干法橡膠瀝青混凝土在高等級(jí)路面施工中的應(yīng)用

張 立 軍

(山西長(zhǎng)興路橋工程有限公司,山西 長(zhǎng)治 046000)

干法橡膠瀝青混凝土在高等級(jí)路面施工中的應(yīng)用

張 立 軍

(山西長(zhǎng)興路橋工程有限公司,山西 長(zhǎng)治 046000)

橡膠瀝青混凝土路面是解決廢舊輪胎污染的有效途徑之一，介紹了干法橡膠瀝青混凝土路面的技術(shù)特點(diǎn)和路用性能，以某工程為例說(shuō)明了施工中質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

橡膠瀝青，干法，路面

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展，汽車保有量將繼續(xù)呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，與之伴隨的是廢舊輪胎數(shù)量也增長(zhǎng)迅猛。廢舊輪胎作為固體廢棄物，傳統(tǒng)的露天堆積存放占用土地，還造成環(huán)境污染，影響人民群眾的正常生產(chǎn)生活。進(jìn)行廢舊輪胎處治，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用是變廢為寶的一種有效途徑。

使用廢舊輪胎制備的橡膠瀝青具有粘度高、彈性大的特性，在高溫條件下有永久抗變形功能，顯著改善抗低溫裂縫的性能，延長(zhǎng)混合料的疲勞壽命。將其應(yīng)用于高等級(jí)路面中，能提高路面抗疲勞裂縫和反射裂縫能力，改善瀝青混凝土路面的路用性能,在一定條件下減薄路面厚度，有效降低交通噪聲，改善行車舒適性。從提高瀝青路面使用性能和廢物再利用保護(hù)環(huán)境雙重角度出發(fā)，膠粉橡膠瀝青在路面的應(yīng)用具有廣闊前景。

1 干法橡膠瀝青工藝的技術(shù)特點(diǎn)

廢舊橡膠顆粒應(yīng)用于瀝青路面主要分為濕法和干法兩類。使用濕法工藝進(jìn)行橡膠瀝青混凝土制備時(shí)，先在熱瀝青中摻入一定量廢橡膠顆粒充分拌和，再添入集料拌和均勻后制成。濕法橡膠瀝青具有高粘度、高彈性的特性，應(yīng)用于應(yīng)力吸收層、碎石封層或作為密級(jí)配、間斷級(jí)配或開級(jí)配瀝青混凝土的結(jié)合料使用較多，也可作為水泥路面的嵌縫料使用。

在干法工藝制備的橡膠瀝青混合料中，橡膠顆粒作為細(xì)集料使用。先將廢舊輪胎橡膠顆粒與集料干拌后，噴入瀝青拌和均勻后制成，也稱為摻加橡膠顆粒瀝青混凝土。干法橡膠瀝青混合料可在密級(jí)配、開級(jí)配或斷級(jí)配熱拌瀝青混合料中使用，應(yīng)用于冷拌瀝青混合料、填縫料或表面處治的效果不佳。

使用干法工藝的橡膠顆粒瀝青混凝土在路用性能方面具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

1)在路面混合料設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)論使用維姆法或是馬歇爾法，干法工藝下的橡膠瀝青混合料穩(wěn)定度均有所降低。

2)與普通瀝青混合料相比，干法工藝下的橡膠瀝青混合料回彈模量低，但比濕法橡膠瀝青混凝土高10%～20%。

3)與普通瀝青混合料相比，干法工藝下的橡膠瀝青混合料疲勞壽命有所增加，但降低了抗永久變形能力。

4)干法工藝下，混合料中的橡膠顆粒摻量影響路面反射裂縫出現(xiàn)的時(shí)間。為保證路面的抗反射裂縫性能，按集料總量的1%～2%進(jìn)行橡膠顆粒的最小摻量控制。

2 干法橡膠瀝青混凝土路面性能

在我國(guó)，濕法橡膠瀝青混合料已經(jīng)在一些省市進(jìn)行了鋪筑和推廣，效果良好。干法卻剛剛起步，與濕法相比，干法橡膠瀝青混凝土路面具有以下特性。

2.1改善路面基本性能

與熱拌瀝青路面相比，橡膠瀝青混凝土路面的路用性能得到有效改善。干拌橡膠瀝青混合料采用斷級(jí)配結(jié)構(gòu)，路面可產(chǎn)生較粗糙的表面紋理，路面摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度較大，路面抗滑性能和高溫抗車轍性能有所提高。同時(shí)，還有利于吸收行車噪聲，顯著提升行車舒適度。

在混合料生產(chǎn)過程中，燜料有助于實(shí)現(xiàn)橡膠顆粒與瀝青的充分反應(yīng)，使得結(jié)合料彈性與粘性有所提高，利于提高路面的抗反射裂縫能力，具有高彈特性的橡膠顆粒使得路面柔韌性增強(qiáng)。

2.2除冰雪性能

干法橡膠瀝青混凝土具有顯著的抑制路面結(jié)冰的效果。在國(guó)外多雪國(guó)家，如美國(guó)、瑞典、日本等，得到了大力推廣和應(yīng)用。

在橡膠瀝青混合料中，橡膠顆粒作為細(xì)集料使用。在特殊氣候條件下，在行車載荷作用下，暴露在路表較大橡膠顆粒可使得路面產(chǎn)生彎曲，將路面冰雪破碎融化，使得路面的行車安全性得到顯著改善。

3 施工工藝

本文以某公路施工為例，介紹干法橡膠瀝青混凝土面層的施工。在本例中，使用350 mm厚水泥穩(wěn)定砂礫層為路面基層，使用40 mm厚瀝青貫入式為次基層，使用30 mm厚橡膠顆粒改性瀝青混凝土表面層。

在基層和次面層施工完畢后，進(jìn)行干法橡膠瀝青混凝土面層的施工。

3.1原材料和級(jí)配設(shè)計(jì)

在本次施工中，粗集料、細(xì)集料均采用石灰?guī)r。

使用的級(jí)配類型AC-13。常溫下粉碎廢舊汽車輪胎進(jìn)行橡膠顆粒采集，粒徑范圍為不大于1 mm。使用各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求的A級(jí)90號(hào)道路石油瀝青。

在目標(biāo)配合比基礎(chǔ)上，使用等體積的橡膠顆粒來(lái)代替對(duì)應(yīng)粒徑的集料，確定的橡膠顆粒摻量按集料質(zhì)量的2%控制，油石比按5.4進(jìn)行控制。

3.2溫度控制

進(jìn)行干法橡膠瀝青混合料面層施工時(shí)，各施工工序應(yīng)在較高溫度條件下進(jìn)行，確保各工序精準(zhǔn)的溫度控制是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵之一。

瀝青混合料的溫度采用具有金屬探測(cè)針的插入式數(shù)顯溫度計(jì)測(cè)量。在本例中的各環(huán)節(jié)溫度控制見表1。

表1 施工環(huán)節(jié)溫度控制

3.3投放橡膠顆粒

干法橡膠瀝青混合料拌和中，可采用現(xiàn)有拌和設(shè)備，無(wú)需進(jìn)行改造。

橡膠顆粒質(zhì)量與用量對(duì)混合料的性能影響較大，應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)量每次拌和所需橡膠顆粒，用聚乙烯袋分裝備料。

石料投入攪拌機(jī)并預(yù)熱至185 ℃后，加入橡膠粉及反應(yīng)劑，如圖1所示。

采用人工將橡膠顆粒由拌和機(jī)攪拌倉(cāng)觀察口投入，參與混合料拌合。

3.4混合料拌和

在該工序中，橡膠顆粒的級(jí)配、摻量基預(yù)處理和拌和時(shí)間是確保混合料拌和質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素。

實(shí)驗(yàn)室確定的混合料拌和時(shí)間通過試驗(yàn)段驗(yàn)證后確定，以保證橡膠顆粒分布均勻，目測(cè)出料無(wú)結(jié)團(tuán)，集料被瀝青均勻裹覆為準(zhǔn)。在本例中，先是石料與膠粉先拌和5 s后加入礦粉，再拌5 s～10 s。最后加入160 ℃基質(zhì)瀝青拌和40 s。

燜料是確保混合料質(zhì)量的關(guān)鍵，燜料溫度控制在180 ℃。一般分為拌和樓儲(chǔ)存?zhèn)}或運(yùn)輸車兩種燜料方式。在本例中，因拌合樓距離施工現(xiàn)場(chǎng)較近，故采用拌合樓燜料方式，如圖2所示。當(dāng)拌合樓距離施工現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)時(shí)，計(jì)算好運(yùn)料時(shí)間，通過運(yùn)料車運(yùn)輸途中進(jìn)行燜料可有效提高施工效率。

3.5鋪攤

使用普通攤鋪機(jī)，連續(xù)、勻速進(jìn)行鋪攤作業(yè)，如圖3所示。由于干法橡膠瀝青路面層厚較薄，鋪攤后的混合料降溫較快，攤鋪速度按1 m/min～3 m/min進(jìn)行控制。

在進(jìn)行松鋪系數(shù)確定時(shí)，由于橡膠顆粒具有較大的彈性變形，須對(duì)橡膠顆粒回彈造成的標(biāo)高變化予以考慮，通過實(shí)驗(yàn)室確定及試驗(yàn)段驗(yàn)證后確定。

在鋪攤過程中，為確保鋪攤質(zhì)量，應(yīng)監(jiān)測(cè)混合料溫度變化情況，及時(shí)調(diào)整鋪攤方案。

3.6壓實(shí)

研究表明，混合料的放置時(shí)間過長(zhǎng)或壓實(shí)控制不利時(shí)，容易導(dǎo)致路面出現(xiàn)早期破壞。

瀝青路面壓實(shí)采用鋼輪壓路機(jī)(如圖4所示)兩階段碾壓法。在碾壓過程中，應(yīng)時(shí)刻進(jìn)行溫度和厚度控制。為確保碾壓效果，通過監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)層內(nèi)部溫度變化情況，以及時(shí)進(jìn)行碾壓進(jìn)程調(diào)整。在我國(guó)，使用帶金屬探針的數(shù)顯式溫度計(jì)較為常見。

壓路機(jī)應(yīng)緊隨攤鋪機(jī)，以確保初壓在盡可能高的溫度下進(jìn)行。初壓開始溫度應(yīng)在165 ℃以上，碾壓終了溫度應(yīng)不低于130 ℃，碾壓次數(shù)控制在3遍～5遍。

在進(jìn)行二次碾壓時(shí)，為確保橡膠顆粒充分就位且無(wú)法自由膨脹，應(yīng)在相對(duì)較低溫度下進(jìn)行。碾壓開始溫度應(yīng)控制在80 ℃，終了溫度不低于60 ℃。碾壓次數(shù)控制在2遍～3遍。

經(jīng)檢測(cè)，路面強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可開放交通。

4 結(jié)語(yǔ)

在干法橡膠瀝青混凝土中，與濕法相比，干法采用的橡膠顆粒尺寸較大，加工成本低，摻量是濕法工藝的2倍～3倍，無(wú)需加裝特殊設(shè)備或進(jìn)行較大的設(shè)備改裝，施工成本低，消耗的廢舊輪胎數(shù)量大，在減少環(huán)境污染和節(jié)省石料方面效果顯著。

干法橡膠瀝青路面能改善路面基本性能，具有顯著的除冰融雪性能。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了廢舊輪胎的循環(huán)利用，是一種新型的綠色路面材料，在我國(guó)進(jìn)行推廣和應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 潘文君,陳 勇,霍 明.廢輪胎橡膠顆粒干法改性瀝青混凝土的研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2008(10):12-15.

[2] 逯艷華.干法橡膠顆粒瀝青混合料面層應(yīng)用研究[J].黑龍江交通科技，2008(10):21-24.

Applicationofdry-processedrubberasphaltconcreteinhighergradepavementconstruction

ZhangLijun

(ShanxiChangxingHighwayBridgeEngineeringCo.,Ltd,Changzhi046000,China)

Rubber asphalt concrete pavement is an effective way for solving waste tire pollution. The paper introduces technological features and highway performance of dry-processed rubber asphalt concrete pavement, and illustrates critical construction quality control points with the engineering as an example, which has great economic and social benefits.

rubber asphalt, dry-process, pavement

U414

A

1009-6825(2017)27-0113-02

2017-07-15

張立軍(1968- )，男，工程師