断级配橡胶沥青混合料

断级配橡胶沥青混合料（共3篇）

断级配橡胶沥青混合料 篇1

0 引言

橡胶沥青是橡胶粉按照一定比例与基质沥青充分熔胀反应后形成的改性沥青胶结材料[1,2]。实践效果表明橡胶沥青具有优良的流变性能, 是较为理想的环保型路面材料, 目前主要应用于道路结构中的应力吸收层和表面层中[3,4]。

橡胶沥青混合料在我国道路工程中的应用尚处于起步阶段, 对其长期性能的检测与评价较少。目前, 橡胶沥青混合料应用面临的最大问题就是初始造价高。但根据国外的研究, 橡胶沥青混合料应用于路面工程, 使用厚度方面具有独特的优势。通过美国加利福尼亚州交通运输部基于现场性能测试, 以及在南非和加州大学伯克利分校所做的加速加载试验, 经过多个工程实践, 本级配橡胶沥青可充分发挥橡胶沥青对路面的温度敏感性、抗疲劳性和抗氧化能力等[5,6]。

本文依托南通市如东县人民路改造工程, 通过室内试验确定了ARAC-13 橡胶沥青的配合比, 对橡胶沥青混合料的路用性能进行了评价, 并铺筑了试验段, 相应研究成果可以为相关的路面工程提供参考。

1 试验原材料与级配设计

1. 1 橡胶沥青

试验所用橡胶沥青基本性能指标如表1 所示。

1. 2 集料

试验所用集料技术指标见表2。

1. 3 配合比设计

混合料级配选用断级配橡胶沥青混合料AR-AC13, 矿料合成级配组成及配合比结果如表3, 表4 所示, 马歇尔实验结果如表5所示。

2 试验结果与分析

2. 1 高温性能

沥青混合料的高温稳定性是指在高温条件下, 沥青混合料能够经受荷载的作用而保持结构与性能的稳定, 不发生影响其使用性能的能力。具体来说, 不产生推移、壅包、车辙、泛油等病害[7]。沥青混合料的高温稳定性能在南方地区较为重要, 研究采用车辙试验对橡胶沥青混合料的高温性能进行评价[7]。试验条件: 在 ( 60 ± 1) ℃ , ( 0. 7 ± 0. 05) MPa, 车辙试验结果如表6 所示。

据表6 中数据可得, 此次试验的车辙动稳定度均满足要求, 该混合料的高温性能良好。

2. 2 低温性能

对设计混合料低温稳定性的验证, 采用低温小梁试验进行, 试验结果见表7。

据表7 中数据可得, 此次试验的小梁弯曲试验结果均满足要求, 该混合料的低温性能良好。

2. 3 抗水损害性能

为了检验该橡胶沥青混合料的水稳定性能, 采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对其进行研究, 试验结果见表8, 表9。

1) 浸水马歇尔试验。

2) 冻融劈裂试验。

据表8, 表9 中数据可得, 此次试验的浸水马歇尔、冻融劈裂数据结果均满足要求, 该混合料的抗水损害性能良好。

3 橡胶沥青混凝土在市政道路中的应用

在上述的橡胶沥青混合料室内配合比设计的基础上, 进行了生产配合比的调试, 并在如东县人民路改造工程中铺筑实验段。试验段原状路面为水泥路面, 在对旧水泥板块进行处理后铺设1 cm的SAMI应力吸收层, 然后铺筑4 cm橡胶沥青AR-AC13。

3. 1 橡胶沥青施工要点

1) 施工温度。相比较于普通沥青混合料, 由于橡胶粉的加入, 橡胶沥青混合料更加粘稠, 对于温度要求也更高。具体施工过程中, 温度控制要求如表10 所示。运输过程中, 一定要重视混合料的防护保温。另外料车卸料时, 也应当覆盖篷布, 减少温度散失。全过程都要保持对温度的监测, 保证温度满足要求, 提高施工质量。

2) 摊铺阶段。摊铺之前, 应至少提前1 h, 充分加热摊铺机的熨平板及分料器等装置。摊铺过程中, 摊铺机尽量做到均匀、缓慢、连续, 速度不宜超过3 m/min。对于散落在摊铺机前的混合料, 必须安排人工及时清除。另外, 由于橡胶沥青混合料本身的粘稠性, 通常避免人工整修。

3) 碾压成型。橡胶沥青混合料在碾压工艺上, 与一般沥青混合料最大的差别就在于, 其禁止使用胶轮。因为橡胶粉的存在, 为防止橡胶沥青粘合橡胶轮胎, 所以必须排除胶轮碾压。根据相应工程经验, 压路机的类型以及不同阶段碾压速度如表11 所示。其中, 初压压路机应尽量紧跟摊铺机, 确保压实效果。另外, 安排专人管理检查, 做到既不漏压, 也不超压。

3. 2 橡胶沥青质量检测

橡胶沥青混合料铺筑结束后, 对施工段落进行质量检测, 具体检测项目是压实度、厚度、平整度、渗水系数、摩擦系数与构造深度等。检测结果以及相关要求与检测方法如表12 所示。

由检测结果表明, 施工路段路面的平整度、渗水系数、构造深度等指标满足设计规范要求。在保证施工质量的基础上, 橡胶沥青路面性能良好, 在市政道路中的应用前景较好。

4 结语

1) 室内试验结果表明, 断级配橡胶沥青混凝土的高温性能、低温性能、抗水损害性能良好。2) 施工过程中, 抓住橡胶沥青混合料不同于一般沥青混合料的施工要点, 比如, 施工温度、摊铺、碾压等, 能够有效提高橡胶沥青的施工质量。3) 根据施工路段的质量检测结果, 橡胶沥青路面的渗水系数、构造深度等指标均满足设计规范要求, 断级配橡胶沥青路用性能良好, 值得在市政道路推广应用。

摘要：通过室内试验, 介绍了断级配橡胶沥青混合料的配合比设计方法, 从高温性能、低温性能、抗水损害性能等方面, 对其进行了综合评价, 并阐述了该混合料在市政道路中的施工要点及质量检测方法, 有效保证了施工的质量。

关键词：橡胶沥青,混合料,级配设计,质量检测

参考文献

[1]周运春.橡胶沥青混凝土路面施工[J].交通世界:建养, 2010 (9) :256-257.

[2]周纯秀.冰雪地区橡胶颗粒沥青混合料应用技术的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2006.

[3]王坚.橡胶沥青在道路中的应用[J].中国科技博览, 2014 (37) :144.

[4]黄广臣, 刘长溪.橡胶沥青在高速公路养护施工中的应用[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2011 (22) :15-16.

[5]吕惠卿.破损水泥混凝土路面的修复设计及可靠性研究[D].广州:广东工业大学, 2008.

[6]徐翠, 王鹏, 李华.橡胶沥青胶结料微观分析研究[J].交通标准化, 2012 (8) :87-90.

[7]张争奇, 王永财.沥青胶浆对沥青混合料高低温性能的影响[J].长安大学学报 (自然科学版) , 2014, 26 (12) :1-5.

断级配橡胶沥青混合料 篇2

关键词：断级配橡胶沥青混合料,AR-AC-13,目标配合比设计

橡胶沥青及混合料是近年来出现的一种新型的沥青混合料, 胶粉用于沥青路面的铺筑不仅有利于资源的再生利用, 更有利于改善路面质量。橡胶沥青混合料具有良好的低温抗裂和高温抗车辙能力, 同时又是一种低噪音的环保路面, 其降噪效果的耐久性明显好于常用的多空隙沥青混凝土。

我国现行沥青路面技术规范或标准中尚未制定AR-AC-13橡胶沥青混合料的配合比设计方法, 现就结合《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004) 、美国Arizona Test Method 815及江苏省交通科学研究院关于《断级配橡胶沥青混凝土AR-AC-13施工指南》详细阐述连霍高速公洛三灵段路面养护工程上面层AR-AC-13橡胶沥青混合料目标配合比设计的整个过程及步骤。

1 原材料选择和试验

1.1 基质沥青

生产橡胶沥青所用的基质沥青为河南现代交通道路科技有限责任公司提供的AH-70#重交沥青, 其性能指标均满足交通部有关规范的要求。

1.2 橡胶粉

橡胶粉密度应为1.15±0.05g/cm3, 应无铁丝或其它杂质, 纤维比例应不超过0.5%;碳酸钙比例应不超过4%, 以防止胶粉颗粒相互粘结。

1.3 橡胶沥青

橡胶沥青采用橡胶粉与70号道路石油沥青掺配而成, 本工程采用橡胶粉的掺配比例18% (内掺) , 其技术要求及试验结果见表1, 其性能指标均满足交通部有关规范[3]的要求。

1.4 矿料

本工程采用三门峡生产的石灰岩粗集料和细集料, 其规格和性能指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004) 的相关要求。

1.5 外掺剂

AR-AC-13橡胶沥青混凝土需要掺入必要的外掺剂以改善橡胶沥青与集料的粘附性及混凝土的水稳定性, 掺量为混合料重量的1~2%。本工程采用1.5% (内掺) 复合硅酸盐水泥32.5作为外掺剂。

2 目标配合比设计

2.1 配合比设计要求及标准

长期以来, 沥青路面绝大部分都是采用连续型密级配, 但是对于橡胶沥青混合料, 连续型级配的矿料间隙率小, 橡胶沥青黏附在集料表面的油薄厚, 尤其是当采用较粗的胶粉配置的橡胶沥青。美国橡胶沥青路面大部分采用间断级配, AR-AC-13混合料矿料级配主要参照江苏省交通科学研究院关于《断级配橡胶沥青混凝土AR-AC-13施工指南》中的级配范围, 结合河南省交通科学技术研究院多年来对橡胶沥青混合料的研究对个别筛孔的级配做出了调整, 如表2所示。

2.2 矿料配比设计

设计矿料配比时, 在表2的级配范围内调整各种矿料的比例, 设计3组粗细不同的设计级配 (见表3) 。根据橡胶沥青用于水泥路面加铺改造工程的经验, 本次配比选择初试油石比为7.2%, 双面击实75次制作试件。试验结果见表4。

由表4可知, 在三个级配中, 粗级配的沥青饱和度小于标准要求, 需增大沥青用量才能满足要求, 故不宜采用;细级配的空隙率偏小, 也不宜采用。中级配的各项技术指标均良好, 又考虑到中级配在2.36mm筛孔的通过量位于级配曲线的中值附近, 便于施工控制, 经综合分析选择中级配作为设计级配。

2.3 确定最佳橡胶沥青用量

按中级配B, 采用5种油石比, 双面各击实75次成型马歇尔试件, 计算各组试件密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度, 最后将成型的试件进行马歇尔稳定度试验。按《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004) 的马歇尔配合比设计步骤, 最终得到中级配B的最佳油石比为7.2%。

2.4 目标配合比检验

按《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004) 进行橡胶沥青混合料配合比检验, 验证结果如表5。

结语

在确定了目标配合比的前提下, 我部进行了生产配合比的设计及试拌、试铺的验证, 并用于实际施工。目前连霍高速公路洛三灵段路面养护工程已竣工通车近2年时间, 路面使用状况良好。连霍高速公路洛三灵段路面养护工程仅是橡胶沥青混凝土的一次尝试, 要对AR-AC-13橡胶沥青混合料有进一步的认识, 有待该技术的广泛推广应用。

参考文献

[1]吕伟民.橡胶沥青路面技术[M].北京:人民交通出版社, 2011.

[2]JTG F40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].

断级配橡胶沥青混合料 篇3

1 断级配橡胶沥青应力吸收层

断级配橡胶沥青应力吸收层是由橡胶沥青胶结料、断级配集料组成的应力吸收薄膜夹层 (见图1) 。它将基本为同粒径的石料均匀铺在橡胶沥青层上, 经胶轮压路机碾压, 石料嵌锁构成的结构性支撑, 使旧路面接缝处相对位移产生的应力传到罩面层时大为减少。

断级配橡胶沥青应力吸收层应用于白加黑复合式路面改造有如下优点。

1) 抗反射裂缝。结构是柔性体系, 具有优良的应力、应变吸收能力和抗路面反射裂缝作用。高用量橡胶沥青与断级配碎石强力粘结, 形成约1 cm厚抗反射裂缝层, 有效阻止反射裂缝。

2) 抗路面水损。其橡胶沥青用量较大 (2.0~2.4 kg/m2) , 在原路面上形成约3 mm厚沥青膜, 防止雨水向下渗透, 对路基起到保护作用。同时, 摊铺沥青混合料时, 应力吸收层顶部的橡胶沥青会二次熔化, 路面压实时充分填充面层混合料底部缝隙, 排除雨水渗漏和层间存水。

3) 抗高温车辙。应力吸收层中胶结料具有高黏性和较强高温稳定性。由断级配大粒径集料形成支撑结构, 不易滑动;碎石外层裹附的橡胶沥青胶结料含大颗粒橡胶粉, 有较大摩阻力, 使碎石不易滑动, 有益于减少车辙, 保证结构稳定。

4) 粘结作用。应力吸收层与上下层黏结力强, 有效将沥青混合料面层与水泥混凝土板粘结成整体, 有利于结构整体受力, 提高路面使用寿命。

5) 施工简单, 速度快, 质量易控。采用1台沥青碎石同步封层车和胶轮压路机即可施工, 完毕后即可施工表面层, 不需要养护和固化过程, 省去常规工艺中改性沥青油毡贴缝、铺玻纤格栅等多道工序。质量更易控制, 只需严格控制胶结料、碎石撒布量及撒布均匀即可。

2 断级配橡胶沥青应力吸收层在城市道路改造中的应用

2.1 改造道路概况

合肥市合经区莲花路 (紫云路—方兴大道) 为城市主干路, 全长1.8 km, 规划红线宽50 m, 重交通等级, 设计速度60 km/h。现状机动车道22 m宽, 非机动车道4.5 m宽, 路面为水泥混凝土, 已建成10余年。本次道路改造工程仅对快、慢车道进行改造。

现路面结构:机动车道22 cm厚水泥混凝土面层, 30 cm厚二灰碎石基层;非机动车道18 cm厚水泥混凝土面层, 20 cm厚20 (石灰) ∶80 (粉煤灰) 基层。现路面有过维修史, 根据检测资料, 路面情况大部分良好, 存在少量断板, 局部路段存在角隅、接缝破碎、裂缝现象。

经过方案比选, 确定利用快、慢车道老路水泥混凝土面层, 采用白加黑复合式路面结构进行提升改造。

2.2 旧路面处理

原路面参照JTJ 073.1—2001《公路水泥混凝土路面养护技术规范》预先处理。基面上彻底清除泥土、杂物, 确保基面的粗糙、干净、干燥。对未损坏的旧水泥混凝土表面凿毛并仔细清洗, 清除路面交通标线。对路面局部破损进行清除修复, 坑洞修补, 纵横缝、胀缝和施工缝进行清理、维修。检查待铺路面的高程、横坡, 偏差较大或平整度过差, 应通过铣刨作业修正。

车行道板平均弯沉值≥0.2 mm (非机动车道弯沉值≥0.3 mm) 或相邻板弯沉差≥0.06 mm的, 可判定为板底脱空板块。其中平均弯沉值0.20~0.45 mm (非机动车道0.30~0.45 mm) 或相邻板弯沉差≥0.06 mm的脱空板块应注浆处理, 消除板底脱空;平均弯沉值>0.45 mm的脱空板块或断裂板, 应破除修复。

2.3 改造道路路面结构

1) 机动车道。

(1) 机动车道直接罩面段和修复段的罩面层。结构均为4 cm (AC-13C) 细粒式 (SBS改性) ;7 cm (AC-20C) 中粒式 (SBS改性) ;1 cm断级配橡胶沥青应力吸收层。

(2) 机动车道局部修复段 (连续处理长度<20 m) 罩面层。罩面层下的结构为22 cm厚水泥混凝土板恢复 (弯拉强度≥5 MPa) ;30 cm厚C15水泥混凝土基层;20 cm厚级配碎石。

(3) 机动车道连续修复段 (连续处理长度≥20 m) 罩面层。罩面层下的结构为22 cm厚水泥混凝土板恢复 (弯拉强度≥5 MPa) ;30 cm厚4.5%水泥稳定级配碎石;20 cm厚10%厂拌石灰土。

2) 非机动车道。原路面板处理后采用5 cm (AC-13C) 细粒式沥青混合料直接罩面处理。

3) 断级配应力吸收层集料规格见表1。

2.4 应力吸收层施工

1) 施工前准备。基面处理, 沥青碎石同步封层车、胶轮压路机等设备进入待命状态。沥青碎石同步封层车实现沥青和碎石的同步撒布, 有效改善和提高路面封层质量, 是应力吸收层施工的关键。

2) 施工工艺流程。

(1) 预拌碎石。为保证撒布的石料与橡胶沥青充分粘结, 石料需预先采用油石比为0.40%~0.60%的普通热沥青进行预裹, 拌和温度在150~170℃。

(2) 撒布弹性活化橡胶沥青和碎石。在处理好的基面上采用沥青碎石同步封层车喷洒弹性活化橡胶沥青和撒铺碎石。橡胶沥青用量2.0~2.4 kg/m2, 喷洒最大偏差量不应超过规定的±0.2 kg/m2。沥青纵向衔接应与已撒布部分重叠10 cm左右。碎石撒铺量推荐采用15~22 kg/m2, 根据试铺情况确定, 以满铺、不散失为度, 对于局部碎石撒铺量不足的地方, 应人工补足。最低撒布温度≥120℃。

(3) 碾压。碎石撒铺后应立即采用轮胎压路机进行碾压作业。根据需要选择压路机数量, 为了确保碾压的温度, 要求胶轮压路机紧随沥青碎石同步封层车后面碾压, 距离应≤5 m, 碾压2~3遍为宜。

(4) 清扫。碾压后, 铺筑上层沥青混合料前应对应力吸收层进行检查, 若发现没有粘结的松散碎石集结应清扫掉, 避免影响与上层的黏结性能。

(5) 开放交通要求。应力吸收层的施工应与上面层沥青混合料紧凑进行, 中间不开放交通;若必须开放交通, 须待碾压施工完成3 h后方可开放, 但车速应≤25 km/h。

3 结语

断级配橡胶沥青应力吸收层全面解决白加黑复合式路面使用过程中存在的反射裂缝问题、与水泥混凝土路面黏结问题、沥青混合料面层整体稳定问题、施工工艺问题, 提高路面使用性能和寿命。其施工过程均为机械控制, 施工流程简单, 质量易控制, 有效保证施工质量, 具有很好工程实际效果。

合经区莲花路 (紫云路—方兴大道) 是合肥市市政行业采用断级配橡胶沥青应力吸收层进行白加黑改造的第一条道路, 竣工2 a多未发现路面任何病害, 有效解决反射裂缝问题。经测算, 改造段较常规老路翻挖新建节省投资40%以上, 具有显著的经济、社会和环境效益。

摘要：介绍断级配橡胶沥青应力吸收层的特性及其应用于白加黑复合式路面改造的优点。结合合肥城市道路改造实例, 阐述设计要点和施工的注意事项。该方法经实践应用, 在工程中取得很好的效果。