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橡膠瀝青混合料配合比設計與施工技術在高速公路的應用研究
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,由于其獨特的路用性能和環(huán)保效益及相對較低的成本投入,正在得到普遍的推廣和應用。本文結合工程實例,詳細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計要點,并對其施工技術和檢測進行了深入探討和總結。實踐證明,瀝青路面采用橡膠瀝青混合料對防治路面反射裂縫效果良好。
關鍵詞:橡膠瀝青混合料;配合比設計;施工技術;高速公路;檢測
中圖分類號:U416.218
文獻標識碼:B
文章編號: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)達國家和地區(qū)公路工程中已得到普遍應用,近年來我國也開始對橡膠粉改性瀝青進行研究,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氣候的影響,適宜于高等級公路瀝青路面工程。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力吸收層得到了應用,現(xiàn)對橡膠瀝青混合料配合比設計與施工進行如下分析探討。
2項目概況
某高速公路第25標段試驗路段,瀝青面層采用4cm厚AR-AC13橡膠瀝青混合料,并設置平均厚度為1cm的橡膠瀝青SAMI應力吸收層,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路段,橡膠瀝青路面結構見圖1。
3AR-AC13橡膠瀝青混合料配合比設計
3.1原材料選擇
3.1.1基質(zhì)瀝青
本項目采用AH-70基質(zhì)瀝青,其主要技術指標經(jīng)測定滿足規(guī)范要求,技術要求主要參照JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》,測定結果見表1。
3.1.2集料
AR-AC13橡膠瀝青混合料中,粗集料多,細集料少,所以必須采用堅固、針片狀含量少,同時有較好黏附性能的石料。本試驗路采用本地碎石,填料采用P.O.32.5緩凝水泥,以增強瀝青與石料的黏附性。經(jīng)驗證,所采用集料的主要技術指標均能滿足規(guī)范要求,集料試驗結果見表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,這樣的結構利于橡膠與瀝青的吸附。本試驗路采用某橡膠粉廠生產(chǎn)的20目膠粉。橡膠粉質(zhì)量標準指標符合表3要求。
3.2橡膠瀝青混合料配合比設計
項目根據(jù)地區(qū)的氣候條件以及橡膠瀝青混合料的技術特點,取5.4%作為AR-AC13橡膠瀝青混合料的設計空隙率。其礦料設計級配范圍見表4。
表4的橡膠瀝青混合料級配,參考了國外的級配范圍,本試驗路的混合料配合比要求較高的粗集料含量,粗集料骨架結構的形成,將有效避免橡膠顆粒干涉壓實作用;這種混合料的細集料較少,形成類似于SMA的斷級配形式,混合料的設計油石比為8.4%。
4橡膠瀝青路面施工技術及質(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)場改性方法,在生產(chǎn)工藝中,攪拌速度、反應時間及溫度等因素影響橡膠瀝青品質(zhì),需根據(jù)實際情況確定。其中,反應溫度尤其重要,橡膠瀝青的生產(chǎn)溫度宜控制在180℃~195℃,反應時間一般為45~60min。
本次試驗段基質(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℃,再泵入反應釜中反應45min,使橡膠粉與瀝青的反應充分,同時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)有多項指標表示,其中黏度指標對于橡膠瀝青特別重要,高溫黏度能夠反應橡膠瀝青的可施工性能,而且對膠粉摻量敏感、與混合料性質(zhì)相關性好。所以在橡膠瀝青拌制混合料之前,進行了黏度等指標檢測,檢測結果見表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)設置決定了混合料級配的穩(wěn)定性和生產(chǎn)經(jīng)濟性,根據(jù)本試驗路所用礦料的級配情況,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,為了增強輝綠巖集料與橡膠瀝青的粘結性能,特摻入2.5%的緩凝水泥作為抗剝落劑,水泥從礦粉倉進入拌和鍋。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橡膠瀝青混合料運輸
為了確保攤鋪時混合料的溫度保持在175℃左右,混合料應采用大噸位自卸車運輸,運料時所有車輛采取加蓋雙層棉被等保溫措施。開始攤鋪時,現(xiàn)場待卸料車輛不得少于5輛,以保證連續(xù)攤鋪。卸車時需做到不掀開棉被,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,為了保證壓實度和平整度,需要采取措施保證攤鋪機的連續(xù)運作。本試驗路采用2臺攤鋪機聯(lián)合攤鋪:1臺ABG423攤鋪機,攤鋪寬度為6.25m,攤鋪主車道和路肩一側;1臺ABG325攤鋪機,攤鋪寬度為4.25m,攤鋪超車道一側,攤鋪速度約2.5m~m
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