩凝水泥,以增強(qiáng)瀝青與石料的黏附性。經(jīng)驗(yàn)證,所采用集料的主要技術(shù)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求,集料試驗(yàn)結(jié)果見表2。
3.1.3橡膠粉
廢舊輪胎生成的橡膠粉顆粒表面呈羽絮狀,表面呈毛刺狀,比表面積較大,這樣的結(jié)構(gòu)利于橡膠與瀝青的吸附。本試驗(yàn)路采用某橡膠粉廠生產(chǎn)的20目膠粉。橡膠粉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)符合表3要求。
3.2橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)
項(xiàng)目根據(jù)地區(qū)的氣候條件以及橡膠瀝青混合料的技術(shù)特點(diǎn),取5.4%作為AR-AC13橡膠瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率。其礦料設(shè)計(jì)級(jí)配范圍見表4。
表4的橡膠瀝青混合料級(jí)配,參考了國外的級(jí)配范圍,本試驗(yàn)路的混合料配合比要求較高的粗集料含量,粗集料骨架結(jié)構(gòu)的形成,將有效避免橡膠顆粒干涉壓實(shí)作用;這種混合料的細(xì)集料較少,形成類似于SMA的斷級(jí)配形式,混合料的設(shè)計(jì)油石比為8.4%。
4橡膠瀝青路面施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施
4.1橡膠瀝青的制備
橡膠瀝青制備采用現(xiàn)場(chǎng)改性方法,在生產(chǎn)工藝中,攪拌速度、反應(yīng)時(shí)間及溫度等因素影響橡膠瀝青品質(zhì),需根據(jù)實(shí)際情況確定。其中,反應(yīng)溫度尤其重要,橡膠瀝青的生產(chǎn)溫度宜控制在180℃~195℃,反應(yīng)時(shí)間一般為45~60min。
本次試驗(yàn)段基質(zhì)瀝青采用AH-70瀝青,橡膠粉采用某橡膠粉廠20目膠粉,80%基質(zhì)瀝青與20%的橡膠粉。由于橡膠粉與瀝青的反應(yīng)過程較慢,橡膠瀝青采用間歇式方式加工,先將AH-70基質(zhì)瀝青加熱到170℃左右,再將基質(zhì)瀝青和橡膠粉按確定的比例同時(shí)加入橡膠瀝青混融罐中,通過快速升溫罐將混合料升溫至190℃~200℃,再泵入反應(yīng)釜中反應(yīng)45min,使橡膠粉與瀝青的反應(yīng)充分,同時(shí)也可減小橡膠瀝青離析的問題。橡膠瀝青的出料溫度控制在200℃左右。
橡膠瀝青的性質(zhì)有多項(xiàng)指標(biāo)表示,其中黏度指標(biāo)對(duì)于橡膠瀝青特別重要,高溫黏度能夠反應(yīng)橡膠瀝青的可施工性能,而且對(duì)膠粉摻量敏感、與混合料性質(zhì)相關(guān)性好。所以在橡膠瀝青拌制混合料之前,進(jìn)行了黏度等指標(biāo)檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果見表5。
4.2橡膠瀝青混合料的攪和
本工程采用LB2000型瀝青混凝土拌和樓,篩網(wǎng)設(shè)置決定了混合料級(jí)配的穩(wěn)定性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性,根據(jù)本試驗(yàn)路所用礦料的級(jí)配情況,熱料倉選擇的篩網(wǎng)孔徑為18.0、11.0、6.0、3.0mm,混合料中粗集料用量比例較大,生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格控制好拌和樓冷料上料速度與熱料倉的料位平衡。
加工好的橡膠瀝青成品罐直接與拌和樓對(duì)接,由于橡膠粉能吸收瀝青中的油分,使稠度增加,橡膠瀝青裹敷在碎石表面的瀝青膜大為增厚,為了增強(qiáng)輝綠巖集料與橡膠瀝青的粘結(jié)性能,特?fù)饺?.5%的緩凝水泥作為抗剝落劑,水泥從礦粉倉進(jìn)入拌和鍋。生產(chǎn)過程中,拌和周期約為60s,其中干拌約8s,濕拌約40s,要求拌出的瀝青混合料瀝青裹覆得均勻,無花白料。瀝青加熱溫度為180℃~190℃,礦料加熱溫度為190℃~200℃,混合料出廠溫度控制在185℃左右。
4.3橡膠瀝青混合料運(yùn)輸
為了確保攤鋪時(shí)混合料的溫度保持在175℃左右,混合料應(yīng)采用大噸位自卸車運(yùn)輸,運(yùn)料時(shí)所有車輛采取加蓋雙層棉被等保溫措施。開始攤鋪時(shí),現(xiàn)場(chǎng)待卸料車輛不得少于5輛,以保證連續(xù)攤鋪。卸車時(shí)需做到不掀開棉被,直接卸料。
4.4橡膠瀝青混合料攤鋪
橡膠瀝青混合料溫度一旦下降,混合料將難以碾壓,為了保證壓實(shí)度和平整度,需要采取措施保證攤鋪機(jī)的連續(xù)運(yùn)作。本試驗(yàn)路采用2臺(tái)攤鋪機(jī)聯(lián)合攤鋪:1臺(tái)ABG423攤鋪機(jī),攤鋪寬度為6.25m,攤鋪主車道和路肩一側(cè);1臺(tái)ABG325攤鋪機(jī),攤鋪寬度為4.25m,攤鋪超車道一側(cè),攤鋪速度約2.5m~m
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