橡膠瀝青應(yīng)力吸收層在復(fù)合式路面中的應(yīng)用技術(shù)研究

黃 凱

(揚(yáng)州天達(dá)建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 儀征 211400)

?

橡膠瀝青應(yīng)力吸收層在復(fù)合式路面中的應(yīng)用技術(shù)研究

黃 凱

(揚(yáng)州天達(dá)建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 儀征 211400)

首先，橡膠瀝青需要從廢舊的輪胎原質(zhì)中提煉出橡膠粉，然后按照規(guī)定的及配比組合，再將多種高聚合物改性劑添加進(jìn)去，保持高溫，并進(jìn)行充分的拌合，再通過和基質(zhì)瀝青充分熔脹的過程，將其拌合成改性瀝青。

橡膠瀝青；復(fù)合式路面；應(yīng)用

1 橡膠瀝青材料性能研究

1.1 橡膠粉對瀝青的改性作用

在進(jìn)行橡膠瀝青生產(chǎn)的過程中，橡膠粉會(huì)接觸到瀝青，兩者在此過程中就會(huì)發(fā)生物質(zhì)交換，導(dǎo)致橡膠粉的部分物質(zhì)產(chǎn)生裂解，交聯(lián)劑硫、丙酮抽出物以及油性填充劑、鋅化合物以及抗老化劑等外加劑包括部分的碳黑活性成本會(huì)通過界面交換的方式進(jìn)入瀝青，所有這些物質(zhì)基本上對瀝青的性能有提升作用。

1.2 基質(zhì)瀝青的選用和性能檢驗(yàn)

對SK70號(hào)基質(zhì)瀝青的檢測結(jié)果如表1所示。

表1 SK70號(hào)基質(zhì)瀝青技術(shù)檢測結(jié)果

1.3 橡膠粉的選擇

根據(jù)目前國內(nèi)的橡膠瀝青生產(chǎn)應(yīng)用來看，橡膠粉通常的細(xì)度最低為20，最高為80。如果過細(xì)，加工橡膠粉的成本將顯著提高。以適用性最廣的SK70瀝青為例，結(jié)合橡膠粉，按摻量制備出9種不同的橡膠瀝青，研究不同橡膠粉對瀝青性能的影響。具體分析過程不在此贅述，結(jié)果為：20目、30目、40目的橡膠粉對瀝青都具有優(yōu)秀的改性效果，并且橡膠粉越細(xì)，改性越好。當(dāng)然，實(shí)際工程中不僅要考慮產(chǎn)品性能，還應(yīng)考慮工程成本。

1.4 橡膠瀝青耐老化性能研究

瀝青材料很容易受到自然因素的影響，在運(yùn)輸、加熱以及攪拌和施工時(shí)都有可能改變其性能，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生一定程度的變化。舉例來說，有蒸發(fā)、脫氫或者氧化、縮合等反應(yīng)變化。在此過程中，瀝青會(huì)變硬，并且韌性會(huì)降低，從而變得比較脆，喪失了原有的粘度和低溫性能。但瀝青路面需要使用很長時(shí)間，因此這樣的瀝青材料是不能夠勝任的，必須增強(qiáng)其抗老化性才能夠達(dá)到符合的要求。通過試驗(yàn)可以了解，橡膠瀝青在經(jīng)過烘箱之后，其針入度會(huì)出現(xiàn)明顯的降低，而軟化溫度和粘度則會(huì)明顯提高，并且彈性的恢復(fù)率也得到了顯著提升。這種較強(qiáng)的耐老化性質(zhì)能夠保證此類瀝青材料在同行業(yè)中具有較大優(yōu)勢。

2 橡膠瀝青OGFC配合比設(shè)計(jì)及性能檢驗(yàn)

2.1 原材料

原材料包括橡膠瀝青、粗集料以及細(xì)集料和填料，表2是橡膠瀝青的性能要求及本次試驗(yàn)檢測結(jié)果，表3是對粗集料的篩分結(jié)果。

表2 橡膠瀝青技術(shù)要求及檢測結(jié)果

表3 集料篩分結(jié)果

2.2 橡膠瀝青OGFC配合比設(shè)計(jì)

在研究OGFC瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)時(shí)，有幾點(diǎn)主要考慮的因素，包括瀝青的排水性能、混合料的耐久性能等等。不同于普通的瀝青混合量，OGFC瀝青的粗鼓勵(lì)含量更多，占比更大，并且OGFC的空隙率也大于普通瀝青。本次研究采用普通的馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對于混合料的設(shè)計(jì)用量很難準(zhǔn)確確定，因此在設(shè)計(jì)OGFC瀝青的混合料時(shí)，應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為滿足空隙率，同時(shí)也能夠很好地兼顧混合料的耐久性。本次試驗(yàn)確定了一個(gè)合理的范圍值，因此在配合時(shí)應(yīng)將薄膜的厚度取值在合理的范圍內(nèi)，不應(yīng)超過最大值，最好以范圍內(nèi)的最大值為瀝青配合比設(shè)計(jì)的最大量。

2.3 橡膠瀝青OGFC最佳油石比

橡膠瀝青具有較大的稠度，在拌合的過程中，混合料的油膜厚度明顯高于常規(guī)瀝青。據(jù)研究，橡膠瀝青的油石比通常在6%-9%，而普通瀝青的油石比則在4%-5%之間。通過對比橡膠瀝青和常規(guī)瀝青的粘附量可以發(fā)現(xiàn)，橡膠瀝青的粘附性比常規(guī)瀝青要高。具體試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 常規(guī)瀝青和橡膠瀝青的粘附量對比

2.4 混合料性能檢驗(yàn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)

(1)高溫穩(wěn)定性。為了確保瀝青路面不會(huì)因?yàn)橄募镜母邷赜绊懚a(chǎn)生軟化，導(dǎo)致因長時(shí)間的行車載荷、波浪或推移而產(chǎn)生路面形變的問題出現(xiàn)，瀝青路面必須要保證在高溫的情況下具有較高的穩(wěn)定性。

(2)低溫抗裂性。瀝青路面應(yīng)具備抵抗低溫收縮裂縫的能力，瀝青路面會(huì)因?yàn)榄h(huán)境溫度過低而導(dǎo)致自身的勁度增大，從而出現(xiàn)變形復(fù)原能力逐漸缺失的情況，導(dǎo)致變形能力缺失，當(dāng)應(yīng)力累積到超負(fù)荷時(shí)就會(huì)使材料斷裂。因此瀝青路面必須考慮在低溫狀態(tài)下保證足夠高的勁度和抗變形能力。

(3)水穩(wěn)定性。長時(shí)間水侵蝕會(huì)導(dǎo)致瀝青膜被剝離，或者導(dǎo)致瀝青膜出現(xiàn)松散及掉粒的情況。水分會(huì)破壞瀝青所具有的粘結(jié)力，同時(shí)破壞瀝青路面內(nèi)部瀝青和礦料之間的粘聚力，加速剝離，損害路面。因此瀝青路面必須保證具有較高的水穩(wěn)定性。

(4)耐疲勞性。如果路面的荷載經(jīng)常超過限定值，在這種力的影響下，路面的內(nèi)部應(yīng)力就會(huì)超過路面本身結(jié)構(gòu)所具有的抗力，從而造成路面出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生疲勞斷裂的情況。因此瀝青路面應(yīng)具有足夠高的耐疲勞性。

(5)抗老化性。瀝青路面在施工的過程中，現(xiàn)場會(huì)反復(fù)對其進(jìn)行加熱，同時(shí)瀝青路面一旦投入使用后，會(huì)長時(shí)間暴露在自然環(huán)境中，受到各種因素的作用，因此瀝青路面的性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致老化。因此瀝青路面必須采取合理的措施增強(qiáng)其抗老化性。

3 AR-AC-13配合比設(shè)計(jì)及性能檢驗(yàn)

3.1 原材料

(1)橡膠瀝青。橡膠瀝青的斷級(jí)配混凝土比起橡膠瀝青的OGFC來說，不會(huì)有非常嚴(yán)苛的要求，只要能夠保障其優(yōu)良的性能即可。此次試驗(yàn)研究選取30目廢舊輪胎的橡膠粉改性瀝青作為AR-AC-13的膠結(jié)料，性能要求及檢測結(jié)果見表5。

表5 橡膠瀝青技術(shù)要求及檢測結(jié)果

(2)粗集料。對于斷級(jí)配橡膠瀝青來說，其混合料一定要采用粗集料，同時(shí)應(yīng)該保證集料的干燥、干凈、無雜質(zhì)和未風(fēng)化，此外其骨料的耐磨性也應(yīng)足夠好。本次試驗(yàn)的粗集料分為兩個(gè)檔，第一檔為10～15 mm，第二檔為5～10 mm。按照試驗(yàn)方法對集料進(jìn)行篩分，并對其進(jìn)行關(guān)鍵指標(biāo)檢測，結(jié)果如表6所示。

表6 集料篩分的結(jié)果

(3)細(xì)集料。第一，細(xì)集料必須干燥、干凈、無雜質(zhì)并且未被風(fēng)化，其顆粒級(jí)別也應(yīng)適當(dāng)；第二，細(xì)集料中不能有超過一半的顆粒殘留在4.75 mm篩孔上。

(4)填料。應(yīng)以石灰石礦粉或水泥作為瀝青混合物的填料，不要使用回收的粉塵作填料用，另外根據(jù)以往情況，填料通常也不會(huì)使用石灰石礦粉，一般都使用水泥作為填料。

4 結(jié) 語

總的來說，橡膠粉能夠提高瀝青的軟化點(diǎn)、粘度和彈性恢復(fù)性能，并改善瀝青易老化的情況。本次研究了橡膠瀝青OGFC配合比的設(shè)計(jì)及性能，還有AR-AC-13配合比的設(shè)計(jì)及性能，對橡膠瀝青的應(yīng)力吸收施工工藝作了簡要闡述與分析。本次研究證明了橡膠瀝青具有優(yōu)良性能，能夠取得較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 李盛,劉朝暉,張景怡等.剛?cè)釓?fù)合式路面層間瀝青材料路用性能試驗(yàn)評價(jià)[J].公路交通科技,2013,30(11):7-12,67.

[2] 李剛,李明樾,蔡廣聰?shù)?復(fù)合式路面加鋪技術(shù)應(yīng)用實(shí)例研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2013,(16):50-51,52.

2016-11-12

黃凱(1989-)，男，江蘇江陰人，助理工程師，研究方向：道路橋梁施工技術(shù)。

U416.1

C

1008-3383(2017)05-0031-02