高粘高彈改性瀝青在河源205國道大修工程的應用技術

李 明,唐勤學,唐 平,何唯平,黃紹龍

(1.深圳海川工程科技有限公司,深圳 518040;2.河源市公路局,河源 517000; 3.湖北大學材料科學與工程學院,武漢 430062)

高粘高彈改性瀝青在河源205國道大修工程的應用技術

李 明1,唐勤學2,唐 平2,何唯平2,黃紹龍3

(1.深圳海川工程科技有限公司,深圳 518040;2.河源市公路局,河源 517000; 3.湖北大學材料科學與工程學院,武漢 430062)

以河源205國道維修為背景,通過碎石灑鋪粒徑、瀝青灑鋪量、碎石灑鋪量等因素分析了高粘瀝青粘結性能,并通過組合結構進行全厚式車轍分析,最終確定了高粘高彈改性瀝青灑鋪量為2.2～2.5 kg/m2,碎石灑布量為14～16 kg/m2,碎石灑鋪粒徑為9.5～13.2 mm,粘結應力吸收材料具有最為優良的使用性能。

高粘高彈改性瀝青; 應力吸收層; 灑鋪量

國道205河源市龍川縣二級道路白改黑改造,原路面寬度15 m,為1996年12月大修而成的水泥混凝土路面,經多年使用及超重車輛較多,路面存在裂縫等病害,需要進行路面中修處理,研究路段采用橡膠高粘高彈瀝青防水粘結層+4 cm AC-13抗車轍劑瀝青混凝土的結構形式。該文將結合依托項目對應力吸收層的最佳材料組成進行探討,并對高粘高彈改性瀝青應力吸收層的施工工藝及其在205國道河源段改造中的工程應用情況進行介紹。

1 高粘高彈改性瀝青的加工及其性能

采用課題組自行開發的橡膠高粘高彈改性瀝青,其制備工藝如下:將基質高粘瀝青加熱至190℃,將質量比為15%的40目活化橡膠粉緩緩加入基質高粘瀝青中,并利用膠體磨進行研磨40～60 min。制得的橡膠高粘高彈改性瀝青性能見表1。

2 應力吸收防水粘結層結構組成分析

前期研究和工程應用表明,瀝青灑布量、碎石粒徑以及二者之間的匹配性對應力吸收層的性能有著顯著影響,因此,該文對不同碎石粒徑、不同瀝青灑布量下應力吸收層抗剪強度和拉拔強度進行對比試驗研究,繼而確定最佳的瀝青灑布量和碎石粒徑。試驗結果見表2、表3。

該文選用4.75～9.5 mm、9.5～13.2 mm、13.2～16 mm、16～19 mm四種粒徑的碎石,與之相對應的瀝青灑布量則以能夠包裹碎石粒徑的2/3為準。從試驗結果中可以看出,隨著碎石粒徑的增加,抗剪強度與拉拔強度均呈現先增加后減小的趨勢,并在采用9.5 mm～13.2 mm碎石的時候達到最大值,因此在項目的實施過程中采用的隨時粒徑確定為9.5～13.2 mm。

由以上試驗知當碎石粒徑為9.5～13.2 mm時,橡膠高粘高彈瀝青防水粘結應力吸收層具有最好的粘結性能。該文接下來對采用該粒徑碎石,對不同瀝青灑布量的應力吸收層的粘結性能進行細化研究,選取2.0 kg/m2、2.2 kg/m2、2.5 kg/m2、2.7 kg/m24個灑布量。由表3中試驗結果可知,隨著橡膠高粘高彈改性瀝青灑布量的增加,防水粘結應力吸收層的粘結性能先增大后減小,當瀝青灑鋪量為2.5 kg/m2時達到最大,其抗剪強度為1.35 MPa,拉拔強度為0.67 MPa。由此可見,瀝青用量的一味增大并不能使粘結性能,反而會因為自由瀝青的增多形成一個薄弱的滑移層,降低粘結性能;此外,瀝青過量時也增加了夏季路面泛油的風險,特別是當瀝青面層鋪裝厚度較薄時。因此,瀝青灑布量應以2.2～2.5 kg/m2為宜。由于該項目采用的結構為橡膠高粘高彈瀝青防水粘結層+4 cm AC-13抗車轍劑瀝青混凝土的結構形式,為典型的薄層鋪裝,因此該項目最終確定的瀝青灑布量為2.2 kg/m2。

3 橡膠高粘高彈改性瀝青應力吸收層施工工藝

3.1 技術參數

1)瀝青的加熱溫度:由于加入了大量橡膠粉,橡膠高粘高彈改性瀝青較一般的高粘瀝青高溫粘度更大,尤其是當溫度高于170℃時。因此瀝青的加熱溫度應控制在190～200℃之間,以便在獲得較好的施工性能的同時,降低高溫對瀝青的老化。

2)碎石撒布量:碎石的灑布量與瀝青的灑布量直接相關,過多則會影響粘結性能,甚至成為夾層,過少則會造成自由瀝青過多,造成泛油等病害。因此,該項目確定的碎石灑布量為覆蓋率80%～90%,換算為碎石重量,約為14～16 kg/m2。若瀝青的灑布量較低時,則應適當對碎石的灑布量進行調整,降低其覆蓋面積。

3)碎石預拌石油比:如碎石的粉塵含量過大時,應采用拌合樓進行除塵處理,建議對碎石進行預拌,以增加碎石與瀝青之間的粘結。建議預拌油石比為0.3～0.5。

3.2 設備選型

建議選擇橡膠瀝青碎石同步封層車進行施工,特別是在低溫季節進行施工時,最大限度的降低由于瀝青溫度降低帶來的碎石與瀝青的脫粘。此外,由于橡膠高粘高彈瀝青粘度較高,一般同步碎石封層車必須在很高(200℃以上甚至更高)的溫度下進行施工,這樣會造成瀝青的老化;專用的橡膠瀝青灑布設備具有較大的噴灑壓力和有針對性改造的噴頭,適合高粘度瀝青的灑布。若沒有條件,則必須采用能與自卸翻斗車配套使用的石料撒布裝置,不能進行人工撒布。且碎石撒鋪車采用倒行的方式進行撒鋪,其緊跟前面的瀝青灑布車,在瀝青灑布完畢5～10 s內進行碎石撒鋪。

3.3 施工工藝

1)撒鋪過程中應保證灑布均勻,撒鋪車應保持較慢速度,一般應控制在1.0～2.0 m/min,調節瀝青撒鋪車瀝青灑鋪量控制在2.2～2.4 kg/m2,其誤差控制在±10%范圍內,以上參數一經固定后,不得隨意調整;碎石撒鋪以滿鋪、不散失為標準,局部碎石量不足的地方,應立即人工進行修補。碎石撒鋪車撒鋪過后,由人工迅速將散失在瀝青膜以外的碎石掃入瀝青膜內。

2)在起步和停止位置鋪設瀝青氈,以便于準確地進行橫向銜接,灑布車經過后及時取走瀝青氈。

3)在碎石撒鋪過程中應對碎石撒鋪車膠輪進行冷卻處理,防止膠輪將下層瀝青粘起,影響撒鋪效果。

4)撒布碎石后用輪胎壓路機進行碾壓,碾壓遍數為2～3遍。壓路機必須緊跟在碎石撒鋪車后,碾壓速度要慢而均勻,起動、停止必須減速緩慢進行,不得隨便調頭。

3.4 205國道河源段施工情況總結

在205國道河源段改造過程中,為有效的延緩反射裂縫的產生并提高路面的高溫性能,采用橡膠高粘高彈瀝青防水粘結層+4 cm AC-13抗車轍劑瀝青混凝土的鋪裝結構。在橡膠高粘高彈瀝青防水粘結層的施工過程中,采用橡膠瀝青專用同步碎石封層灑布車。瀝青灑布量為2.2 kg/m2,同步撒布9.5～13.2 mm碎石15 kg/m2,灑布后用輪胎壓路機碾壓2～3遍。施工過程圖片見圖1。

4 結 語

綜合考慮拉拔強度、剪切強度兩方面粘結性能,當高粘高彈改性瀝青灑鋪量為2.2～2.5 kg/m2,碎石灑布量為14～16 kg/m2,碎石灑鋪粒徑為9.5～13.2 mm,防水粘結應力吸收材料具有最為優良的使用性能。

[1] 楊 偉.聚合物改性瀝青應力吸收膜的制備與性能評價研究[D].武漢:武漢理工大學,2008.

[2] 李智偉.廢舊橡膠改性瀝青路用性能與環境評價研究[D].長春:吉林大學,2007.

[3] 陳建榮,陳侯節.橡膠瀝青應力吸收層施工技術控制[J].筑路機械與施工機械化,2008(9):47-52.

[4] 王旭東,李美江,路凱冀.橡膠瀝青基混凝土應用成套技術[M].北京:人民交通出版社,2008.

[5] 陳拴發,陳華鑫,鄭木蓮.瀝青混合料設計與施工[M].北京:化學工業出版社,2006.

Application Technology of High-viscosity and High-elasticity Asphalt in the Maintenance of G205 in Heyuan

LI Ming1,TANG Qin-xue2,TANG Ping2,HE Wei-ping2,HUANG Shɑo-long3
(1.Shenzhen Oceanpower Engineering Technology Co,Ltd,Shenzhen 518040,China;2.Heyuan Highway Bureau, Heyuan 517000,China;3.School of Materials Science and Engineering,Hubei University,Wuhan 430062,China)

Based on the application of G205 Road in Heyuan,SAMI made of high-viscosity and high-elasticity asphalt was prepared.The grain size and amount of crush rocks,the dosage of asphalt were analyzed and determined.The full depth wheel tracking performance of the pavement structure was tested.The optimal proportion for SAMI made of high-viscosity and high-elasticity asphalt is:asphalt dosage 2.2～2.5 kg/m2,crush rocks 14～16 kg/m2,the size of crush rocks 9.5～13.2 mm.

high-viscosity and high-elasticity asphalt; SAMI; asphalt dosage

2014-03-20.

廣東省公路管理局2012年科技項目計劃(粵公研2012-13).

李 明(1978-),高級工程師.E-mail:liming@oceanpower.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.008