橡膠瀝青在SMA中的應(yīng)用研究

陳梅干(蘇州托普信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 昆山 215311)

橡膠瀝青在SMA中的應(yīng)用研究

Application study of rubber asphalt in SMA

陳梅干(蘇州托普信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 昆山 215311)

作為新時(shí)期我國路橋路面施工中常用的瀝青混凝土材料，SMA是橡膠瀝青和瀝青馬蹄脂碎石二者結(jié)合的重要材料，其可以在有效解決路面使用過程中出現(xiàn)的早期破壞問題，延長路面使用年限，同時(shí)也有助于使廢舊瀝青變廢為寶，增加建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益。本文從橡膠瀝青馬蹄脂碎石混合料級(jí)配設(shè)計(jì)入手，對其性能檢測以及相應(yīng)路面的施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)地探究，以期確保SMA應(yīng)用的質(zhì)量。

橡膠瀝青；SMA；級(jí)配設(shè)計(jì)；施工工藝

近幾年，快速發(fā)展的國民經(jīng)濟(jì)極大地帶動(dòng)了我國交通運(yùn)輸業(yè)、輪胎制造業(yè)和汽車產(chǎn)業(yè)等的發(fā)展，但是大量廢棄輪胎也產(chǎn)生了比較嚴(yán)重的“黑色污染”問題。而通過將這些廢舊輪胎應(yīng)用于改性瀝青中來，則可以大大延長瀝青路面的使用性能，改善瀝青的使用性能，同時(shí)可以真正實(shí)現(xiàn)將廢舊汽車輪胎等材料變廢為寶，從而具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。因此，對于橡膠瀝青在SAMA中的應(yīng)用進(jìn)行探究具有重要的意義。

1 橡膠瀝青馬蹄脂碎石混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

1.1 集料的要求

橡膠瀝青馬蹄脂碎石混合料中的礦料骨架是決定其變形能力和混合料強(qiáng)度的關(guān)鍵，具體涉及到的集料主要包括粗集料、細(xì)集料和填料三個(gè)方面，具體內(nèi)容如下所述。

1.1.1 粗集料

在SMA混合料中，粗集料時(shí)期骨架結(jié)構(gòu)主體材料，具體是經(jīng)過軋碎和篩分等加工而成的粒徑大于2.36 mm的碎石，且要確保相應(yīng)立方體破碎石料具有很強(qiáng)的耐磨光、抗磨耗、表面粗糙以及質(zhì)地堅(jiān)硬等特性，以確保其可以形成穩(wěn)固的傳力骨架。

1.1.2 細(xì)集料

所謂的細(xì)集料是指經(jīng)過篩選之后粒徑小于2.36 mm的集料。根據(jù)當(dāng)前我國關(guān)于SMA施工的有關(guān)規(guī)定可知，細(xì)集料主要采用機(jī)制砂生產(chǎn)機(jī)械所生產(chǎn)的機(jī)制砂，但是如果需要替換為普通石屑，那么需要盡量應(yīng)用那些和瀝青之間具有良好黏附性的石灰?guī)r石屑，且同樣不可含有雜物與泥土等其他影響細(xì)集料性能的物質(zhì)。而如果要和天然砂進(jìn)行混用，那么其實(shí)際的施工用量要盡量低于石屑或者機(jī)制砂用量，具體需要結(jié)合實(shí)際的施工需求來進(jìn)行綜合確定。

1.1.3 填料

除了粗集料和細(xì)集料之外，SMA混合料中還包含磨細(xì)天然石灰?guī)r粉磨、石灰石礦粉或者緩凝硅酸鹽水泥等填料，尤其是磨細(xì)天然石灰?guī)r粉磨更是當(dāng)前我國SMA混合料中的主要填料類型，但是當(dāng)前我國關(guān)于SMA施工的相關(guān)規(guī)定中指出填料需要運(yùn)用磨細(xì)的石灰石等堿性巖石礦粉，且其必須要存放在干燥的環(huán)境中來加以備用，切不可因受潮等而使其出現(xiàn)受潮等問題而影響其使用性能。在瀝青混合料中，礦粉占據(jù)著重要的地位，其是瀝青吸附的重要媒介，否則無法對粗細(xì)集料形成黏附作用，所以瀝青礦粉混合料才是真正的瀝青結(jié)合料，這主要是由于大孔隙的混合料是提升其耐久性黏結(jié)料的重要材料，其對礦粉質(zhì)量具有非常重要的要求，此時(shí)如果可以采用磨細(xì)的石灰石粉，那么就可以大大增強(qiáng)其和瀝青之間的黏附性，增強(qiáng)施工的使用性能。

1.2 級(jí)配的設(shè)計(jì)

為了從整體上確保橡膠瀝青在SMA中應(yīng)用的質(zhì)量，除了需要確保細(xì)集料、粗集料和填料等的質(zhì)量之外，同樣需要確保其級(jí)配的合理性，具體需要嚴(yán)格按照我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)施工規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定和要求來進(jìn)行施工。在傳統(tǒng)配合比設(shè)計(jì)中，主要以級(jí)配中值作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，但是這種方法欠缺規(guī)范，粗集料和細(xì)集料的數(shù)量偏多，影響了最終的集料混合效果。而為了滿足新時(shí)期的施工需求，需要在合理選擇材料的基礎(chǔ)上，確保礦料級(jí)配的合理性，比如可以以瀝青用量和油石比等指標(biāo)來評(píng)價(jià)相應(yīng)集料配合比的合理性，或者檢測器高溫性能、低溫性能以及水穩(wěn)定性等性能是否可以滿足實(shí)際的使用需求，下面從幾個(gè)方面來對其配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1.2.1 橡膠瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)類型

傳統(tǒng)瀝青混合料具有比較高的凝聚結(jié)構(gòu)，但是其會(huì)在高溫作用下而積累過大的變形，以至于會(huì)使路面因下降的變形能力而使瀝青路面出現(xiàn)開裂問題。通過在瀝青混合料中摻加廢胎膠粉，那么其可以具備橡膠所具有的柔性和彈性，可以在高溫狀態(tài)下依舊保持較大的彈性工作性能，有利于減少變形的積累量，這樣可以顯著提升瀝青路面的高溫穩(wěn)定性，同時(shí)也在一定程度上緩解了瀝青路面存在的高低溫性能間矛盾的問題。而就瀝青混合料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而言，起可以劃分成懸浮—密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架—空隙結(jié)構(gòu)、骨架—密實(shí)結(jié)構(gòu)等三種類型，具體需要根據(jù)實(shí)際的情況來進(jìn)行綜合確定。比如，針對骨架—密實(shí)型瀝青混合料結(jié)構(gòu)而言，其主要是借助粗集料的嵌擠來作為骨架結(jié)構(gòu)，并充分借助橡膠瀝青膠漿的黏結(jié)來充分填充礦粉、細(xì)集料和橡膠瀝青等，從而使其具有良好的耐久性。

1.2.2 橡膠瀝青混合料骨架型結(jié)構(gòu)判據(jù)

⑨Drezner，D．W．，“Globalization and policy convergence”，International Studies Review，2011，3，pp．53 ～78．

當(dāng)前關(guān)于SMA混合料骨架結(jié)構(gòu)判定的方法主要采用“SMA混合料配合比設(shè)計(jì)方法”，其主要以混合料粗集料的礦料間隙率小于粗集料緊裝孔隙率來作為評(píng)判骨架狀態(tài)的重要依據(jù)。但是隨著工程建設(shè)的開展，為了確保其應(yīng)用的質(zhì)量，需要結(jié)合《公路工程集料實(shí)驗(yàn)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)定和要求來對相應(yīng)的級(jí)配設(shè)計(jì)方法、步驟、流程等進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，從而不斷增強(qiáng)橡膠瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

2 橡膠瀝青馬蹄脂碎石混合料性能檢測

2.1 高溫性能研究

高溫穩(wěn)定性在瀝青路面中的具體體現(xiàn)就是指瀝青混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力，其在實(shí)際的瀝青路面中的體現(xiàn)就是出現(xiàn)泛油、擁包、推移和搓板等穩(wěn)定性不足等質(zhì)量病害，其主要出現(xiàn)于抗剪切能力不足、低加荷速率以及高溫等狀態(tài)下。特別是隨著逐漸增加的交通量，瀝青路面在反復(fù)行車荷載作用下會(huì)因永久變形的累積而出現(xiàn)過大變形或者車轍等問題而影響了路面平整度等使用性能，很容易使車輛穩(wěn)定性受到影響。從整體上來看，高溫穩(wěn)定性在瀝青混凝土路面中的具體體現(xiàn)主要表現(xiàn)為車轍，其具體的行車機(jī)理與影響因素主要為：車轍是瀝青路面在經(jīng)受汽車荷載反復(fù)作用下而表現(xiàn)出的一種永久性豎直變形積累問題，其主要發(fā)生在那些處于重型、大流量或者高溫季節(jié)的瀝青道路上，尤其是常發(fā)于瀝青面層位置處。而就車轍問題的具體發(fā)展過程而言，其主要包括壓密過程、瀝青混合料流動(dòng)以及礦質(zhì)骨料重新排列與礦質(zhì)骨架破壞三個(gè)過程，其本質(zhì)在于瀝青混合料結(jié)構(gòu)特征發(fā)生變化。而從影響因素角度來看，車轍會(huì)因集料、集料孔隙以及瀝青黏結(jié)料等而受到直接影響，且同環(huán)境溫度與荷載狀況也有重要聯(lián)系。而就高溫性能的檢測方法而言，其主要包括三軸靜載、單軸靜載、重復(fù)試驗(yàn)、簡單剪切靜載、動(dòng)力實(shí)驗(yàn)和徑向靜載等，具體需要根據(jù)實(shí)際的情況來進(jìn)行合理確定。

2.2 低溫性能研究

除了高溫性能外，低溫性能也是SMA混合料檢測的重要性能，其主要表現(xiàn)在瀝青混凝土面層的開裂，尤其是多發(fā)于我國北方地區(qū)因低溫而引發(fā)瀝青路面開裂問題。從成因角度來分析，無論是凍脹裂縫、低溫荷載裂縫還是反射裂縫，其均主要是因?yàn)r青混合料硬化所造成的，其會(huì)因水分的進(jìn)入而使得路基出現(xiàn)軟化問題，降低了路面的承載力，對其行車舒適性產(chǎn)生了不利影響，同時(shí)也降低了其使用性能。而就瀝青混合料低溫抗裂性能試驗(yàn)方法而言，其主要包括壓縮實(shí)驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)等應(yīng)變加載破壞試驗(yàn)、約束試件溫度應(yīng)力試驗(yàn)、彎曲拉伸蠕變試驗(yàn)、直接拉伸試驗(yàn)、溫度收縮系數(shù)試驗(yàn)、應(yīng)力松弛試驗(yàn)等。具體需要結(jié)合實(shí)際的情況來進(jìn)行綜合確定。

2.3 水穩(wěn)定性研究

3 橡膠瀝青馬蹄脂碎石混合料路面施工工藝

為了確保橡膠瀝青馬蹄脂碎石混合料路面施工的質(zhì)量，就必須要做好其施工工藝的施工管理，具體主要包括混合料拌制、運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí)等方面的施工工藝，具體內(nèi)容為：

3.1 混合料拌制

在拌制橡膠瀝青馬蹄脂碎石混合料時(shí)候，需要在參照普通瀝青混合料拌制相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)貙ο鄳?yīng)的溫度進(jìn)行管控，一般需要控制在185℃左右，過高或者過低均會(huì)影響混合料應(yīng)用的最佳效益。

3.2 混合料運(yùn)輸

在橡膠瀝青混合料開展施工作業(yè)之前，需要結(jié)合施工現(xiàn)場的施工速度和用量來確定運(yùn)輸車輛的類型和數(shù)量，確保其可以同步攤鋪機(jī)械設(shè)備的使用，但是為了方便卸料，需要在運(yùn)輸車側(cè)方與底部部位處涂抹一些隔離劑，同時(shí)要做好運(yùn)輸過程的保溫工作。

3.3 混合料攤鋪

在攤鋪橡膠瀝青混合料的時(shí)候，必須要嚴(yán)格按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定和要求來進(jìn)行攤鋪施工，一般相應(yīng)的地面溫度和大氣溫度需要控制在13℃以上，而橡膠瀝青混合料攤鋪溫度需要控制在160～175℃；要減少手工作業(yè)方式，確保混合料攤鋪的穩(wěn)定性、均勻性和連續(xù)性，且需要在沒有壓實(shí)攤鋪料之前，嚴(yán)謹(jǐn)車輛或者行人在上面行走，必要的時(shí)候需要做好相應(yīng)的防范工作，比如要嚴(yán)格管控?cái)備佀俣鹊取?/p>

3.4 混合料壓實(shí)施工

在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)完畢后，需要結(jié)合實(shí)際的情況來合理選擇壓路機(jī)械設(shè)備，并要本著“由兩邊向中間”的原則，復(fù)壓采用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)械設(shè)備，終壓則采用靜載鋼輪壓路機(jī)械設(shè)備，從而最大程度確保碾壓施工的質(zhì)量。

總之，橡膠瀝青在SMA中的應(yīng)用，有效地延長了傳統(tǒng)瀝青路面的使用年限，增強(qiáng)了其耐久性等使用性能，尤其是可以有效地解決廢舊輪胎等引發(fā)的“黑色污染”問題，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，需要結(jié)合實(shí)際的情況來合理制定施工方案，從而確保其施工的質(zhì)量。

[1] 張佑波,楊勇富.溫拌橡膠瀝青SMA在南京南站道路的應(yīng)用[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào), 2015,24(4):61～62.

[2] 周海生.橡膠瀝青SMA性能的研究[J].中國市政工程, 2012,17(3):100～101.

[3] 徐金枝,王春等.橡膠瀝青SMA技術(shù)性能試驗(yàn)研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化, 2015,28(6):187～188.

[4] 張曼華.探究橡膠瀝青在SMA中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究, 2014,39(8):192～193.

(R-03)

寧波浙鐵大風(fēng)化工開發(fā)出聚碳酸酯合成新工藝

寧波浙鐵大風(fēng)化工有限公司開發(fā)出一種聚碳酸酯合成新工藝。雙酚A和異山梨醇分別與草酸二甲酯在熔融狀態(tài)下均勻混合進(jìn)行酯化反應(yīng)，將酯化后的反應(yīng)產(chǎn)物再進(jìn)行聚合得到雙酚A-異山梨醇型共聚物聚碳酸酯。在聚合反應(yīng)后的產(chǎn)物中，異山梨醇與草酸二甲酯所形成的酯基更容易受到微生物或降解酶的作用而斷裂。與此同時(shí)，由于異山梨醇本身是手性結(jié)構(gòu)，因此，所得到的雙酚A-異山梨醇型共聚物聚碳酸酯即能夠保證雙酚A型聚碳酸酯的剛性特性，且不會(huì)對自然環(huán)境造成污染。

燕豐 供稿

U414

1009-797X(2016)24-0017-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.24.003

陳梅干（1982-），女，碩士，講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械工程。

2016-11-14