輝綠巖替代玄武巖拌制活性橡膠瀝青混合料技術在杭瑞高速運用研究

秦 宇

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550000)

輝綠巖替代玄武巖拌制活性橡膠瀝青混合料技術在杭瑞高速運用研究

秦 宇

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550000)

高速公路路面上面層一般采用高耐磨的玄武巖作為集料，介紹了采用輝綠巖作為玄武巖配制活性橡膠瀝青混合料的對比情況，通過在杭瑞高速大興至思南段的試驗段，證明在條件制約條件下，采用輝綠巖與活性橡膠拌制混合料的工藝工法。活性橡膠瀝青是一種由膠粉、活性礦物、瀝青及其他改性劑復合而成的一種新型瀝青添加劑，對于廢舊輪胎的再生利用，是高速公路在環(huán)境保護上有重要意義的一種嘗試。

輝綠巖；玄武巖;活性橡膠；配合比

杭州至瑞麗國家高速公路貴州境大興(湘黔界)至思南段公路是《國家高速公路網規(guī)劃》“7918”網中第十二條橫向線貴州境內的重要段落。項目橫貫銅仁地區(qū)，是《貴州省高速公路網規(guī)劃》“6橫7縱8聯(lián)”中第2橫貴州銅仁至云南宣威的主要組成部分。大興(湘黔界)至思南段起點位于貴州松桃縣大興鎮(zhèn)洞腦殼，接湖南省在建的鳳凰至大興(湘黔界)高速公路，路線全長151.447 km。該項目主線采用雙向四車道高速公路標準建設，設計速度為80 km/h，路基寬24.5 m。

杭瑞高速大興至思南段主線路面位于V3(貴州山地過濕區(qū))，路面結構層為4 cm厚SMA-13上面層，6 cm厚AC-20中面層，8 cm厚AC-25下面層。全線在上面層主要集料為貴州清鎮(zhèn)市產玄武巖。但銅仁地區(qū)距離玄武巖產區(qū)較遠，由于材料供應緊張，如果全部采用玄武巖，將影響工程進度，考慮到銅仁地區(qū)距離湖南懷化較近，懷化是優(yōu)質輝綠巖產區(qū)。決定在K68+650～K84+600段主線路面上使用了輝綠巖+活性橡膠瀝青拌制TBVR-SMA-13橡膠瀝青以確保項目通車目標。

輝綠巖與玄武巖的路用性能比較。玄武巖屬巖漿中的噴出巖，貴州清鎮(zhèn)市產玄武巖成分以輝石和斜長石為主，為深灰色，呈致密形狀，礦物含量輝石占55%左右，斜長石為20%左右，蝕變礦物在25%左右。懷化產輝綠巖由輝石、斜長石和蝕變物質組成，礦物含量輝石占20%左右，斜長石為30%左右，蝕變礦物在50%左右。

兩種集料的基本性能比較見表1。

表1 輝綠巖與玄武巖的基本性能比較

從表1可以看出，輝綠巖與玄武巖均具有抗壓強度高，耐磨耗、堅硬的特點。二種巖石性能差別不大，輝綠巖用于路面工程是可行的。

橡膠瀝青近年來得到較快發(fā)展。橡膠瀝青研究和應用最為成熟的的美國Paromount, Ecopath 和Wright等瀝青生產商已經可以提供高摻量膠粉(20%左右)的工廠化橡膠瀝青。大思高速采用高穩(wěn)定的資源集約化復合膠粉改性瀝青，PG指標達到了PG82-28，應用于上面層路面中。大思高速作為貴州省內橡膠瀝青技術應用的先行者，根據橡膠瀝青“濕法”改性機理，采用膠體磨工藝實現膠粉與基質瀝青等密度存在，達到瀝青膠結料長期存儲穩(wěn)定的目的，研發(fā)出性能優(yōu)良、存儲穩(wěn)定的資源集約型橡膠瀝青產品。該橡膠瀝青在保留傳統(tǒng)濕法橡膠瀝青優(yōu)異性能的同時，還具有以下特點。

(1)連續(xù)式、低成本、低能耗生產

據統(tǒng)計，資源集約型橡膠瀝青的生產能耗僅相當于傳統(tǒng)現場濕法橡膠瀝青的30%～40%，可有效降低有毒氣體的排放，減少對環(huán)境的污染，符合我國“節(jié)能減排”和“低碳環(huán)保”的要求。

(2)高摻量膠粉配比

國內現場濕法橡膠瀝青中膠粉摻量普遍為15%～18%，資源集約型橡膠瀝青中膠粉摻量在18%～25%之間，通常在20%以上，60 ℃動力黏度>13 000 Pa·s，較高的黏度賦予了橡膠瀝青優(yōu)異的抗水損害和高溫抗車轍性能。

(3)高儲存穩(wěn)定性

資源集約型橡膠瀝青通過合理的制備工藝和材料配比設計，解決了橡膠瀝青儲存穩(wěn)定性差的難題，將橡膠瀝青穩(wěn)定儲存時間由傳統(tǒng)的3 d提高至30 d，提高了橡膠瀝青施工便宜性。

(4)良好的混合料性能

室內試驗和工程實踐表明，資源集約型橡膠瀝青不僅可取代普通瀝青用于連續(xù)級配混合料，而且可取代SBS改性瀝青用于間斷級配混合料中，在較低瀝青用量下，混合料的各項性能均滿足規(guī)范技術要求，且保留了傳統(tǒng)橡膠瀝青路面平穩(wěn)、耐久、低噪的傳統(tǒng)性能特點，綜合性能優(yōu)異。

依據《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》、《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》、《公路工程集料試驗規(guī)程》、《杭瑞高速大興至思南資源集約型橡膠瀝青TBAR-SMA-13施工指導意見》,進行了多次試配試驗。為保證二次篩分試樣的代表性和真實性，拌合樓上料速度與正常生產時上料速度一致，各個熱料倉單獨放料，各熱料倉前面料放掉待穩(wěn)定后從熱料倉放料取樣，并對所取樣品采用四分法進行熱料篩分和密度試驗，經過目標配合比設計和生產配合比設計，輝綠巖和玄武巖配制瀝青混合料結果見表2～表4。

表2 拌和樓各熱料倉篩分結果(輝綠巖)

表3 拌和樓各料倉集料密度試驗結果(輝綠巖)

表4 生產配合比設計結果(輝綠巖)

原來采用的玄武巖配合比見表5～表7。

表5 拌合樓各熱料倉篩分結果(玄武巖)

表6 拌合樓各料倉集料密度試驗結果(玄武巖)

表7 生產配合比設計結果(玄武巖)

通過輝綠巖和玄武巖的生產配合比對比，采用輝綠巖的情況下，可以節(jié)約瀝青材料，而且玄武巖到項目運距較遠，輝綠巖由于運距較近，節(jié)約了施工成本。玄武巖運輸需要用火車運到銅仁再轉為汽車運輸，過程中容易產生污染。輝綠巖由汽車一次運到工地，不易受到轉運污染，能較好保證集料質量。

結論：杭瑞高速路面工程資源集約型橡膠瀝青配合輝綠巖專項試驗段，其配合比設計及現場檢測結果表明，資源集約型橡膠瀝青新建及再生路面具有優(yōu)異的路用性能。作為本次專項工程試驗段，對項目的性能驗證和推廣具有重要的價值，已經成為貴州新技術推廣的典型示范工程。新建路面運行二年后觀測結果表明，資源集約型橡膠瀝青路面車轍介于相鄰路段SBS改性瀝青SMA-13路面，平整度優(yōu)于相鄰SMA-13路面。與SBS改性瀝青路面相比，資源集約型橡膠瀝青路面短期路用性能較優(yōu)。全壽命周期內資源集約型橡膠瀝青新建路面的單位能耗顯著低于普通瀝青和改性熱拌瀝青路面；輝綠巖作為玄武巖在路面材料中使用具有基本相同的物理性能。作為一種玄武巖替代材料，可以顯著節(jié)約成本。對貴州山區(qū)高速公路路面材料的選用提供了數據與理論支撐。橡膠瀝青利用廢舊輪胎的二次使用，符合發(fā)展循環(huán)經濟、節(jié)能環(huán)保和保護生態(tài)環(huán)境的要求，具有廣闊的推廣應用前景。

[1] 中華人民共和國行業(yè)標準.公路瀝青路面設計規(guī)范(JTG D50-2006)[S].北京，人民交通出版社，2006.

[2] 中華人民共和國行業(yè)標準.公路瀝青路面施工技術規(guī)范(JTG F40-2004)[S].北京，人民交通出版社，2004.

2016-08-05

秦宇(1977-)，男，貴州興仁人，高級工程師，研究方向：路橋工程。

U416.217

C

1008-3383(2017)03-0017-02