南非橡膠瀝青路面技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

周廣洲 黃智軍

摘要:橡膠瀝青技術(shù)是瀝青改性技術(shù)的一種,是典型的綠色環(huán)保項(xiàng)目。文章通過(guò)試驗(yàn)研究,進(jìn)一步論證了該技術(shù)在瀝青路面中應(yīng)用的可行性和充分性。橡膠瀝青試驗(yàn)路的鋪筑,進(jìn)一步論證了廢胎膠粉在瀝青路面中應(yīng)用的可行性和充分性。使用橡膠瀝青混凝土作為瀝青路面的抗滑表層,可以有效降低汽車的行車噪音,對(duì)減少城市的噪音污染有著更為深遠(yuǎn)的意義。

關(guān)鍵詞:橡膠瀝青;路面技術(shù);級(jí)配;施工;試驗(yàn)路

中圖分類號(hào):U416文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)20-0152-03

一、試驗(yàn)路概況

路面結(jié)構(gòu)為4cm細(xì)粒式橡膠瀝青混凝土(AC-13)+4cm中粒式橡膠瀝青混凝土(AC-16)+30cm二灰穩(wěn)定碎石基層+15cm二灰穩(wěn)定碎石底基層。其中AC-16橡膠瀝青混凝土采用密級(jí)配瀝青混合料,AC-13橡膠瀝青混凝土分別采用密級(jí)配瀝青混合料和開(kāi)級(jí)配瀝青混合料,各鋪筑1公里。

二、南非藍(lán)派橡膠瀝青路用性能的試驗(yàn)研究

(一)橡膠瀝青結(jié)合料性能研究

針對(duì)橡膠瀝青,目前國(guó)內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系中尚無(wú)專用標(biāo)準(zhǔn)。世界許多國(guó)家(如南非、美國(guó))都制定了針對(duì)橡膠瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),各國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不盡相同,試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法也不一樣,在應(yīng)用中只能作為參考。橡膠瀝青由南非藍(lán)派筑路技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn),經(jīng)測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1:

由表1可知,該橡膠瀝青的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合要求。

(二)橡膠瀝青混合料性能研究

為驗(yàn)證南非橡膠瀝青的路用性能,對(duì)橡膠瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性以及開(kāi)級(jí)配橡膠瀝青混合料的抗飛散性能和抗析漏性能進(jìn)行試驗(yàn),研究其性能滿足規(guī)范和指南的要求,從而初步論證了其可行性。為進(jìn)一步檢驗(yàn)其實(shí)際使用性能,通過(guò)鋪筑試驗(yàn)路來(lái)直觀檢驗(yàn)。

三、試驗(yàn)路鋪筑

(一)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)路的瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中,共有AC-16C、AC-13C和開(kāi)級(jí)配-13三種瀝青混合料,針對(duì)密級(jí)配和開(kāi)級(jí)配的不同性能特點(diǎn)和不同設(shè)計(jì)方法,對(duì)三種瀝青混合料分別進(jìn)行了材料設(shè)計(jì)。

對(duì)密級(jí)配瀝青混合料,主要以間斷級(jí)配、骨架結(jié)構(gòu)為原則,通過(guò)優(yōu)化礦料級(jí)配,來(lái)提高混合料的性能。設(shè)計(jì)方法采用國(guó)內(nèi)通用的馬歇爾設(shè)計(jì)方法,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)同《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)。

開(kāi)級(jí)配瀝青混合料,作為一種空隙結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)空隙率一般在18%~25%。在設(shè)計(jì)方法上借鑒了南非的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

1.原材料性能測(cè)試。

2.目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)曲線。

3.目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

由上表數(shù)據(jù)可見(jiàn),兩種密級(jí)配橡膠瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂殘留強(qiáng)度比均符合規(guī)范要求,開(kāi)級(jí)配-13的動(dòng)穩(wěn)定度、飛散損失和析漏損失均滿足規(guī)范要求,說(shuō)明設(shè)計(jì)是合理的。

4.目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果。

(二)生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

在上述目標(biāo)配合比的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)。

經(jīng)配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn),混合料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

(三)橡膠瀝青混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸

1.生產(chǎn)工藝。基質(zhì)瀝青采用濱州90號(hào)瀝青,加熱到一定溫度后,加入添加劑,并攪拌均勻,同時(shí)繼續(xù)加熱。當(dāng)摻入添加劑的基質(zhì)瀝青加熱到200℃～210℃后,泵入拌合裝置,同時(shí)按比例加入合格橡膠粉并在高溫下繼續(xù)拌合,直到拌合均勻。將拌合均勻的瀝青橡膠輸送入反應(yīng)裝置中進(jìn)行充分反應(yīng)后生產(chǎn)出性能可靠的瀝青橡膠結(jié)合料,同時(shí)為保證瀝青橡膠結(jié)合料與集料的充分拌合,需將瀝青橡膠繼續(xù)加熱到195℃～200℃。將加熱后的瀝青橡膠結(jié)合料輸送到普通瀝青拌合站的拌合設(shè)備中與集料充分拌合(拌合時(shí)間約為60s)生成瀝青橡膠混合料。

2.運(yùn)輸。采用自卸式卡車運(yùn)輸,車頂加蓋苫布。

(四)橡膠瀝青混合料攤鋪

橡膠瀝青混合料的攤鋪使用常規(guī)瀝青混凝土攤鋪設(shè)備進(jìn)行攤鋪。

1.地表溫度要求。由于橡膠瀝青粘度高,如果地表溫度較低,攤鋪后的混合料溫度損失很大,一般應(yīng)大于15℃。

2.攤鋪的溫度控制。橡膠瀝青砼的拌合溫度為190℃～200℃,到場(chǎng)溫度經(jīng)測(cè)為185℃～195℃,攤鋪機(jī)的入料溫度為180℃～190℃,攤鋪后的溫度為175℃～185℃,根據(jù)《北京市廢胎膠粉瀝青及混合料設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南》的要求,攤鋪溫度不低于172℃,實(shí)際攤鋪溫度控制工作滿足要求。

3.攤鋪速度控制。攤鋪機(jī)經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)行正式攤鋪,采用慢起步,均加速的方式,起步階段采用1m/min的速度進(jìn)行攤鋪,當(dāng)攤鋪機(jī)穩(wěn)定、攤鋪長(zhǎng)度達(dá)20米后,再逐漸加速至3m/min,并保持這一速度進(jìn)行均速攤鋪。

4.松鋪系數(shù)的確定。確定密級(jí)配AC-16松鋪系數(shù)為1.18,密級(jí)配AC-13為1.14,開(kāi)級(jí)配-13為1.20。

(五)碾壓

對(duì)于密級(jí)配橡膠瀝青混凝土,初壓:采用鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍,掛振碾壓2～3遍,溫度控制在140℃左右,壓路機(jī)應(yīng)緊跟攤鋪機(jī);復(fù)壓:采用振動(dòng)壓路機(jī)綜合碾壓6遍左右,碾壓溫度須在120℃以上;終壓:復(fù)壓完成后立即進(jìn)行終壓,采用壓路機(jī)靜壓2遍。

對(duì)于開(kāi)級(jí)配橡膠瀝青混凝土,為保證路面壓實(shí)度,同時(shí)保護(hù)混合料中的開(kāi)口空隙,在碾壓過(guò)程中壓路機(jī)不啟振,碾壓遍數(shù)同密級(jí)配混合料基本相同。

與傳統(tǒng)瀝青混合料相比,橡膠瀝青高溫粘度明顯高于普通瀝青,所以橡膠瀝青的高溫壓實(shí)不存在問(wèn)題,并且有利于提高路面壓實(shí)度。

(六)試驗(yàn)路檢測(cè)

檢測(cè)結(jié)果如下:

1.密實(shí)度:密級(jí)配AC-16平均為97.7%;密級(jí)配AC-13平均為98.2%;開(kāi)級(jí)配-13平均為99.3%,均滿足規(guī)范要求。

2.平整度(面層):平均值1.04,滿足規(guī)范要求。

3.透水性:密級(jí)配橡膠瀝青路面幾乎不透水,開(kāi)級(jí)配路面透水性良好,為1.3～1.8e/s。

4.抗滑性能:開(kāi)級(jí)配橡膠瀝青混凝土路面抗滑性能指標(biāo),構(gòu)造深度TD(mm)2.13;擺值(BPN)56.3;密級(jí)配橡膠瀝青混凝土路面抗滑性能指標(biāo),構(gòu)造深度TD(mm)1.07;擺值(BPN)48.7。從表中數(shù)據(jù)可看出,橡膠瀝青混凝土路面具有較大的構(gòu)造深度、摩擦系數(shù),路面抗滑性能良好。

5.降噪效果。降低噪聲水平約4dB(A),降噪效果明顯。

四、結(jié)論

1.橡膠瀝青試驗(yàn)路的鋪筑,進(jìn)一步論證了廢胎膠粉在瀝青路面中應(yīng)用的可行性和充分性。將廢胎膠粉變廢為寶,用于瀝青混合料中,可以改善瀝青路面的使用性能,降低路面的造價(jià),延長(zhǎng)路面的使用性能。這對(duì)于道路車轍病害和水損壞比較普遍的現(xiàn)象有著特殊的意義。在這方面,南非的設(shè)計(jì)理論和技術(shù),值得我們借鑒。

2.使用橡膠瀝青混凝土作為瀝青路面的抗滑表層,可以有效降低汽車的行車噪音,對(duì)減少城市的噪音污染有著更為深遠(yuǎn)的意義。

3.為保證開(kāi)級(jí)配瀝青路面的空隙率,真正發(fā)揮開(kāi)級(jí)配瀝青混合料降噪及安全性能,應(yīng)有相配套的養(yǎng)護(hù)技術(shù)作支撐。