湖瀝青在高速公路工程中的應(yīng)用

路建印

(河北省石黃高速公路管理處)

1 概 述

瀝青是公路建設(shè)中最重要的原材料之一,成本占公路總投資 1/3左右,無論從工程質(zhì)量還是從投資控制方面,其重要性都是不言而喻的,因此瀝青的選擇和質(zhì)量控制是公路建設(shè)中極為重要的環(huán)節(jié)。

2 瀝青材料的選擇

某高速公路中修工程改性瀝青采用業(yè)主招標(biāo)采購的方式,在多家改性瀝青生產(chǎn)商中選定了每噸低于SBS改性瀝青500元左右的湖改性瀝青。

3 湖改性瀝青的特點(diǎn)

3.1 制備

湖改性瀝青的制作過程非常簡單,只需將TLA瀝青和基質(zhì)瀝青分別加熱,按照設(shè)計比例摻配混溶即可。

3.2 灰分

湖改性瀝青中均勻分布著用肉眼即可看見的明亮小點(diǎn)兒,這就是灰分礦物質(zhì),灰分是湖改性瀝青中特有的一種物質(zhì),它由鐵、鋁、硅和鎂等的氧化物構(gòu)成,無論在硬度方面,還是在與瀝青和礦料的親和力方面都遠(yuǎn)高于礦粉,因此對湖改性瀝青混合料的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用,而且 TLA的摻加量直接決定了灰分含量,因此它也是控制摻加量的一個重要指標(biāo)。

3.3 動穩(wěn)定度

作為重交瀝青的湖改性瀝青另一個突出特點(diǎn)就是動穩(wěn)定度非常高,在 60℃條件下的車轍實(shí)驗(yàn),動穩(wěn)定度均在6000以上,這是其他重交瀝青無法比擬的。

3.4 耐久性

TLA瀝青經(jīng)過幾千萬年的地殼運(yùn)動形成,性能非常穩(wěn)定,具有持久的稠度特性,抗老化能力比較強(qiáng)。

3.5 儲存穩(wěn)定性

由于湖改性瀝青中含有灰分礦物質(zhì),且密度較大,容易發(fā)生沉淀,因此在長途運(yùn)輸和儲存過程中都需要不間歇的攪拌。

3.6 瀝青三大指標(biāo)

(1)針入度。

由于灰分存在,使得 TLA瀝青在改性基質(zhì)瀝青時,摻加量對針入度的影響非常大,以 70#基質(zhì)瀝青為例,摻加量在25%時針入度降至40左右,摻加量在 30%時針入度降至 35左右。

(2)延度。

在實(shí)驗(yàn)室條件下,15℃摻加 25%湖改性瀝青的延度是17cm,規(guī)范要求的 5℃延度做不出來。

(3)軟化點(diǎn)。

按照常規(guī)做瀝青軟化點(diǎn)的方法,湖改性瀝青的軟化點(diǎn)(70#基質(zhì)瀝青,摻加量在 25% ～30%時)測得值在 53～55℃左右,摻加量對軟化點(diǎn)的影響并不明顯。

4 湖改性瀝青技術(shù)指標(biāo)的確定和檢測

根據(jù)近幾年湖瀝青在河北的使用經(jīng)驗(yàn),TLA對 70#基質(zhì)瀝青的摻加量在 25%～30%時,比較適合重交通路面使用。按照湖改性瀝青的技術(shù)特點(diǎn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 1,對湖改性瀝青的針入度指標(biāo)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整,因?yàn)椴捎肨MA-50時灰分指標(biāo)小于規(guī)范規(guī)定的7.5～19.5,如采用TMA-30時,針入度會太小,影響低溫抗裂性能,所以引入了區(qū)間在 30～40的針入度控制標(biāo)準(zhǔn),這樣既控制了瀝青生產(chǎn)商的湖瀝青摻加量,又不會造成針入度過低,影響瀝青混合料的低溫抗裂性,其他指標(biāo)按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004關(guān)于TMA-50執(zhí)行。

湖改性瀝青的技術(shù)要求跟其他改性瀝青不同,在做完瀝青全項(xiàng)指標(biāo)后,對工地實(shí)驗(yàn)室的要求是每批次都要對湖改性瀝青的針入度和灰分含量進(jìn)行測定。其中灰分含量指標(biāo)可以確保TLA瀝青的摻加量,這對瀝青質(zhì)量的穩(wěn)定性起到了非常關(guān)鍵的作用。

表1 湖瀝青指標(biāo)試驗(yàn)報告

5 湖瀝青的儲存和運(yùn)輸

5.1 運(yùn)輸中應(yīng)注意的問題

現(xiàn)在運(yùn)輸瀝青的保溫罐車基本上都沒有設(shè)計攪拌裝置,因此瀝青裝車后路上運(yùn)輸必須有時間限制。某高速公路施工現(xiàn)場距TLA瀝青加工廠約150km,沿高速公路2h可以到達(dá)。因?yàn)r青供應(yīng)商和施工承包商之間建立了一套比較完善的瀝青接受制度,確保瀝青隨用隨進(jìn),及時卸車。經(jīng)過一段時間后,罐車中沒有發(fā)現(xiàn)太多的沉淀物,可見短途運(yùn)輸TLA瀝青是可行的。如果距離較長,就應(yīng)該設(shè)置攪拌設(shè)施,或者采用在現(xiàn)場加工制作的方法。

5.2 泵送

TLA瀝青中含有硬度較大的灰分礦物顆粒,將會對泵的過流部分產(chǎn)生磨損,輸送泵宜采用內(nèi)齒輪保溫泵,不能使用螺桿泵,并應(yīng)及時檢修,泵和管線要有導(dǎo)熱油伴溫,且溫度應(yīng)高于普通瀝青。否則,TLA瀝青將發(fā)生沉淀,礦物質(zhì)顆粒凝固后硬度很大,非常難于清除,會造成泵和管線報廢。

5.3 儲存

湖改性瀝青的儲存罐宜采用螺旋漿片式攪拌器和風(fēng)管攪拌兩種方式的立式罐,并且風(fēng)管深入到罐底。鑒于施工單位原來均采用 30～50t的臥式儲罐。施工中采用在罐體1/3處、2/3處各加一組機(jī)械漿片式攪拌器,在罐首尾各加一組風(fēng)式攪拌的方法。使用 3個月后,發(fā)現(xiàn)個別罐底雖有少量沉淀現(xiàn)象,但經(jīng)分析認(rèn)為很可能是由于停電,或設(shè)備檢修時攪拌器停止工作造成的,基本不影響瀝青穩(wěn)定性。

6 TLA瀝青的理論用量和對礦料級配的影響

6.1 TLA瀝青的理論用量

TLA瀝青中主要成分包括CS2可溶分(瀝青分)54%、灰分36%、其他(主要是可恢復(fù)的結(jié)晶水)10%。

以m基質(zhì)瀝青∶mTLA=75∶25為例,一份TLA改性瀝青中實(shí)有瀝青75%+25%×54%=88.5%,即為了真正加入一份瀝青,實(shí)際需要加TLA改性瀝青1/0.885=1.13份。例如設(shè)計油石比為6%,實(shí)際需加入的TLA改性瀝青油石比為6%× 1.13=6.8%。

如上計算TLA瀝青油石比應(yīng)大于其他改性瀝青,在施工中須特別注意這個問題,現(xiàn)有的抽提實(shí)驗(yàn)方法不能真正反應(yīng)油石比的大小,因此應(yīng)在生產(chǎn)中建立瀝青拌合站機(jī)器設(shè)定值與抽提之間的對應(yīng)關(guān)系,并以拌合站機(jī)器設(shè)定值做為主要控制措施。

6.2 TLA瀝青對礦料級配的影響

考慮TLA瀝青礦物顆粒(灰分0.01mm)占混合料的比例為 0.5%,按照常規(guī)摻配出來的湖改性瀝青混合料偏細(xì),在施工中可略作調(diào)整。

7 湖改性瀝青混合料的特點(diǎn)

(1)湖改性瀝青混合料的拌和、運(yùn)輸、攤鋪應(yīng)按改性瀝青施工規(guī)范執(zhí)行,由于湖改性瀝青針入度比較低,施工中溫度應(yīng)控制在中上限,出廠溫度應(yīng)不低于 180℃,運(yùn)輸中應(yīng)加強(qiáng)保溫,當(dāng)氣溫低于 10℃時,不能在進(jìn)行施工。

(2)由于湖改性瀝青混合料比較脆,施工中的橫向接縫比較難處理,施工中應(yīng)盡量多切一些,使接縫處不松散。

(3)湖改性瀝青中含有結(jié)晶水合物,因此湖改性瀝青在施工中會有大量白色煙霧,且有一種異樣氣味,很容易就可以判別是不是湖改性瀝青混合料。

(4)湖瀝青混合料的最大特點(diǎn)是抗車轍性比較好,在施工中進(jìn)行了多次車轍實(shí)驗(yàn),在級配接近中值情況下,動穩(wěn)定度均達(dá)到 6000次以上,遠(yuǎn)高于 3600次的設(shè)計要求。

8 結(jié) 語

經(jīng)過近半年的施工,石黃高速中修工程中的湖瀝青罩面段已完成70km,與采用SBS改性瀝青相比明顯節(jié)省了資金,提高了路面抗車轍性。施工中發(fā)現(xiàn)湖改性瀝青的技術(shù)規(guī)范尚不完善。因此對于湖改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等應(yīng)通過試驗(yàn)對規(guī)范進(jìn)行逐步補(bǔ)充修訂。