橡胶改性沥青混合料性能及应用研究

作者:未知

  摘 要:伴随我国城镇化建设速度的不断加快,我国公路建设规模越来越大,并对其质量提出了更高的要求。沥青作为路面铺设的主要材料,属于石油的一种提炼产物,在石油价格不断增长的今天,沥青价格随之高涨,大大增加了公路建设成本。橡胶是沥青性能得以改善的重要添加剂之一,其主要利用废旧轮胎制造,将此类材料用于公路建设,可有效降低公路施工成本。为此,本文在充分了解橡胶改性沥青混合料路用性能的基础上,依托某改扩建公路工程,对试验路段生产配合比设计、施工应用及试验段测试等内容进行了分析与探究,以期有效提升路面使用性能,实现公路建设经济效益最大化。
  关键词:橡胶改性沥青;路面性能;低温抗裂性
  中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)10-0114-02
  0 引言
  据相关数据显示,全国2018年新注册登记共3172万辆机动车,机动车保有量已超过了3.5亿辆。这种情况下,不仅大大增加了公路路面通行壓力,还会产生大量废旧轮胎,全国仅2017年就产生了3000万吨以上的废旧轮胎,加剧了环境压力。橡胶是废旧轮胎的原材料,将橡胶用于沥青混合料内,可有效改善混合料的使用性能,同时还能大幅缩减公路建设成本。为此,深入研究橡胶改性沥青具有重要的现实意义。
  1 橡胶改性沥青混合料路用性能分析
  1.1 高温稳定性
  在沥青混合料高温稳定性试验中,根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTC E20-2011)相关要求,可选择车辙试验进行评价。选择三种混合料,即AC-20、SMA -13、SMA-16进行试验,通过车辙试验,可将车辙形成与发展过程真实反映出来,稳定度表示在60℃温度条件,当沥青混合料试件轮压为0.7Mpa时,每1mm变形下车轮作用次数,当该值增加时,则表明此混合料具有越强的抗车辙性能,则表明其高温稳定性越好。通过试验可知,在级配相同条件下,橡胶改性沥青不同,则沥青混合料动稳定度也有所不同,由此可见,沥青性能直接决定沥青混合料的高温性能。经测试,AC-20级配动稳定度值超过4500次/mm,SMA类级配动稳定度值超过5500次/mm,两值均在规范要求以上,则表明橡胶改性沥青混合料高温稳定性良好。
  1.2 低温抗裂性
  为避免路面裂缝产生,在低温条件下,必须确保沥青混合料韧性较强。根据《规程》要求,可通过劈裂试验评价沥青混合料低温抗裂性,本文同样选择上述三种沥青混合料,通过劈裂试验对其低温抗裂性能进行评价,通过劲度模量指标可见,当该值越小时,则表明沥青混合料具有越大的低温抗裂性能。则说明橡胶改性沥青混合料低温抗裂性能良好,在各类影响因素中,对其低温抗裂性影响最大的因素为改性剂橡胶粉的用量。
  1.3 水稳定性
  橡胶改性沥青混合料的水稳定性可通过浸水条件下,沥青混合料的稳定度、强度变化进行评价。本文以浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验进行分析。经测试可知,于橡胶改性沥青混合料水稳定性而言,级配型式、沥青种类对其影响较大。但整体来讲,上述三种混合料均具有良好水稳定性,可满足规范要求。
  2 工程概况
  某公路工程地处两省交界,是连接两省交通的枢纽工程,也是我国公路交通网的重要咽喉要道。自建成通车后,因交通量持续增加,及运营时间长,当前路面已呈现出不同程度的病害问题,以致整个路段开裂、坑槽病害严重。为保证道路通畅性,提高道路服务能力,现决定针对此路段进行改扩建施工。基于节约、环保的原则,选择废胶粉改性沥青混合料进行施工,从而提升路面使用性能。为保证施工质量,选取200m具有代表性路段作为试验段进行施工。
  3 试验路段生产配合比设计
  根据当前道路改扩建施工现状,决定在铺筑试验段面层时,选择三种废胶粉改性沥青混合料,分别为AC-20、SMA-13、SMA-16,三种混合料的生产配合比如表1所示,同时对上述三种混合料性能进行了检测,具体结果如表2所示。
  通过上述分析,可见三种混合料均满足相关规范要求。
  4 橡胶改性沥青混合料施工应用
  4.1 混合料拌和
  在混合料拌和施工中,应合理选用搅拌机械,根据设计要求,均匀拌和混合料。并对拌和情况进行详细检测,避免出现花白料或离析现象。在整个拌和过程中,必须严格把控沥青及沥青混合料温度,若施工当天,温度较低,或降雨则需暂停施工。拌和施工完成后,需及时进行设备清理,并将管道内沥青材料排干净。
  4.2 热拌沥青混合料摊铺
  为避免因摊铺不均或施工操作不当,导致摊铺混合料过程中出现质量问题,必须准确做好热拌沥青混合料摊铺施工。整个摊铺施工,需采取型号相同的摊铺机进行施工,在分层摊铺前,需与设计要求核对,保证各摊铺厚度等参数满足规定。若混合料出现离析问题,需及时针对此类问题进行修补,及时处理。要先预热熨平板,保证匀速、缓慢行驶,一般可将摊铺速度控制在1~3m/min,不得出现间断现象,在整个摊铺施工中,不允许任意转变行驶速度,或急转弯、掉头等,有效提升平整度。
  4.3 热拌沥青混合料及SMA压实成型
  碾压施工中,必须严把温度、湿度关,在整个操作过程中,需多次对路面进行洒水保湿,根据路面压实度情况,确定碾压遍数,直到消除明显轮迹。在折返位置压路机需依照阶梯状进行施工,并及时查看碾压情况,避免漏压。完成上述施工后,为避免对沥青路面成型造成不利影响,严禁在路面有车辆、设备行驶,需做好养生施工后,才能开放交通。
  5 试验路测试与分析
  为更好地了解施工情况,及时查漏补缺,在完成道路铺筑施工后,需进行路面情况检测,主要检测路面压实度、构造深度等参数。
  (1)从整体施工情况来讲,在配合比设计中选用橡胶沥青可满足相关施工规范规定,在铺设试验段时,各个施工工序均符合设计要求,经检测,本路段各项技术指标良好,且最大理论密度压实度超过93%,试验室标准密度压实度也超过了97%,完全满足相关规定。   (2)按照渗水系数AC-20在300mL/min以下,SMA在200 mL/min以下的规定要求,经检测,试验段内检测路面渗水系数范围为65~72mL/min,均符合要求。在抗滑性能方面,0.8~1.2mm为路面表面层构造深度规定范围,而检测所得范围为0.93~1.14mm,可满足要求。
  (3)建成通车1年之后,检测试验段使用情况,路表未见横向裂缝,具有良好使用效果。检测车辙情况,车辙深度变化基本不见,当前整体路面具有良好高温稳定性,且路面质量良好。
  6 橡胶改性沥青混合料经济性分析
  经市场调研发现,近年来我国SBS改性沥青均价在6000元/吨以上,而废胶粉改性沥青均价在5100元/吨,每吨少900元/吨,采用废胶粉改性沥青价格更便宜,更具经济性。按照当前试验段施工情况,11.25m铺筑宽度,以此对每公里沥青用量等进行计算,具体如表3所示。
  由表3可見,针对SMA-13、AC-20两种路面结构类型,11.25m宽度的路面,可节约8万元。若整个路面都选择废胶粉改性沥青,则节省的成本更大,具有良好经济性。此外,应用橡胶改性沥青,可能节约资源,减少浪费,可达到巨大的环保价值。
  7 结语
  综上所述,伴随我国国民经济迅速发展,大量基础设施如雨后春笋般不断涌现,公路工程作为连接区域经济发展的重要纽带,在经济发展中发挥着至关重要的作用。为进一步完善公路网,必须重视公路路面施工工艺,沥青路面是我国公路路面工程施工的主要形式之一,此类路面路用性能良好,橡胶改性沥青混合料在公路路面施工中的应用,可有效改善混合料的使用性能,大幅缩减公路建设成本,且能保护环境,减少资源浪费。为此,在施工中必须规范施工工艺,有效提升施工质量,延长路面工程使用寿命。
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