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橡胶沥青

橡胶沥青

橡胶沥青范文第1篇

[关键词]橡胶 沥青 应用

中图分类号: TU535 文献标识码: A

我国幅员广阔,目前正处于高速公路快速发展期,由于气候条件和自然环境差异较大,加之超载现象十分普遍,对公路路面提出了较高的技术要求。废胶粉用于筑路工程 ,可以在提高各种使用性能的同时大大降低建造成本和养护费用,并同时还可以降低行车噪音提高居民生活质量。橡胶沥青生产可环保利用废旧轮胎,符合国家提倡的“建立节约型社会”、“发展循环经济”等政策,橡胶沥青在道路工程中的应用得到各级政府的大力支持。

一、什么是橡胶沥青

根据美国ASTM定义,橡胶沥青橡胶沥青(AR)就是“沥青”、回收轮胎橡胶和某些添加剂混合而成的胶结料,橡胶成分最少占到总量的15%,并且与热沥青,橡胶颗粒产生融涨。根据定义,橡胶沥青是用“湿法”生产的。橡胶沥青在高温条件下和在高速剪切下生产,促进了沥青和橡胶成分间的物理反应,使橡胶颗粒悬浮在沥青中。多种石油产品和添加剂可以用来降低粘度,以方便喷洒、提高可施工性。

在公路建设中,工程技术人员尝试使用了多种路面技术。橡胶沥青技术以其环境友好、节约资源的优势有着良好的发展前景,正在为各国所重视。

二、橡胶沥青发展史

最早橡胶沥青的文献见于1843年的英国专利。

橡胶沥青材料在上世纪50年代开始在美国就用作接缝填缝料、补丁和薄膜。之后美国进行了大规模的实验研究,对这个领域的兴趣和相关工作不断增长,专利申请的数量也在不断增加。1960年三月,沥青协会在芝加哥举办了首届橡胶沥青研讨会。查尔斯麦克唐纳在60-70年代在橡胶沥青材料上做了大量工作,他开发了生产橡胶沥青的“湿法”(也称为麦克唐纳法)。从上世纪6、70年代以来,美国、瑞典、英国、比利时、法国、南非、日本、澳大利亚和印度等国先后开展了橡胶沥青和橡胶粉改性沥青混凝土的应用研究。1991年美国国会通过了陆上综合运输经济法案(又称冰茶法),要求从1994年,凡使用联邦经费购买热拌和沥青混合料都必须将5%的经费用于废橡胶沥青混合料。以后每年递增5%,直至1997年达20%。

南非自上世纪60年代研究橡胶沥青,至今已有几十年的研究与应用历史,并形成了一套理论及工艺,技术上已经趋于成熟。据统计,目前南非60%以上的道路沥青使用橡胶沥青,而且根据他们的经验,认为对于重载交通环境,橡胶沥青路面更加有利。

法国在1900年铺筑了第一条橡胶沥青路面。同时法国也是多孔性路面的发源地。研究与应用的实践表明:采用橡胶沥青铺筑的多孔性路面,比普通多孔性路面在保持排水性能、抵抗重交通、抗剪切和不良气候影响等方面有的优势。

瑞典、日本等国还将废旧轮胎橡胶颗粒用于防冻路面。该路面的概念是在60年代由瑞典道路研究所提出。日本从70年代末期开始进行防冻路面的研究开发。

国外技术在特定的环境下是成熟的。当前国际上一些先进技术纷纷引入国内,但是针对我国非常的交通环境、复杂的自己环境和超常的建设速度,橡胶沥青应用需要本土化研究。

2001年交通部科教司、西部办在第一批交通部西部科技项目专门立项开展《废旧轮胎胶粉用于筑路的技术研究》,该研究主要以干拌工艺为主研究。2003年北京交通委《废胎胶粉改性沥青应用研究》项目立项,2006年结题,该项目以湿拌工艺为主研究,取得了重要的研究成果,编制了我国第一部地方性的应用指南《北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南》,为我国今后大规模推广使用橡胶颗粒路面技术奠定了基础。2004年从美国引进了第一套橡胶沥青加工设备、第一台橡胶沥青热洒铺设备。交通部公路院和道路学会在北京联合召开第一次“橡胶粉改性沥青及混合料应用技术国际研讨会”。2006年交通部公路院和中国公路学会道路分会在海南召开了“橡胶沥青在路面工程中应用技术交流会”。国家发改委于2007年9月8日发文推广橡胶沥青。同时北京市路政局于2007年3月13日《北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工指南(试行)》确定,从该年起北京道路大修中将推广使用橡胶改性沥青铺筑道路,橡胶沥青混凝土在首都机场南线高速、奥运工程中全面使用,第一条交通部科技示范工程 实施。2008年,编制了交通部《废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南》,出版了《橡胶沥青及混凝土成套技术》。由国际橡胶沥青路面协会和江苏省交通厅主办的第四届国际橡胶沥青大会在南京开幕。经过了20年的摸索,10年的发展,中国橡胶沥青技术逐渐形成。

三、橡胶沥青特点

“橡胶沥青”是指把废旧轮胎制成的胶粉,作为改性剂添加到基质沥青中,在一个专门的特殊设备中,经高温、添加剂和剪切混合等一系列作用制成的黏合材料。

橡胶沥青混合料使路面能够:

1.提高耐久性。

2.提高路面对裂缝发生、疲劳裂缝和反射裂缝抵抗能力,因为胶结料含量高,弹性好。

3.减轻温度敏感性。

4.提高抗老化、抗氧化能力,因为胶结料含量高、油膜厚、轮胎橡胶中含有抗氧化剂。

5.提高抗车辙(永久变形)能力,因为橡胶沥青粘度高,软化点高,弹性恢复好。

6.理低的路面养护费用,因为中路面耐久性和性能得到提高。

7.减少施工时间,因为层厚较薄。

8.使用废料,节约了能源和自然资源。

9.提高安全性,因为橡胶沥青中炭黑能够使路面长期黑,与标线对比度高。

四、橡胶改性沥青的应用

橡胶沥青用在各种沥青路面结构中作为胶结料,包括表处和热拌混合料,也可用作填缝材料,而且抗裂性能、抗疲劳性能更好。

1. 路、桥面防水黏结层

2. 抗车辙型沥青混凝土

3. 低噪音沥青混凝土

4. 抗裂沥青混凝土

5. 排水沥青混凝土

6. 融雪沥青混凝土

7. 低造价公路

橡胶沥青不适合的地方一般都与施工有关,因为摊铺温度低或者施工各季节晚,温度就变得更为关键,橡胶沥青路面不适用于下列情况施工:雨天;寒冷天气;旧路面裂缝严重,宽度超过12.5mm,又没有交通量和弯沉数据;主要依靠手工作业的地方;拌和站距离工地过远,不能保证混合料摊铺碾压温度。

橡胶沥青很有用,但是不能解决所有路面问题,橡胶沥青必须适当地选择、设计、生产和施工,才能提高路面性能,路面结构强度要满足要求,排水设施要适。

结束语

用橡胶沥青混合料铺筑的路面,在降低路面噪音、延缓反射裂缝、减薄沥青路面厚度、延长路面使用寿命、减轻行车噪音等方面都有明显的优势,是解决我国当前面临的重载交通、早期损坏问题的有效途径。另外,铺设橡胶沥青公路还可以节约建设投资,具有良好的应用前景。橡胶改性沥青技术的推广是完全符合我国可持续发展和建设节约型社会的发展战略。

参考文献:

橡胶沥青范文第2篇

关键词:废旧橡胶粉 改性沥青 种类 细度 橡胶沥青性能

引言

伴随着现代交通量大幅增加、车辆大型化、超载运输、渠化交通等现象的出现,普通沥青已不能满足现代化公路交通的要求,但由于改性沥青的价格过于昂贵,橡胶改性沥青顺其自然的成为交通建设的首选材料之一。与普通沥青路面相比,橡胶粉改性沥青铺设的路面,不仅有耐用、噪音低、裂纹少、耐久性好、使用寿命长等优点,还能缓解废旧轮胎带来的环境压力。同时随着废旧轮胎胶粉加工工艺的改善,废旧轮胎胶粉的生产成本不断降低,从技术和经济的角度上为橡胶改性沥青的应用和普及提供了可能。工程实践中,废旧轮胎橡胶粉沥青也得到很好的应用。然而,以往对废旧橡胶粉改性沥青的研究焦点大多是传统的路面性能,本文通过室内试验,研究了废旧橡胶粉的种类、细度对橡胶沥青性能的影响。

1试验方案

1.1原材料

(1)橡胶粉

本文采用货车废旧轮胎橡胶粉和小汽车废旧轮胎橡胶粉进行试验,选取三种细度:20目,40目,60目。橡胶粉性能满足技术要求。

(2)基质沥青

不同标号基质沥青由于组分有所不同,改性效果也有所差异。试验中采用Shell-70 基质沥青,技术指标如下:针入度(25℃,100g,5s)71(0.1mm),延度(5cm/min,15℃)>150(cm),软化点50.7(℃),含蜡量1.79%,密度(15℃)1.014(g/cm3)。

1.2试验方案

为了分析废旧橡胶粉种类及细度对橡胶沥青改性效果的影响,分别采用两种不同种类(货车和小汽车)废旧轮胎、三种不同细度的橡胶粉(20目、40目和60目)对基质沥青进行改性。采用油浴加热制备橡胶沥青,橡胶粉掺量为20%,油温175±5℃,搅拌速度1000转/min,搅拌时间为60min。

2橡胶粉种类及细度对橡胶沥青性能的影响

选取货车和小汽车废旧轮胎橡胶粉,细度分别为20目,40目和60目,在橡胶粉掺量和拌和温度一定的情况下进行改性,改性后的沥青性能如表1。

表1 不同橡胶粉种类和细度对应的橡胶沥青性能指标

加入废旧轮胎橡胶粉后,货车轮胎橡胶粉改性沥青和小汽车轮胎橡胶粉改性沥青都表现出了良好的改性效果,沥青的针入度下降,软化点提高,废旧轮胎橡胶粉改性后沥青高低温指标满足PG 82-28的性能要求,沥青的高低温性能都得到了改善。31℃时对应的G*sinδ值在300kPa左右,远小于上限要求5000kPa,表明用上述种类和细度橡胶改性的沥青具有较好的抗老化和抗疲劳性能。

用货车轮胎橡胶粉改性的橡胶沥青常温和高温性能均优于用小汽车轮胎橡胶粉改性的橡胶沥青,前者老化后抗疲劳指数也相对较小,其抗老化性能和抗疲劳性能也优于后者。从低温时蠕变劲度S来看,货车轮胎胶粉橡胶沥青也占明显的优势。从弹性恢复来看,货车轮胎同样要比小车轮胎的弹性恢复性能要好。

对不同细度橡胶粉改性沥青的各项指标进行对比可以看出,20目橡胶粉改性沥青的高温性能优于40目和60目橡胶粉改性沥青,但低温和抗疲劳性能则比较接近。由于20目橡胶粉粒径较大,溶胀后与沥青形成的网格状态更加显著,橡胶沥青相对流动时会造成较大的粘滞阻力,试验中表现为沥青的粘度增加,高温性能提高。

综合而言,货车废旧轮胎橡胶改性沥青性能总体上要优于小汽车废旧轮胎橡胶改性沥青,其中20目的货车废旧轮胎橡胶改性沥青性能相对而言最好。

3结论

加入废旧轮胎橡胶粉以后,沥青的路用性能得到明显改善。针对不同的橡胶粉种类和细度进行室内试验,得到如下结论:从橡胶粉的种类考虑,货车废旧轮胎橡胶改性沥青的常温和高温性能均要优于小汽车废旧轮胎橡胶改性沥青,20目橡胶粉改性沥青的高温性能优于40目和60目橡胶粉改性沥青,但低温和抗疲劳性能则比较接近。在实际改性过程中宜优先采用20目货车废旧轮胎橡胶粉对基质沥青进行改性。

参考文献:

[1]盛兴跃,兰承雄,牟建波,林琳.SBS改性橡胶沥青性能研究[J].公路交通技术,2008

橡胶沥青范文第3篇

关键词:橡胶粉改性沥青;性能;影响;因素。

沥青路面中关键的材料为其中的沥青,我国的沥青路面发展历程近二十年,从最初的普通沥青发展到后来的改性沥青,现在已经有多种改性沥青面世,橡胶粉改性作为其中的一种,2004年才开始引进我国,在沥青路面中使用橡胶粉改性沥青不仅能全面提高路面的性能,而且具有良好的社会经济效益。

1 橡胶粉改性沥青的改性机理

橡胶粉改性是轮胎橡胶粉粒在充分拌合的高温条件下与基质沥青充分熔胀反应形成的改性沥青胶结材料。橡胶粉不发生裂解,吸收基质沥青中轻质部分,一方面直接改善基质沥青,另一方面达到橡胶与沥青充分复合的效果。橡胶沥青中橡胶粉的含量在18%以上,熔胀反应后,橡胶颗粒的体积比重在30-40%左右,胶结料和混合料都能显著表现出橡胶的物理、力学、化学性能。

硫化橡胶与沥青同属非极性材料,沥青中被视为可溶质的粘度小的低分子油份和蜡占沥青成份的54%以上,当橡胶经过一定处理后与沥青加热混溶时,橡胶在高温下被沥青中的低分子油份溶胀后,一方面使油份粘度增加和稠度提高,另一方面使橡胶分子的作用力减小。由于橡胶是一种高分子化合物,除富有弹性外,还有很高的自粘性和互粘性,它比沥青的粘度高得多,当橡胶和沥青混溶成一体后,沥青的粘度提高了;当橡胶被充分溶胀而未裂解时,它既能以单独相存在又形成连续的网络。

2橡胶粉改性沥青的性能影响

2.1 搅拌温度对改性沥青性能的影响

沥青既可以看成胶体结构,也可以看成由高分子组成的混合物。其分子量的大小决定其软化点的大小。当搅拌温度低时,沥青的分子链的运动程度相对较小,其粘性较大,不利于胶粉与沥青混和均匀,及沥青分子与胶粉中的橡胶网状结构结为一体,使改性沥青的分子量相对较小,其沥青的软化点相对较低。当温度高时,沥青体系中的分子链与胶粉能够很好的结为一体,使改性沥青的相对分子量增大,软化点相对提高。当温度再高时,尽管沥青体系中的分子链与胶粉颗粒均匀分布并很好的结合为一体,但由于胶粉中橡胶的抗断强度降低,胶粉粒的高弹性能就会降低,使改性沥青的软化点降低。由图1所示的结构可以看出,橡胶粉改性沥青的搅拌温度选定在150℃时较为适宜。

2.2 搅拌时间对胶粉沥青改性性能的影响

图2和图3分别是搅拌2分钟和搅拌5分钟的橡胶粉改型沥青电子透镜图片。从中可以明显的看出,搅拌2分钟的胶粉沥青体系中存在着较大的胶粉积聚团体,沥青胶体结构中的分散相大部分没有与胶粉结合形成稳定体系。而当搅拌时间增加为5分钟时,沥青中的胶粉积聚团被进一步分散变小,自至变成胶粉单粒,使单个胶粉颗粒以溶入沥青或部分溶胀部分溶入沥青的方式与沥青胶体结构中的分散相(沥青质与胶质)紧密结合在一起,搅拌时间对胶粉改性沥青的影响很大。

图4、图5的结果表明,胶粉存在最佳掺量,当橡胶粉剂量增加时,一方面沥青分子与胶粉中的橡胶结构结合在一起的数量增加;另一方面沥青胶体中的分散相胶质与没有溶入沥青中的橡胶粒的空间网状结构山于互相亲和结合在一块的几率也相应增加,产生较好的改性效应,因此,改性沥青的软化点就相应增加。而当橡胶粉剂量增加到一定值时,胶粉与沥青的结合达到了相应的饱和程度,这样,随着橡胶粉剂量的增加,改性效应趋势减弱,改性沥青软化点也就不再变化。应该指出的是,当橡胶粉剂量很大时,有部分胶粉就会在沥青中形成胶粉小团,除了对软化点没有提高作用,反而会对沥青的延度产生负面影响。

3 结语

通过以上的试验分析可知,橡胶粉改性沥青搅拌温度为150℃左右较好,胶粉的含量应在15%较佳,增加搅拌时间在5分钟以上。橡胶沥青应用于道路工程建设中,不仅能够解决废旧轮胎的问题,而且在公路建设方面,可以节约建设成本,具有良好的社会效益和经济效益。

参考文献

【1】石洪波,王洪国,廖克俭等.废橡胶粉改性沥青配方与工艺条件研究.石化技术与应用,2005, 23(4): 28-30

橡胶沥青范文第4篇

[关键词]橡胶沥青 应力吸收层 表面层

中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0144-01

0 前言

橡胶沥青是先将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒,再按一定的粗细级配比例进行组合,同时添加多种高聚合物改性剂,并在充分拌合的高温条件下(180℃以上),与基质沥青充分熔胀反应后形成的改性沥青胶结材料。橡胶沥青具有高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性等性能,是较为理想的环保型路面材料。

1 橡胶沥青的发展

橡胶沥青材料在19世纪30年代末期开始就用作接缝填缝料、补丁和薄膜。在19世纪50年代初期,美国进行了大规模的实验室研究评估了“各种橡胶对石油沥青的性质影响”。

1975年美国加州运输部开始进行橡胶沥青碎石封层试验,取得好的效果。到了2001年中期,加州运输部建成的橡胶沥青项目超过210个,遍布加州,各市县也在继续使用橡胶沥青混合料和表处,性能良好。加州运输部与工业界回顾做出的结论认为,在设计和施工良好的情况下橡胶沥青材料能够表现出良好的性能,推荐加州运输部继续使用和研究橡胶沥青,一个重要发现是橡胶沥青路面与结构等价的普通路面相比,损坏发展缓慢,在一些出现早期损坏(特别是开裂)的项目服务寿命期内需要的养护较少,因为后续的损坏发展缓慢。据报道斯托贝城的橡胶沥青路面在15年后仍然有三分之一还在作为表面使用。

在我国,橡胶沥青的应用和研究起步较晚,2001年交通部科教司、西部办在第一批交通部西部科技项目中专门立项开展“废旧轮胎胶粉用于筑路的技术研究”。2004年结题。该研究主要以干拌工艺为主研究。2003年北京市交通委员会“废胎胶粉改性沥青应用研究”项目立项,2006年结题,系统编制了我国第一部地方性的应用指南“北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南”。2006年,由交通部公路院和中国公路学会道路分会,在海南召开了“橡胶沥青在路面工程中应用技术交流会”。此后,以橡胶沥青及混合料为主的废胎胶粉在公路和城市道路建设、养护中的应用逐步展开。

2 橡胶沥青的特点和作用

橡胶沥青在高温下具有较大的弹性和弹性恢复能力,可以改善路面抗变形能力和抗疲劳开裂的性能;具有较好的高低温性能,降低了沥青对温度的敏感性;同时,橡胶沥青具有粘度高、抗老化、抗氧化能力强等特点;开级配或间断级配橡胶沥青路面防滑功能高、减少雨天行车溅水、改善视野、降低噪音,大大提高路面行车安全和舒适性;由于橡胶沥青降低了沥青加温的温度,不但可有效节约拌和成本,同时防止沥青的高温老化,防止接近闪点带来的不安全因素;由于施工的和易性改善,明显提高了压实度,这样更增加了抗车辙能力;橡胶沥青?的应用不仅有利于环境保护,节约自然资源,还有利于改善人类的生存环境。

因此,橡胶沥青具有优异的抗疲劳性提高路面的耐久性能;由于量高、弹性好,提高了路面对疲劳裂缝、反射裂缝的抵抗能力;较强的低温柔韧性减轻了路面的温度敏感性;因为胶结料含量高、油膜厚以及轮胎中含有抗氧化剂,故提高了道路抗老化、抗氧化能力;优异的抗车辙永久变形能力;由于道路的耐久性得到提高,使得道路的养护费用显著降低;大量使用废旧轮胎,既节约了能源,也有利于环境保护;橡胶中的炭黑能够使路面黑色长期保存,与标线的对比度高,提高了道路的安全性;橡胶沥青用于沥青混合料时,由于施工厚度薄,施工迅速,缩短了施工时间。

3 橡胶沥青在道路中的应用

目前,橡胶沥青主要应用于道路结构中的应力吸收层和表面层中。

3.1 应力吸收层

道路基层一般采用刚性或半刚性材料,不可避免的产生裂缝。基层裂缝向上反射并贯穿沥青面层形成反射裂缝,是沥青路面主要的病害形式之一。在开裂基层与沥青面层间加铺薄的应力吸收层是广泛采用的防治反射裂缝措施,其中富沥青的沥青砂混合料应力吸收层是效果较好的一种。

橡胶沥青应力吸收层是将单一粒径的石料均匀的满铺在橡胶沥青层上,用胶轮压路机进行嵌挤碾压,橡胶沥青被挤压到石料高度的约3/4,石料嵌锁形成后将构成结构性支撑,这时所形成碎石封层模式的路面即为橡胶沥青应力吸收层。在橡胶沥青应力吸收层中,高用量的橡胶沥青与单一粒径的碎石强力粘结,形成约1cm厚的裂缝反射结构层,水稳层或旧水泥路面的各种裂缝将很难穿透该层,可以有效遏制裂缝的反射。

由于橡胶沥青用量较大(2.3kg/m2),在路面上会形成约3mm厚度的沥青膜,完全可以防止雨水的向下渗透,对路基起到保护作用。其次,在上面摊铺沥青混合料时,橡胶沥青应力吸收层顶部的橡胶沥青会二次熔化,经路面压实后会充分填充其面层混合料底部的缝隙,从而排除了层间存水的可能,起到防止水损坏的作用。

橡胶沥青拥有超强的粘性,它可以非常牢固的吸附粘结在水稳层或旧水泥路面上,从而起到与路面的粘结作用。

采用的橡胶沥青应符技术标准。碎石最好采用玄武岩。

3.2 橡胶沥青混凝土面层

橡胶沥青经过50年的应用,形成了两个成熟的级配混合料产品系列。与常规沥青混合料相比,橡胶沥青混合料拥有较高的沥青用量(7.5%左右)。

⑴ 开级配混合料(AR-OFC):

由高用量橡胶沥青(9~10%)与单一粒径碎石为主的集料拌合而成。开级配混合料具有良好的抗滑、防溅水、降噪音和持久稳定性,是高速公路和城市快速道路的理想表面层材料。同时开级配混合料突出的抗反射裂缝能力,被广泛用于水泥路面超薄罩面。

⑵间断级配混合料(AR-AP):

由中间粒径间断级配与橡胶沥青拌合而成。动稳定度达到3000以上,冻融劈裂值达到80以上。由于具备较好的表面构造、密水性、抗剪切稳定性,间断级配和混合料被普遍用于交叉和变速较多的城市道路面层和补强结构

4 经济性比较

橡胶沥青混凝土具有路用性能好、耐久、环保、美观等优点,同时,橡胶沥青混凝土也具有良好的经济性。以岳西县莲云大道为例,初步设计提出两种方案:方案一是在原水泥混凝土路面上加铺4CM AC-13(SBS改性)+8CMAC-25C沥青混凝土,综合单价为154元/;方案二是是在原水泥混凝土路面上加铺5cmRAC-13橡胶沥青混凝土+1cm橡胶沥青应力吸收层,综合单价为126元/。方案二不但降低了工程造价,而且能够充分发挥橡胶沥青混凝土可减薄沥青混凝土面层厚度的特点,并满足重载交通的要求。因此从节约造价及充分发挥橡胶沥青混凝土可减薄沥青面层厚度的角度出发,施工图采用橡胶沥青方案。

5 结语

随着交通量的迅猛增加,对道路的要求越来越高。沥青路面的高温稳定性能和低温抗裂和耐久性能有是相互矛盾、相互制约的。橡胶沥青混凝土混合料的温感性小,具有较好的高温稳定性、低温抗裂及耐久性,可以提高道路的使用寿命,降低养护成本。同时,废旧轮胎的使用,对环境有横好的保护作用。

橡胶沥青范文第5篇

关键词:橡胶沥青混凝土;沥青混合料配比;道路改造;橡胶沥青生产

中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)04-0070-03

一、工程建设背景

府前大街位于东营市东城区,是一条贯穿市政府和市政广场等行政文化政治中心的东西向城市主干道。该道路原道路断面型式为机动车道15米宽,两侧各一条非机动车道5.5米宽,两侧人行道各3米宽,机动车道与非机动车道、非机动车道与人行道之间分别有2米宽的绿化带,是“城市道路三块板型式”。该路投入使用多年,随着沥青路面结构临近服务年限,局部雨季积水严重,在沥青路面出现了坑槽、龟裂、网裂、不规则横向裂纹、松散、不均匀沉降等现象,给市民出行带来很大不便。同时,随着城区内机动车辆急剧增多,非机动车辆相对较少,原有的双向四车道机动车道已不能满通要求,特别是在上下班高峰期经常造成交通拥堵,而非机动车道通行的车辆很少,造成交通空间的浪费。

二、道路改造设计

考虑到该道路通行机动车辆剧增而非机动车辆锐减,原有道路型式已不能满足现实交通的需求,本次道路改造时将原来的“城市道路三块板型式”该为“城市道路一块板型式”,即将机动车道与非机动车道之间2米的绿化带拆除,改为车行道,形成双向八车道,其中六个车道为机动车道,两侧各一个非机动车道;非机动车道与人行道之间2米的绿化带及人行道断面形式不变。

车行道(包括机动车道与非机动车道)道路改造结构形式设计:全部车行道铣刨2cm,然后清扫干净路面+透层乳化沥青(1.2L/m2)+0.5cm厚乳化沥青稀浆封层+4cm厚橡胶沥青混凝土。车行道结构层存在破损时,先清除破损处结构层,然后采用180厚1-3碎石垫层+180)厚C30混凝土+透层乳化沥青(1.2L/m2)+5cm厚中粒式沥青混凝土+透层乳化沥青(1.2L/m2)+0.5cm厚乳化沥青稀浆封层+4cm厚橡胶沥青混凝土进行修复。

绿化带拆除部分结构层设计同车行道结构层破损处的结构层设计。

三、橡胶沥青混凝土施工技术

旧沥青混凝土路面铣刨、碎石垫层、透层乳化沥青、乳化沥青稀浆封层、中粒式沥青混凝土施工在此不再论述,本文重点讲述橡胶沥青混凝土的有关施工工艺。

(一)橡胶沥青混凝土拌和料材料质量要求及技术指标

第一,上面层沥青采用B级道路石油沥青70号,橡胶沥青。

橡胶沥青技术指标:

B级道路石油沥青70号沥青技术要求:

基质沥青应符合“B级道路石油沥青技术要求”规定的70号石油沥青标准,橡胶沥青中橡胶粉规格为80目,胶粉掺入量为基质沥青的15%-18%。

第二,橡胶沥青混凝土技术要求,见下表:

第三,橡胶沥青混凝土级配。上面层采用温拌RAC-13橡胶沥青混凝土,矿料级配采用RAC-13,骨料选用玄武岩,橡胶沥青混凝土油石比为7.5%,最终数值由实验室确定。

第四,集料。

粗集料:沥青面层的粗集料应洁净、干燥、表面粗糙、无风化、无杂质,具有足够的强度、耐磨耗性。粗集料应具有良好的颗粒形状,不宜采用颗粒破碎机加工。路面抗滑表层粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击力的碎砾石,不得使用筛选砾石、矿渣及软质集料。粗集料质量应符合有关技术标准要求。

细集料:细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质,并有适当的颗粒级配,其湿密度不小于2.45t/m3,砂当量不小于50%。沥青面层的细集料宜采用专用的细集料破碎机生产的机制砂。细集料的洁净程度,天然砂以小于0.075mm含量的百分比表示,石屑和机制砂以砂当量或亚甲蓝表示,其技术要求应符合有关规定。

第五,填料。橡胶沥青混凝土中不添加矿粉,用1.5%水泥代替。

(二)橡胶沥青生产

橡胶沥青是将橡胶屑作为一种沥青改性剂与基质沥青在高温状态下反应而成。橡胶沥青生产设备采用全套进口移动式现场改性设备。设备生产能力为15t/h。设备主要组成部分为橡胶沥青反应罐、加热恒温系统、搅拌系统、泵送系统、控制系统。所有原材料均自动连续计量,输送速度自动控制,自带导热油系统、自带沥青输入输出泵,完全为独立单元。

第一,沥青与橡胶粉的拌和:橡胶沥青的制作是通过高速搅拌罐,在温度、时间、机械三者的综合作用与协调下,将四种原材料按比例混合,经过吸收、湿润、膨胀等物理和化学变化,使其粘度增加,软化点提高,从而获得高质量的改性沥青材料。橡胶沥青反应温度为190℃-218℃。当橡胶粉与沥青混合后,其反应时间不少于45分钟。橡胶沥青中橡胶屑的掺量应通过试验确定,一般为20±2%。生产好的橡胶沥青使用前应进行搅拌并快速测定其旋转粘度符合要求后方可使用。橡胶沥青在190℃时的粘度在15-40dPa.s之间。

橡胶沥青最好是当天生产,当天使用,可24小时存放。如有其他原因,可降到140℃-145℃存放,存放不能超过3天。使用时重新升温到190℃测粘度,不够时加胶粉反应45分钟。

第二,质量检测。由于是现场改性,需要对橡胶沥青成品进行质量抽检,主要抽检指标是粘度。要针对不同的生产和储存情况,制定周密的成品抽检预案,确保最终用在混合料中的橡胶沥青粘度在规定的范围内。

(三)橡胶沥青混合料的拌制

橡胶沥青混合料采用厂拌设备,采用连续式拌合机拌制。拌合机配备有计算机设备,拌合过程中逐盘采集并打印各个传感器测定的材料用量、油石比、拌和温度、混合料数量等各种参数。每个台班结束时打印出一个台班的统计量,按橡胶沥青混合料质量及铺筑厚度的总量检验,如有波动应分析原因予以纠正。拌和温度控制在170℃-190℃之间。拌和时间不少于55s,拌和时间由试拌确定,必须使所有集料颗粒全部裹沥青结合料,并以沥青混合料拌和均匀为度。

设专人目测检查混合料的均匀性,及时分析异常现象。如混合料有无花白、冒青烟和离析等现象、如确认是质量问题,应作废品处理并及时予以纠正,在生产开始以前,有关人员要熟悉本项目各种混合料的外观特征,这要通过细致地观察室内试拌的混合料和长期的工作经验而取得。

拌和机每天上午、下午各取一组混合料做马歇尔试验和抽提筛分试验,检验油石、矿料级配和沥青混凝土的物理力学性能。油石比与设计值的允许差不得超过-0.1%+0.2%。

每天结束后用拌和楼操控微机打印各种材料数量,以总量控制、仓用量及各仓级配计算平均施工级配、油石比与施工厚度和抽提结果进行校核,若偏差较大则立即予以调整。

(四)橡胶沥青混合料运输

橡胶沥青混合料出厂时应逐车检测混合料温度,记录出厂时间,签发运料单。采用数字显示插入式热电偶温度计检验沥青混合料的出厂温度和运到现场温度,插入深度不小于150mm。在运料车侧面中部设专用测孔,孔口距车箱底面约300mm。混合料运到现场的温度不低于135℃-150℃。

拌和机向运料车放料时,汽车应前后移动至少分3次堆装料,以减少集料的离析现象。

拌合机向运输车上装橡胶沥青混合料时,应多次移动汽车位置,平衡装料,以减少橡胶沥青混合料离析。

(五)橡胶沥青混凝土面层摊铺施工

现场准备。基层顶面各项指标检测合格后方可铺筑下面层。检查下承层的完整性与基层的粘结性。对局部基层外露和两侧宽度不足的部位按下封层施工要求进行补铺。对下封层表面浮动矿料扫至路面以外,表面杂物用风力灭火器吹干净,必要时用水冲洗。

铺筑试验段。沥青混凝土下面层施工开工前,先做试铺路段。按照合格的沥青混合料组成设计,拟定试铺筑方案,采用正式施工时拟用的机械,铺筑试铺路段。试铺路段选在直线段,长度不少于200m。试铺路段施工分为试拌和试铺两方面的工作。

沥青混合料的摊铺与压实成型。橡胶粉改性沥青混合料采用传统的摊铺和压实方式,摊铺及压实工艺可参考普通改性沥青混合料。由于橡胶粉改性沥青混合料具有自身的特点,施工中应该注意以下几点,一是摊铺机的熨平板调整必须准确,因为橡胶粉改性沥青粘度非常大,容易出现拖痕;二是橡胶粉改性沥青混合料通常使用大吨位轮胎压路机和高频振动压路机组合碾压;三是橡胶粉改性沥青混合料运输到现场的温度通常为160℃-170℃,摊铺后混合料的温度仍然非常高,很容易被压路机带起,且被压路机轮子带起的沥青掉在路面上后容易形成油斑。因此建议压路机和摊铺机保持一定距离,以使混合料冷却到一定温度,并采用肥皂水湿润压轮以防止粘轮。

四、对橡胶沥青混凝土施工评价

(一)节约成本

橡胶沥青作为一种改性沥青,橡胶的价格低于通常使用的SBS改性沥青中的SBS改性剂的价格,故橡胶沥青混凝土价格低于通常采用的SBS改姓沥青混凝土的价格,大大节约了该工程的施工成本。

(二)大大改善了沥青混凝土路面的使用性能

一是由于橡胶沥青低温回弹率高,粘韧性好,在一定程度上可抵抗低温开裂,对于降低路面开裂,避免或减少路面龟裂、网裂、不规则横向裂纹,效果明显。

二是高温稳定性好:由于橡胶沥青混凝土的粘度和内聚力在路面使用温度范围内变化较小,可预防高温时路面产生车辙、搓板等流变现象。

三是由于橡胶沥青混凝土对阳光中的红外线和紫外线不敏感,增强了橡胶沥青混凝土的抗老化性能。

四是橡胶沥青中的橡胶成分耐疲劳、耐磨损性能好,故橡胶沥青混凝土路面抗疲劳、耐磨损。

五是由于橡胶沥青混凝土对酸碱石度不敏感,故橡胶沥青对石料选择宽容度大,尤其适应于东营碱性土壤地区。

六是橡胶沥青混合料的抗水损坏性能达到了改性沥青的要求,比普通沥青有明显改善。能够有效防止水损病害,具有较好的抗水损坏能力。

七是利用橡胶本身特有的弹性和吸音特性,将橡胶沥青应用于路面,可大大降低路面行车产生的噪声。

五、结 语

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