CN108221560A - 胶粉改性沥青路面的施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种胶粉改性沥青路面的施工工艺,包括以下步骤:原材料质量控制,胶粉改性沥青混合料生产拌和,运输,摊铺,碾压,接缝处理。本发明利用废轮胎橡胶粉制备胶粉改性沥青并应用于公路建设,不仅能够有效地提高普通沥青的品质,改善路面使用性能,而且还可以降低工程建设造价,节省项目投资。本发明在基于GTM设计方法进行胶粉改性沥青混合料的设计,在降低沥青用量的同时,能够充分发挥材料的技术优势,能够显著地提高路面性能,降低后期维护费用。本发明结合材料施工特性,依托实体工程,提出胶粉改性沥青混合料适宜的施工工艺及质量控制要点,为以后胶粉改性沥青路面施工提供可借鉴的经验。

Description

胶粉改性沥青路面的施工工艺
技术领域
本发明涉及改性沥青领域,具体涉及一种适合大面积高速公路建设用的胶粉改性沥青 路面的施工工艺。
背景技术
随着汽车工业的发展,社会汽车保有量的迅速增长,我国废旧橡胶的产出量近几年急 剧增长。目前橡胶的回收和综合利用方式主要有两种:焚烧生热和生产再生橡胶。但是针 对焚烧橡胶,在焚烧的过程中会对空气造成二次污染,考虑到保护环境的需要,这种废旧 橡胶的处理方法已逐渐减少;另外针对生产再生橡胶,由于生产的再生胶质量差,生产过 程中污染高,能耗大,目前再生胶的产量也逐渐降低。如何能够更有效的综合利用废旧橡 胶,使其资源化,是当今世界范围内的紧迫任务。
近年来,将废旧橡胶制作橡胶粉用于筑路技术的研究逐渐进入了国内外的研究范围。 经试验研究表明,将废旧轮胎制作成橡胶粉,作为改性剂加入沥青中,能够改善沥青的高 低温性能、抗老化性能、抗疲劳性能,起到减薄路面、延长路面使用寿命、延缓反射裂缝、减轻行车噪声的作用。
胶粉改性沥青是一种半固态连续相的混溶体系,完全区别于传统的基质沥青和聚合物 改性沥青,大部分未发生脱硫裂解反应的胶粉颗粒悬浮于该混溶体系中。胶粉改性沥青的 这种特性势必给沥青混合料的设计方法带来较大的影响,传统的设计方法以及矿料级配结 构是否仍然适应于胶粉改性沥青混合料值得进一步研究。
现今,虽然胶粉改性沥青技术已有很多研究,但是将胶粉改性沥青大面积应用于高速 公路上还鲜有报道,这是由于现有技术中的胶粉改性沥青的本身性能及应用于大面积高速 公路的施工工艺还存在很多缺陷,不能高质量的应用于大面积高速公路的建设中,毕竟高 速公路要求的耐久性、安全性等性能要求均较高。
因此,提出一种适合大面积高速公路建设用的胶粉改性沥青路面的施工工艺的研究具 有极其重大的意义。
发明内容
本发明的目的是为了使大量的废旧轮胎得到循环利用,减少环境污染,并使采用改性 沥青用于筑路的路面的提高使用品质和使用寿命,降低路面寿命周期成本,节省成本,将 GTM方法应用于胶粉改性沥青混合料的配比设计的研究,从而提出了一种适合大面积高速 公路建设用的胶粉改性沥青路面的施工工艺。
为了解决上述技术问题,本发明提出的一种胶粉改性沥青路面的施工工艺,所用的胶 粉改性沥青混合料包括粗集料、细集料、矿粉和胶粉改性沥青;所述胶粉改性沥青包括橡 胶粉、基质沥青和外加剂;按质量百分比计,所述橡胶粉为15~25%,所述外加剂为0.1%, 余量为基质沥青,所述橡胶粉的粒径为40~60目,所述基质沥青为70#基质沥青或90#基 质沥青,所述外加剂为橡胶油;利用该胶粉改性沥青混合料路面施工包括以下步骤:
步骤一、胶粉改性沥青混合料的制备,包括:
1)制备胶粉改性沥青:将粒径为40~60目的橡胶粉烘干,烘干温度为105~115℃;将基质沥青脱水后备用;将脱水后的基质沥青加热至180~190℃,将上述烘干后的橡胶粉按照质量百分比加入所述基质沥青中,搅拌溶胀40~45min,得混合液;将该混合液泵入胶体磨,剪切研磨,再输入至发育罐以260-300r/min转速搅拌,在搅拌过程中一次按照质量百分比添加橡胶油,连续搅拌4小时,得胶粉改性沥青成品,在发育过程中,采用布氏粘 度计实时检测胶粉改性沥青175℃下运动粘度是否在1.0~4.0Pa·s之间,通过发育时间控制离析指标不大于5℃;
2)粗集料和细集料的选用及处理:按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的粗集料和 细集料;所述粗集料、细集料和矿粉符合标准号为JTG F40-2004的《公路沥青路面施工技 术规范》对沥青混合料用矿粉的技术要求;
3)混合料生产拌和:用导热油对供给管道进行30~60分钟预热;将步骤二中选用的 粗集料、细集料和矿粉加热至200℃~210℃备用;将步骤一制备得到的胶粉改性沥青加热 至185℃~195℃备用;按照沥青混合料油石比为5.2%~5.6%将粗集料、细集料、矿粉和胶 粉改性沥青进行混合搅拌,搅拌温度为180℃~185℃,搅拌速度为40r/min,搅拌时间为55-70 秒,其中,干拌时间≥10秒,湿拌时间≥40秒,最终使得混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全 部裹覆胶粉改性沥青;
步骤二、胶粉改性沥青混合料运输、摊铺和碾压:将胶粉改性沥青混合料往摊铺现场 运输过程中,保持混合料的温度为175~185℃;在铺筑胶粉改性沥青混合料之前,对下承 层进行处理和检查,使得下承层和层间结合情况符合标准号为JTG F40-2004的《公路沥青 路面施工技术规范》要求,然后进行摊铺;对摊铺后的胶粉改性沥青混合料进行碾压;
步骤三、接缝处理:上部结构层与下部结构层的纵缝为热接缝则错开15cm以上,或上 部结构层与下部结构层的纵缝为冷接缝则错开30~40cm以上;相邻两幅及上下的横向接缝 均错位1m以上;接缝施工应用3m直尺检查,确保平整度符合标准号为JTG F40-2004的《公 路沥青路面施工技术规范》要求。
进一步讲,所述橡胶粉的粒径为40目;所述基质沥青为70#基质沥青;所述橡胶粉的 掺量为胶粉改性沥青的20%;所述橡胶粉为常温法粉碎的斜交轮胎橡胶粉。
所述胶粉改性沥青混合料为AR-13型沥青混合料,所述AR-13型沥青混合料配合比为 粒径为10mm~15mm的粗集料:粒径为5mm~10mm的粗集料:细集料:矿粉=30:26: 40:4,所述AR-13型沥青混合料的油石比为5.4%。
在步骤一制备胶粉改性沥青中,将烘干后的橡胶粉按照质量百分比加入至基质沥青过 程中,边搅拌边加入,采用搅拌机搅拌,搅拌速度由慢到快,自260-300r/min开始搅拌, 20分钟内搅拌速度升至1000r/min,最终稳定在1000r/min搅拌10-15min,搅拌温度控制在 190℃~210℃。
所述步骤二的摊铺采用的设备是履带式摊铺机,摊铺中,熨平板的温度不低于120℃, 摊铺速度为1~3m/min。
所述步骤二的碾压采用的设备是包括4台自重大于12吨以上的双钢轮振压路机和2台 自重30吨以上的胶轮压路机;碾压方式是:2台所述胶轮压路机各自紧跟1台履带式摊铺 机,其后各自紧跟1台所述双钢轮振压路机;上述的胶轮压路机与双钢轮压路机同进同退 同错轮,以固定的速度2~4km/h碾压,形成碾压列车组;上述的胶轮压路机与双钢轮压路 机协同配合完成一次碾压,每次由两端折回的位置成阶梯形随摊铺向前推进,碾压过程中, 对所述胶轮压路机的轮胎及时刷涂植物油,且所述胶轮压路机保持温度在150~165℃范围 内进行碾压。
所述步骤二的碾压分为三个阶段,包括初压、复压和终压;其中,;初压为采用胶轮压 路机碾压为2-3遍;复压时,每台胶轮压路机全幅碾压4-6遍,在所规定的150~165℃下温 度范围内碾压直至压实达到标准号为JTG F40-2004的《公路沥青路面施工技术规范》要求; 终压时,采用双钢轮压路机全幅碾压2~3遍,以消除轮印,终压温度不低于90℃。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明利用废轮胎橡胶粉制备胶粉改性沥青并应用于公路建设,不仅能够有效地提 高普通沥青的品质,改善路面使用性能,而且还可以降低工程建设造价,节省项目投资。
2、本发明能够治理废旧轮胎所带来的“黑色污染”问题,有效利用废物,节约资源,能 够更好地促进公路建设与环境保护工作的可持续发展。
3、本发明在基于GTM设计方法进行胶粉改性沥青混合料的设计,在降低沥青用量的 同时,能够充分发挥材料的技术优势,能够显著地提高路面性能,降低后期维护费用。本发明将GTM方法应用于胶粉改性沥青混合料的组成设计,结果表明GTM方法更适合粗集 料含量相对较多的连续型级配,且连续型级配的胶粉改性沥青混合料更易压实,并得到实 体工程验证。
4、本发明对于废旧轮胎资源的循环利用能够有效节约沥青资源,不仅节省工程投资, 且废轮胎胶粉改性沥青代替SBS改性沥青,每吨节省费用500元,经济效益显著。
5、本发明减少了废旧轮胎的环境污染,减少了堆放土地的占用率;可延长路面使用寿 命1~3倍,从而减少道路维修费用,具有显著的经济和社会效益。
6、本发明采用废轮胎胶粉对普通沥青进行改性,能够有效提高沥青品质和路面使用性 能,延长路面使用寿命;采用胶粉改性沥青代替SBS改性沥青,能够节约材料费13%,如 果我国每年有1/3的改性沥青采用胶粉改性沥青,按2006年用量计算,可为国家节约沥青 材料费用2亿多元;胶粉改性沥青对废轮胎带来的“黑色污染”进行循环利用,20%的外掺比 例可以有效节约石油资源,双向6车道高速公路每公里可节约石油近40吨,同时使用近7500 条废轮胎,能够有效地缓解环境压力,改善生存环境。
7、本发明首次在国内将胶粉改性沥青大面积应用于高速公路(西铜高速路面1标K0+000-K24+000,双向8车道);本发明结合材料施工特性,依托实体工程,提出胶粉改性 沥青混合料适宜的施工工艺及质量控制要点,为以后胶粉改性沥青路面施工提供可借鉴的经验。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述,所描述的具体实施例仅对 本发明进行解释说明,并不用以限制本发明。
本发明提出的一种胶粉改性沥青路面的施工工艺,所用的胶粉改性沥青混合料包括粗 集料、细集料、矿粉和胶粉改性沥青。所述胶粉改性沥青包括橡胶粉、基质沥青和外加剂; 按质量百分比计,所述橡胶粉为15~25%,所述外加剂为0.1%,余量为基质沥青,所述橡 胶粉的粒径为40~60目,所述基质沥青为70#基质沥青或90#基质沥青,所述外加剂为橡胶油。
所述橡胶粉的粒径优选为40目,所述基质沥青优选为70#基质沥青;所述橡胶粉的掺 量优选为胶粉改性沥青的20%。
所述橡胶粉为常温法粉碎的斜交轮胎橡胶粉,常温粉碎法是指在常温下对废旧橡胶用 辊筒或其他设备的剪切作用进行粉碎的一种方法。常温粉碎法的生产工序主要为粗碎与细 碎。一般分三个阶段:首先将大块废旧橡胶破碎成50mm大小的胶块;第二步是采用粗碎 机将上述胶块再粉碎成20mm的胶粒,然后将粗胶粒送入金属分离机中分离出金属杂质, 再送入风选机中除去废纤维;第三步是用细碎机将上述胶粒进一步磨碎后,经筛选分级最 后得到粒径40~200μm的胶粉。
所述胶粉改性沥青混合料的配合比采用GTM方法进行设计;所述沥青混合料的油石比 为5.2%~5.6%;所述粗集料为玄武岩或石灰岩,所述细集料为天然砂、机制砂或石屑,所 述矿粉为石灰岩或岩浆岩矿粉;所述粗集料为连续性级配;所述粗集料为10mm~15mm、 5mm~10mm。
所述胶粉改性沥青混合料优选为AR-13型沥青混合料,所述AR-13型沥青混合料配合 比为粒径为10mm~15mm的粗集料:粒径为5mm~10mm的粗集料:细集料:矿粉=30: 26:40:4,所述AR-13型沥青混合料的油石比为5.4%。
胶粉改性沥青路面的施工之前,配置机械设备,机械配置要求与常规沥青路面的机械 配置水平基本一致。当在现场加工胶粉改性沥青时,需要在常规的沥青混合料拌和机上添 加胶粉改性沥青生产设备,主要包括传送装置、泵送装置、加热装置、反应装置、研磨和 剪切装置,废胶粉改性沥青发育装置。考虑到胶粉改性沥青的高粘特性,并结合嵌挤型密 实级配混合料的生产施工特性,对施工机械有更高更具体的要求。
利用该胶粉改性沥青混合料路面施工包括胶粉改性沥青混合料的制备,胶粉改性沥青 混合料运输、摊铺和碾压,接缝处理。
步骤一、胶粉改性沥青混合料的制备,包括制备胶粉改性沥青、粗集料和细集料的选 用及处理、混合料生产拌和,具体过程如下:
1)制备胶粉改性沥青:将粒径为40~60目的橡胶粉烘干,烘干温度为105~115℃;将基质沥青脱水后备用;将脱水后的基质沥青加热至180~190℃;
将上述烘干后的橡胶粉按照质量百分比加入至基质沥青过程中,采用螺旋杆搅拌器边 搅拌边加入,以防止在搅拌过程中产生喷溅伤人;采用搅拌机搅拌,搅拌速度由慢到快, 自260-300r/min开始搅拌,20分钟内搅拌速度升至1000r/min,最终稳定在1000r/min搅拌 10-15min,搅拌温度控制在190℃~210℃,搅拌溶胀40~45min,得混合液。
将该混合液泵入胶体磨,剪切研磨,再输入至发育罐以260-300r/min转速搅拌,在搅 拌过程中一次按照质量百分比添加橡胶油后,连续搅拌4小时,得胶粉改性沥青成品,在发育过程中,根据标准号为JTG F40-2004的《公路沥青路面施工技术规范》采用布氏粘度计实时检测胶粉改性沥青175℃下运动粘度是否在1.0~4.0Pa·s之间,通过发育时间控制离 析指标不大于5℃。
本发明胶粉改性沥青制备的实施例中,将基质沥青加热到要求的温度时,开动高剪切 分散乳化机,边剪切边均匀地加入橡胶粉,搅拌规定的时间并注意搅拌过程温度的保持, 即可制出胶粉改性沥青样品。采用的高剪切分散乳化机为上海尚贵机械电子有限公司生产 的敞口式实验室用高剪切混合乳化机,其原理是通过高速剪切把橡胶粉剪碎、分散于沥青 中形成橡胶粉沥青。它能够真实模拟施工现场生产橡胶粉沥青材料的实际情况。
在制备胶粉改性沥青过程中,要注意以下几点:
准备工作阶段中,①严格控制胶粉烘干温度,温度太低,胶粉中的水分不易除尽,温 度太高,可能会破坏胶粉的空间网状结构,烘干温度按规定控制在105~115℃;②沥青脱 水的目的是在沥青加热时不会出现溢锅现象,以免引起火灾。
试验搅拌阶段中,①在称取定量脱水基质沥青加热时,注意温度,应在沥青的闪点以 下。本发明具体实施例中所用的沥青的闪点为230℃,基质沥青加热温度加热至180℃~190℃。②胶粉加入热的沥青中时,一定要边搅拌边加入,以防产生喷溅伤人。③开动搅拌机搅拌时,速度应由慢到快,自260-300r/min开始搅拌,20分钟内搅拌速度升至1000r/min,最终稳定在1000r/min搅拌10-15min,搅拌温度必须控制严格在190℃~210℃。④要控制好搅拌时间,橡胶屑颗粒应在上述高温的基质沥青中至少反应40~45min,使他们充分溶胀, 但仍保持着固体颗粒的核心。优选为反应45min。
后期试样准备阶段中,搅拌以后的沥青进行二次脱水,其目的是将搅拌时混入改性沥 青中的水汽排出,以免影响性能的测试结果。
胶粉改性沥青制备过程中应注意:当基质沥青加热至180℃后,将橡胶粉缓慢倒入基 质沥青中,切忌倒在喷头上(以免橡胶粉成团堵塞剪切仪),同时不要急于启动高速剪切仪, 而是要边倒边搅拌,至分散均匀了再启动高速剪切仪。
2)原材料质量控制,主要是粗集料和细集料、矿粉的选用及处理:粗集料按照颗粒级 配选用洁净、干净且表面粗糙的碎石;细集料包括天然砂、机制砂和石屑,细集料应该洁净、干燥、无风化、无杂质,并有适当的颗粒级配;矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强 基性岩石等憎水性石料经磨细而得,所有集料质量必须符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)对沥青混合料用矿粉的技术要求。
3)混合料生产拌和:
为使集料与胶粉改性沥青能够充分拌和,最大程度地提高胶粉改性沥青混合料的生产 质量,应该严格控制拌和过程中的各个环节。胶粉改性沥青175℃下的粘度控制在1.0~4.0 Pa·s之间,如此之大的粘度可能会造成沥青泵送时间太长,从而造成热料仓等料,使得混 合料出料温度偏高,同时也会降低拌和楼的产量。因此,应尽可能减少胶粉改性沥青输送 管道长度,同时也可以加粗管道或者采用较大功率的沥青泵输送,而且生产前用导热油对 供给管道进行30~60分钟预热,以方便胶粉改性沥青的泵送。
拌和阶段应充分考虑材料特性,实施监测胶粉改性沥青及矿料的加热温度,并对混合 料的温度逐车进行测量,生产拌合阶段的温度控制要求为:胶粉改性沥青加热温度185℃~ 195℃,粗集料、细集料和矿粉加热温度200℃~210℃,混合料温度180℃~185℃;按照 沥青混合料油石比为5.2%~5.6%将粗集料、细集料、矿粉和胶粉改性沥青进行混合搅拌,
对于胶粉改性沥青混合料适当延长拌和时间,搅拌时间为55-70秒,其中,干拌时间≥10 秒,湿拌时间≥40秒;搅拌温度为180℃~185℃,搅拌速度为40r/min;充分考虑材料特性, 实施监测胶粉改性沥青及矿料的加热温度,并对混合料的温度逐车进行测量,最终使得混 合料拌和均匀,以所有矿料颗粒全部裹覆胶粉改性沥青结合料为原则。
应随拌随用,实时监测成品料的外观质量,发现异常及时分析原因,并采取措施纠正。
步骤二、胶粉改性沥青混合料运输、摊铺和碾压:
运输:将胶粉改性沥青混合料往摊铺现场运输过程中,必须用篷布覆盖,以保持混合 料的温度为175℃~185℃;当气温较低时,需要在运输车厢外包裹棉被。由于胶粉改性沥 青粘度大,在运输和等待过程中,必须采取苫盖等保温措施,防止由于降温过快增加碾压 难度。
摊铺:在铺筑胶粉改性沥青混合料之前,必须对下承层进行处理和检查,对下承层的 污染情况和层间结合情况不符合要求的必须进行处理,使得下承层和层间结合情况符合《公 路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求,然后进行摊铺。为提高胶粉改性沥青混 合料的初始压实度,摊铺采用的设备是履带式摊铺机,摊铺中,适当提高熨平板的温度, 熨平板的温度不低于120℃,摊铺速度为1~3m/min;对摊铺后的胶粉改性沥青混合料进行 碾压;
碾压:胶粉改性沥青混合料应该遵循“高温、紧跟、重碾、慢压”的原则进行碾压。
对于胶粉改性沥青混合料,应尽可能地缩短碾压段落长度,以保证在较高的温度下完 成碾压作业;压路机每次由两端折回的位置应成阶梯形随摊铺向前推进,禁止折回处位于 同一横断面上。胶粉改性沥青具有高粘性,为防止碾压过程中出现粘轮现象,必须在碾压 前将压路机胶轮或钢轮清洗干净,轮胎压路机应及时刷涂植物油,在整个碾压过程中,轮 胎压路机保持高温碾压,防止粘轮。
碾压采用的设备是包括4台自重大于12吨以上的双钢轮振压路机和2台自重30吨以 上的胶轮压路机;碾压方式是:2台所述胶轮压路机各自紧跟1台履带式摊铺机,其后各自 紧跟1台所述双钢轮振压路机;上述的胶轮压路机与双钢轮压路机同进同退同错轮,以固 定的速度2~4km/h碾压,形成碾压列车组,最大限度地节省碾压时间,在较高的温度下完 成碾压,从而有效地提高碾压效果。
碾压分为三个阶段,包括初压、复压和终压;其中,初压为采用胶轮压路机碾压为2-3 遍;复压时,每台胶轮压路机全幅碾压4-6遍,在所规定的温度150-165℃内直至压实到标 准,符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004),要防止漏压或不同部位压实度的 不均匀;终压时,采用双钢轮压路机全幅碾压2~3遍,以消除轮印为止,终压温度不低于90℃。
步骤三、接缝处理:接缝处应紧密、连接平顺,不得产生接缝离析;上层结构层与下层结构层的纵缝为热接缝则错开15cm以上,或上部结构层与下部结构层的纵缝为冷接缝则错开30~40cm以上;相邻两幅及上下的横向接缝均错位1m以上;接缝施工应用3m直尺 检查,确保平整度符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求。
在本发明胶粉改性沥青路面的施工工艺的一具体实施例是将胶粉改性沥青路面技术应 用在西铜高速的工程中,具体如下:
西安至铜川高速公路(以下简称西铜高速公路)是国家高速公路网规划的内蒙古包头 至广东茂名在陕西境内的重要路段。穿越关天经济区的核心地带,是通往“人文初祖”黄帝陵、 革命圣地延安、陕北能源化工基地的又一大通道。路线南起西安绕城高速公路吕小寨立交, 北至铜川新区,全长62.03公里,投资概算79.75亿元。其中,起点至泾阳立交段20.1公里 按双向八车道标准设计,泾阳立交至终点段41.9公里按双向六车道标准设计,全线设计速 度120公里/小时。沥青混合料上面层为4cm胶粉改性沥青SMA-13。
为了保证沥青面层施工的质量,总体适合本项目的标准施工方法,用以指导施工,在 此之前需通过对各层铺筑试验段,并达到验证用于施工的混合料生产配合比、施工机械组 合及验证拌和楼的实际生产能力等目的。并通过试铺,确定混合料的摊铺碾压等施工工艺。
(1)拌和
混合料的拌和是路面质量的关键工序之一,要严格控制。混合料的配合比必须是经过 理论配合比设计、目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证阶段后批准确定的 配合比。施工拌和过程中不得随意改变。在正式生产前,或因故中断生产一段时间后再进 行生产时,均应对指定配合比进行试拌,以确定不同矿料和沥青的用量,以及混合料实际 拌和时间。
拌和机筛网应与矿料规格相匹配。不同的级配必须配置不同的筛孔组合。这项工作在 拌和混合料前应事先做好。拌和机宜备有保温性能良好的成品储料仓,贮存过程中混合料 温降不得大于5℃,且不能有沥青滴漏。胶粉改性沥青混合料宜随拌随用,贮存时间不宜超 过10h。
严格控制最大粒径、4.75mm、0.075mm等关键粒径的比例。拌和时间由试拌确定,以沥青均匀裹覆集料为度,一般每盘不少于50~60秒,拌和温度要严格控制在要求范围内,如见表1所示。当胶粉改性沥青粘度大于2.5Pa·S时,胶粉改性沥青的加热温度应提高 5~10℃。
表1胶粉改性沥青混合料拌和温度参数
胶粉改性沥青混合料在生产过程中,应严格按照配料单进料、拌和,拌和好的成品热 料应均匀一致,无花白。粗细料分离或结团成块等现象,对以下不合格的成品料应禁止出 厂:
①混合料出厂温度超过190℃或低于165℃者,当以废弃料处理。胶粉改性沥青混合料 在高温下拌和,不等于温度越高越好,温度过高,胶粉改性沥青也会老化,失去粘结力, 影响混合料质量。因此,要严格控制沥青加热温度、集料加热温度、拌和温度与出厂温度, 要随时观察出料冒烟的情况,检查温度是否超过规定值。
②有成团、无油或少油或多油现象;
③夹带有较多杂物或发生计量严重不准现象;
④有极为严重的分层离析现象;
胶粉改性沥青混合料的拌制与同标号的普通沥青混合料要求各温度提高10℃~20℃,拌 和时间可以适当延长,以拌和料均匀为宜。每天开拌前应对拌和设备进行检查,特别是仪 表显示的数据和实际数据是否相符。例如沥青的加热温度、集料的加热温度、混合料的温 度等。停拌后要对设备进行及时保养、检修,使设备经常处于完好状态。且热料仓和冷料 仓进料要相匹配,防止待料、溢料。
(2)运输
①运输车用25吨以上的自卸车辆,但不得超载。行驶在路面上不得急刹车或急弯掉头。 运输道路应畅通,危险地段应设警示标志,窄路段应有避车道。
②运输车三面与顶部应采取保温措施,并应配备不透水布加棉被覆盖混合料保温,以 减少混合料在运输中的温度损失。车内清洁,第一次使用要涂刷隔离剂,每日班后清理。 运料车进入摊铺现场,轮胎上不得占有泥土等赃物,污染路面。沥青混合料在摊铺点凭运 料单接收,若温度不符合施工要求或结块、雨淋的不得铺筑。
③运料车装料时,须前后移动运料车,以便消除粗细料的离析现象。车辆前后移动, 一车料最少应分三次装载(即以“前-后-中”的次序),对于大型运料车,可分多次装载, 以减少混合料离析,装好后加盖不透水布加棉被,未加盖者,或盖不严者一律作废弃处理。 覆盖前测量出厂温度是否符合规定值,胶粉改性沥青混合料低于165℃或高于190℃做废弃 处理。
④胶粉改性沥青混合料的运输应尽量缩短运输时间,故必须维护好便道,提高运输车 辆的速度,车辆的数量应与摊铺机的数量、摊铺能力、运输距离相适应,在摊铺机前应形 成一个不间断的供料车流。
⑤胶粉改性沥青混合料在运输、等候过程中,如发现有胶粉改性沥青混合料沿车厢板 滴漏时,应采取措施予以避免。
⑥摊铺过程中运料车在摊铺机前100~300mm处停住,空挡等候,由摊铺机顶上运料 车边前进边缓缓卸料,应避免料车撞击摊铺机。在有条件时,运料车可将混合料卸入转运 车经二次拌和后向摊铺机连续均匀地供料。运料车每次卸料必须倒净,如有剩余,应及时 清除,防止硬结。
(3)摊铺
①宜采用履带式摊铺机,在摊铺前摊铺机的料斗、刮板、螺旋等受料部位应涂刷隔离 剂或防粘剂,并进行加热。
②摊铺机工作时必须缓慢,匀速,连续不间断的摊铺,不得随意变速或中途停顿,以 提高平整度和减少混合料的离析。采用平衡梁控制摊铺厚度的方式,为提高平整度,平衡 梁长度不小于16m;摊铺机每班作业前应将烫平板预热,温度不低于100℃,就位等待;摊铺速度宜控制在1~3m/min。纵坡较大的段落,应由低向高处方向摊铺。
③摊铺混合料之前,应对下承层顶面清扫干净,经严格检查合格后,方可进行摊铺作 业。
④胶粉改性沥青混合料粘度高,摊铺温度高,摊铺阻力大,机械易损伤,因此摊铺机 应至少保证一台备用。
⑤为保证各层摊铺表面平整、厚度均匀、符合纵横坡度要求,在每次摊铺前应设置足 够的基准控制线,并仔细调整摊铺机熨平板角度和坡度以及自动控制系统。凡接触沥青混 合料的机具表面,均应涂刷隔离剂,以免粘附粒料。
⑥摊铺机在摊铺过程中必须做到宁可料车等摊铺,不能摊铺等料车。
⑦摊铺机摊铺时熨平板振动器采用高频低幅,熨平板振动器的调整主要依据摊铺的厚 度和密实度来确定,一般情况下摊铺厚度大,密实度要求高,采用较大振幅。应根据摊铺 层厚度、宽度、摊铺速度,调整刮料板的开度,保证螺旋送料器处混合料的压力稳定,压力大(即熨平板前堆料多),压力小(即熨平板前堆料少),都会使厚度增加或减少,降低平整度。
⑧受料斗的两侧翼板内的混合料,常是粗颗粒较多的离析混合料。在料斗中间部分混 合料较少时,摊铺机操作员习惯上会将两侧翼板内的离析混合料向中间翻到。如果这部分 混合料被单独送到分料室中,并摊铺在下承层上,则摊铺机后面接近两侧摊铺成的沥青混 凝土会产生片状离析现象。为避免发生上述现象,指挥人员要指挥已到受料斗前待卸料的 运料车在受料斗中部离析混合料还没有向后面分料室输送前,及时向受料斗中卸入新的混 合料,使新混合料与原离析混合料一起被送到分料室中,并由螺旋分料器将新旧混合料分 散开。这样能减少集料离析现象。
⑨如因操作摊铺机不当或因自动找平装置问题而出现摊铺表面不平或坡度变化时,应 立即停止摊铺,至查找出原因为止,如果这种处理使表面纹理及平整度未能达到要求,则 该段面层予以废除,摊铺新料。
(4)碾压
混合料的压实是路面质量的关键环节,直接影响到压实度和平整度技术要求。要求有 合理的工艺和合理的机械组合方式,得到良好的压实效果。
碾压分为三个阶段,即初压、复压和终压。
初压:应紧跟摊铺机后碾压,尽量保持较短的初压区长度,以使表面尽快压实减少热 量损失。初压为采用胶轮压路机碾压2-3遍。
复压:紧跟初压区,不得停顿,一般碾压区不超过60m。每台压路机应全幅碾压(1/3~ 1/2轮宽重叠),不少于4-6遍,在规定温度内直至压实到标准,要防止漏压或不同部位压实度的不均匀。
终压:采用双钢轮压路机全幅碾压2遍,消除轮印为止。
终压温度:不低于90℃。胶粉改性沥青混合料的碾压要特别注意“紧跟、慢压、高频、 低幅”的原则。
①胶粉改性沥青路面施工应配备足够数量的压路机,选择合理的压路机组合方式及碾 压步骤,以达到最佳碾压效果。压路机轮上的淋水喷头,应疏通、调试好,应能够有效控 制喷水量。在碾压过程中,根据情况应随时调整喷水的大小,且不得过度喷水碾压。
②在整个碾压过程中,应有专人指挥,负责碾压各个阶段的衔接。
③完成摊铺和刮平后应立即进行检查,对厚度、平整度、路拱及温度不合格之处应及 时进行调整,
随后按铺筑试验所确定的压实设备的组合及程序进行充分、均匀地压实。
④采用振动压路机压实沥青混合料路面时,碾压应纵向由低边向高边慢速均匀地进行。 相邻碾压至少重叠宽度为:双轮300mm,三轮为后轮宽度的二分之一。碾压时,压路机不 得中途停留、转向或制动。当压路机来回交替碾压时,前后两次停留地点应相距10m以上, 并应驶出压实起始线3m以外。
⑤压路机碾压速度的选择应根据压路机本身的能力、压实厚、在压路机队列中的位置 等确定。压路机压的适宜速度宜符合表2规定。
表2压路机碾压速度(km/h)
⑥碾压程序
初压(稳压):初压宜用双钢轮振动压路机,前进静压,后退振压。初压2-3遍,初压必须紧跟摊铺机后进行,并保持较短的初压长度,以尽快使表面压实,减少热量散失,要 求初压必须有两台双钢轮压路机。初压后应检查平整度、路拱,有严重缺陷时进行修整乃 至返工。
复压(压实):复压宜用振动压路机,振动频率宜为35~50Hz,振幅宜为0.3~0.8mm。 层厚较大是选用高频率大振幅,以产生较大的激振力,厚度较薄时采用高频率低振幅,以 防止集料破碎。振动压路机折返时应先停止振动。碾压遍数暂定为4遍。
复压应紧跟在初压后进行,且不得随意停顿。压路机碾压的总长度应尽量缩短,通常 不超过50mm。采用不同型号的压路机组合碾压时宜安排每一台压路机作全幅碾压,防止不 同部位的压实度不均匀。
终压(收面):用双钢轮压路机紧跟静压不宜少于2遍,至无明显轮迹为止。
⑦在碾压过程中最好不要分段碾压,应紧跟摊铺机后碾压、返折,随摊铺机向前,压 路机折返点向前移动,成阶梯形。既保证碾压温度、压实度,又不影响平整度。
⑧要严格控制从摊铺至碾压结束间的时间,这是保证压实度、平整度的重要条件,应 在20分-30分钟内完成,气温低选低限,气温高选高限。在低温条件下进行碾压施工时,应根据混合料的温度和降温速率掌握好碾压时间,胶粉改性沥青混合料应在混合料温度降到90℃前结束碾压作业。
⑨压路机不得停留在温度高于70℃的已经压过的混合料上。同时,应采取有效措施, 防止设备的油脂或其它杂质在压路机操作或停放期间落在路面上。
⑩当路面由于在碾压过程中操作不当而造成损坏,或达不到要求时,应予铲除并分析 原因,采取措施纠正。压实时,若接缝处(包括纵缝、横缝或因其他原因而形成的施工缝) 的混合料温度已不能满足压实温度要求,应采用加热器提高混合料的温度达到要求的压实 温度,再压实到无缝迹为止。碾压时应顺缝方向搭接30cm左右碾压。
所有机械都必须连续稳定地作业,尽量避免人工整修;所有机械不得在未冷却结硬的 路面上停留;所有机械从作业一开始,不得停机休息,直到施工结束。
施工中严格按照规范要求进行,并进行了相关的数据检测,各项检测结果如表3:
表3试验段试验结果
从各项试验数据上分析,胶粉改性沥青混合料上面层试验段的各项指标均满足要求。 通过现场钻芯取样,芯样骨料分布均匀,形成骨架嵌挤结构。
实施例1
本发明中的胶粉改性沥青的制备,包括以下操作步骤:
1)处理原材料:将橡胶粉烘干,烘干温度为105℃;将基质沥青脱水后备用;
2)混溶反应:将步骤1)中脱水后的基质沥青加热至180℃后,再将步骤1)中烘干后的橡胶粉加入基质沥青中,搅拌溶胀42min,得混合液;将橡胶粉加入至基质沥青时,须边搅拌边加入,以防止在搅拌过程中产生喷溅伤人;开动搅拌机搅拌时,搅拌速度应由慢到快,自260-300r/min开始搅拌,20分钟内搅拌速度升至1000r/min,最终稳定在1000r/min搅拌10-15min,搅拌温度控制在190℃~210℃。
3)成品:将步骤2)中的混合液泵入胶体磨,剪切研磨,再输入至发育罐低速搅拌,在搅拌过程中一次按照质量百分比添加橡胶油,连续搅拌4小时,并添加稳定剂后,得胶 粉改性沥青成品,备用。
在本实施例制备胶粉改性沥青的过程中,须控制胶粉改性沥青在175℃下的运动粘度为 1.0~4.0Pa·s,离析指标不大于5℃。
实施例2
本发明中的胶粉改性沥青的制备,包括以下操作步骤:
1)处理原材料:将橡胶粉烘干,烘干温度为115℃;将基质沥青脱水后备用;
2)混溶反应:将步骤1)中脱水后的基质沥青加热至185℃后,再将步骤1)中烘干后的橡胶粉加入基质沥青中,搅拌溶胀45min,得混合液;将橡胶粉加入至基质沥青时,须边搅拌边加入,以防止在搅拌过程中产生喷溅伤人;开动搅拌机搅拌时,搅拌速度应由慢到快,自260-300r/min开始搅拌,20分钟内搅拌速度升至1000r/min,最终稳定在1000r/min搅拌10-15min,搅拌温度控制在190℃~210℃。
3)成品:将步骤2)中的混合液泵入胶体磨,剪切研磨,再输入至发育罐以260-300r/min 转速搅拌,在搅拌过程中一次按照质量百分比添加橡胶油,连续搅拌4小时,得胶粉改性 沥青成品。
在本实施例制备胶粉改性沥青的过程中,须控制胶粉改性沥青在175℃下的运动粘度为 1.0~4.0Pa·s,离析指标不大于5℃。
实施例3
本发明中的胶粉改性沥青的制备,包括以下操作步骤:
1)处理原材料:将橡胶粉烘干,烘干温度为110℃;将基质沥青脱水后备用;
2)混溶反应:将步骤1)中脱水后的基质沥青加热至190℃后,再将步骤1)中烘干后的橡胶粉加入基质沥青中,搅拌溶胀40min,得混合液;将橡胶粉加入至基质沥青时,须边搅拌边加入,以防止在搅拌过程中产生喷溅伤人;开动搅拌机搅拌时,搅拌速度应由慢到快,自260-300r/min开始搅拌,20分钟内搅拌速度升至1000r/min,最终稳定在1000r/min搅拌10-15min,并将搅拌温度控制在190℃~210℃;
3)成品:将步骤2)中的混合液泵入胶体磨,剪切研磨,再输入至发育罐以260-300r/min 转速搅拌,在搅拌过程中一次按照质量百分比添加橡胶油,连续搅拌4小时,得胶粉改性 沥青成品,,备用。
在本实施例制备胶粉改性沥青的过程中,须控制胶粉改性沥青在175℃下的运动粘度为 1.0~4.0Pa·s,离析指标不大于5℃。
本发明中的油石比是指沥青混凝土中沥青与矿料质量比的百分数,它是沥青用量的指 标之一。它的用量高低直接影响路面质量,油石比大则路面容易泛油,反之则影响强度和 防水效果。因此确定最佳的油石比为筑路技术中的关键性技术。
本发明的废轮胎胶粉改性沥青作为橡胶粉和基质沥青的混溶体系,橡胶粉的细度、颗 粒表面状况、掺量和内部组成成分直接影响着橡胶粉与基质沥青混溶发育的速度和程度, 具体见实施例4至实施例6。
实施例4
本发明中胶粉改性沥青配方中胶粉粒径对胶粉改性沥青性能的影响。
以上述实施例3为例的制备方法相同,在此不再赘述。
本发明的橡胶粉用目数来表征其粒径的大小,目数越大其粒径越小。本实施例中橡胶 粉的掺量固定为外掺20%,粒径分别采用20目、40目和60目,并采用软化点、25℃针入度、175℃旋转粘度、25℃弹性恢复及薄膜烘箱老化试验来评价胶粉改性沥青的性能。
胶粉改性沥青的拌和工艺全部采用简单搅拌,搅拌速度为1000r/min、搅拌时间为10 分钟、混溶温度为190℃。不同胶粉粒径下的胶粉改性沥青的性能试验数据见表4所示。
表4不同胶粉粒径下胶粉改性沥青的性能试验数据
由表4试验数据可知,橡胶粉的掺入对基质沥青起到了良好的改性效果,随着胶粉粒 径的减小,胶粉改性沥青由软变硬,粘度增大、针入度减小、软化点增大,其高温性能有较好的改善。从性能随胶粉粒径的变化趋势来看,胶粉粒径从20目到40目时,其性能改 善较明显,但是从40目到60目时,其性能的提高较缓。
由上述对于胶粉改性沥青高温性能评价指标的适应性分析可以看出,最能表征胶粉改 性沥青真实性能的旋转粘度随胶粉粒径的减小而越来越大,但是针入度试验结果却随着胶 粉粒径的减小而增大,体现出与粘度相反的变化趋势,这是由于橡胶粉越粗时,其对标准 针的影响越大,从而造成试验值偏差较大,也从侧面说明针入度试验从机理上不适应于对 胶粉改性沥青的评价。同时,胶粉粒径从40目到60目时,胶粉改性沥青175℃下的旋转粘 度由1.8Pa.s增加至2.1Pa.s,而软化点却仅从59.2℃增加至60.1℃,其增幅程度远小于粘 度指标,也从侧面反映出常规的软化点试验并不能表征胶粉改性沥青真实的粘度性能,更 多是体现橡胶粉间的轻质成分被吸收的自由沥青的高温抗流动能力,只能说明橡胶粉与基 质沥青随着胶粉粒径的减小,其发育反应的程度更剧烈。
另外,从老化后指标可以看出,当胶粉粒径在20目至40目之间时,胶粉改性沥青老化后的质量变化在0.07%~0.13%之间,针入度比均大于70%,抗老化性能有了很大的提高。 从25℃弹性恢复指标来看,胶粉粒径的变化对胶粉改性沥青加载后的恢复变形能力影响较 小。
综合上述数据,胶粉改性沥青的性能随胶粉粒径的变化较为明显,随着胶粉粒径的减 小,橡胶粉的比表面积越大,在沥青中溶胀越充分,从而胶粉改性沥青的粘度就越大,即 高温稳定性能越好。但是,其性能的改善随胶粉粒径的变化程度并非简单的线性关系,并 不能简单地说橡胶粉越小,其改性沥青的性能就一定越好。而且,从施工及工程成本的角 度来讲,橡胶粉越细,其加工成本也就越高,同时更容易结团而影响改性效果。因此,综合考虑胶粉改性沥青本身的性能及其施工性能,本实施例的生产胶粉改性沥青时应选用40目的橡胶粉为最优。
实施例5
本实施例是胶粉掺量对胶粉改性沥青性能的影响所做的研究
基于实施例4的研究成果,本实施例在40目橡胶粉的前提下,使胶粉掺量分别外掺15%、20%及25%,胶粉改性沥青的加工工艺同实施例3中相同,在此不再赘述。仍然采用软化点、25℃针入度、175℃旋转粘度、25℃弹性恢复及薄膜烘箱老化试验来评价胶粉改性沥青的性能,同时采用SHRP体系中BBR弯曲梁蠕变试验劲度指标对其低温性能进行研究。不同胶粉掺量下的胶粉改性沥青的性能试验数据见表5所示。
表5不同胶粉掺量下胶粉改性沥青的性能试验数据
由表5试验数据可以明显看出,胶粉掺量的变化对胶粉改性沥青性能的影响较大,随 着胶粉掺量的增加,胶粉改性沥青的高温性能、低温性能、加载后变形恢复性能及抗老化 性能均有大幅度的提高。其中,胶粉掺量由15%增加至25%,胶粉改性沥青175℃下的粘度 由1.5Pa.s增加至3.8Pa.s、软化点增加11.1℃、弹性恢复由51%增加至76%,-18℃下劲度 模量减少了75%左右。这主要是由于随着胶粉掺量的增加,橡胶粉吸收基质沥青中的轻质 成分越多,使剩余的自由沥青含有高比值的沥青稀,从而使沥青的粘度及低温蠕变劲度增 大;而且,橡胶粉具有相对更好的变形恢复能力,随着其掺量的增加,胶粉改性沥青的整体变形恢复能力也随之提高。
由此可见,增加胶粉掺量对于改善基质沥青的性能是有利的。但同时也应该注意到随 着胶粉掺量的增加,胶粉改性沥青的粘度有很大的增幅,而过高的粘度会对沥青的泵送及 混合料的拌和、摊铺造成较大的困难,因此,应该将胶粉的掺量限定在一定范围内,考虑 到生产施工过程对胶粉改性沥青175℃下的旋转粘度1.5Pa.s~3.5Pa.s的要求,本实施例将 橡胶粉掺量确定为外掺20%。
实施例6
本实施例是基质沥青等级对胶粉改性沥青性能的影响所做的研究。
本发明的胶粉改性沥青作为橡胶粉与基质沥青的混溶体系,基质沥青的等级对其品质 有重要的影响。在南非的应用过程中,当用于热拌沥青混合料时,选用针入度等级为60~ 70的基质沥青,而用于层间撒布时,则选用偏软的针入度等级为80~100或者100~150的 基质沥青。而美国亚利桑那州将基质沥青进行PG分级,由不同等级基质沥青配制的胶粉改 性沥青分别适用于热区、温区和寒区。
由此可见,不同等级的基质沥青对于胶粉改性沥青的改性效果有所差异。本实施例以 70#和90#基质沥青为研究对象,胶粉外掺20%且粒径采用40目,基于175℃旋转粘度、25℃ 弹性恢复及SHRP体系中BBR弯曲梁蠕变劲度等指标来研究基质沥青等级对胶粉改性沥青 性能的影响情况。其中,胶粉改性沥青的拌和工艺同上节,不同基质沥青下胶粉改性沥青 的性能试验结果如表6所示。
表6不同等级基质的胶粉改性沥青的性能试验数据
由表6试验数据可以看出,由于90#基质沥青中轻质组分含量较高,经橡胶粉改性后的 低温性能略高于70#基质沥青的改性效果,而且其加载后的恢复变形能力也较强,但是从高 温性能指标来看,90#沥青改性后的粘度比70#沥青改性后的小,高温抗流动性能较弱。因 此,在胶粉改性沥青的生产应用中,应该根据不同的气候条件和路面受力特点,有针对性 地选择基质沥青进行改性。本实施例的基质沥青优选为70#基质沥青。
本发明的胶粉改性沥青是一种半固态连续相的混溶体系,完全区别于传统的基质沥青 和聚合物改性沥青,大部分未发生脱硫裂解反应的胶粉颗粒悬浮于该混溶体系中。胶粉改 性沥青的这种特性势必给沥青混合料的设计方法带来较大的影响,传统的设计方法以及矿 料级配结构是否仍然适应于胶粉改性沥青混合料值得进一步研究。本发明具体实施例中采 用的是基于GTM设计方法进行胶粉改性沥青混合料的配合比设计。
本发明实施例提供的AR-13C型胶粉改性沥青混合料配合比设计采用GTM方法,具体 见实施例7。
实施例7
本实施例是对油石比的确定所做的研究。
本实施例的AR-13C型胶粉改性沥青混合料配合比设计采用GTM方法。试件成型条件 为:垂直压力0.8MPa;拌和温度190℃;成型温度175℃~185℃;控制方式为极限平衡状态。
选择油石比5.1%、5.4%、5.7%、6.0%,按上述条件成型GTM试件。按T 0705-2000(表干法)测定试件毛体积相对密度,根据沥青浸渍法实测合成级配矿料混合料的有效相对密度(见表7)并计算沥青混合料最大理论相对密度。GTM试件体积参数及马歇尔试验 结果见表8,GTM试验结果见表9。其中沥青混合料试件的矿料间隙率VMA依据JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》,采用矿料混合料的合成毛体积相对密度计算。
表7合成集料有效相对密度试验结果
表8AR-13C型胶粉改性沥青混合料GTM试件体积参数及马歇尔稳定度试验结果
表9AR-13C型胶粉改性沥青混合料GTM试验结果
由表9可见,判定沥青混合料这种粒状塑性材料是否会出现塑性变形过大现象的指标 GSI(稳定系数)随油石比的增加而增大,当油石比大于5.4%,GSI大幅度增大,表明混合 料中的沥青已过量,试件的塑性变形过大;从反映沥青混合料抗剪强度方面的参数GSF(安 全系数)随油石比的变化情况来看,油石比等于5.4%时,GSF值最大,当油石比大于5.4%, 随油石比的增加,GSF值减小。综合考虑GTM试验结果并参考体积参数的大小及变化趋势。 考虑到不同工程所处的地区气候特点、公路渠化交通的特点以及便于施工控制,本实施例 的沥青混合料的油石比控制范围为5.2%~5.6%。优选地,将AR-13C型胶粉改性沥青混合 料最佳油石比确定为5.4%。
实施例8
本实施例是对胶粉改性沥青混合料的配合比所做的研究。
基于实施例7的研究结果,本实施例提供的胶粉改性沥青混合料的配合比为:粗集料 10mm~15mm:粗集料5mm~10mm:机制砂:矿粉=30.0:26.0:40.0:4.0;油石比为5.4%。
本实施例胶粉改性沥青的制备方法与实施例3中相同,在此不再赘述。
本实施例的胶粉改性沥青混合料的制备方法采用现有常规技术手段即可,本发明对此 不作限定。
本实施例制备的胶粉改性沥青混合料的性能检测参数见表10。
表10胶粉改性沥青混合料的性能检测参数
此外,为使集料与胶粉改性沥青能够充分拌和,最大程度地提高胶粉改性沥青混合料 的生产质量,应该严格控制拌和过程中的各个环节。
胶粉改性沥青175℃下的粘度控制在1.0~4.0Pa·s之间,如此之大的粘度可能会造成沥 青泵送时间太长,从而造成热料仓等料,使得混合料出料温度偏高,同时也会降低拌和楼 的产量。因此,应尽可能减少胶粉改性沥青输送管道长度,同时也可以加粗管道或者采用 较大功率的沥青泵输送,而且生产前应提前对管道进行预热。
对于胶粉改性沥青混合料,应适当延长拌和时间,其中干拌时间不得少于10秒,湿拌 时间不得少于40秒。拌和阶段应充分考虑材料特性,实施监测胶粉改性沥青及矿料的加热 温度,并对混合料的温度逐车进行测量。本实施例的胶粉改性沥青混合料生产拌和阶段温 度控制范围见表11。
表11胶粉改性沥青混合料生产拌和阶段温度控制范围
生产拌和阶段 各阶段温度控制要求
胶粉改性沥青加热温度 185℃~195℃
矿料加热温度 200℃~210℃
混合料摊铺温度 180℃~185℃
混合料废弃 ≥195℃
本实施例的胶粉改性沥青混合料应随拌随用。实时监测成品料的外观质量,发现异常 及时分析原因,并采取措施纠正。
实施例9
按照实施例8制备出的胶粉改性沥青混合料应用于筑路技术中。施工中严格按照规范 要求进行,并进行了相关的数据检测,各项检测结果如表12。
表12试验段试验结果
综上所述,本发明的胶粉改性沥青是在高温条件下(≥180℃)和高速剪切下生产的, 促进了沥青和橡胶成分间的物理反应,使橡胶颗粒悬浮在沥青中。胶粉改性沥青用于各种 沥青路面结构中通常作为胶结料(包括碎石封层和热拌混合料),也可用作填缝材料。本发 明的胶粉改性沥青改性机理为:废胎胶粉与沥青在高温条件下混溶,一方面橡胶粉吸收沥 青中的轻质组分体积溶胀,废胎胶粉力学特性得到改善:弹性性能降低,但仍高于沥青; 可塑性得到部分恢复。一方面沥青中轻组分含量减少,沥青粘度增加,温度敏感性得到改 善。同时,在溶胀过程中橡胶粉与沥青中活性官能团发生化学反应,橡胶粉部分氧化解聚, 胶粉中的抗老化剂、碳黑、锌化合物活性成分进入沥青胶体体系,使沥青温度稳定性、老 化性能得到改善和提高。胶粉改性沥青在常温或常温以下时,橡胶粉在沥青中起到加筋作 用,提高沥青的弹性及低温抗裂性。简单来说,随着橡胶粉的加入,由于物理和化学改性的共同作用,改善了原本基质沥青的使用性能,达到改性的目的。
本发明的胶粉改性沥青的加工工艺包括拌和温度、拌和时间及存储方式等方面。本实 施例的胶粉改性沥青的最主要的控制指标为温度和粘度。在配制胶粉改性沥青时,还应该 注意以下几点:
(1)一般情况下,胶粉改性沥青在应用过程中不宜在180℃温度下存储超过6h,在140℃ 温度下存储也不宜超过12h,最好能够及时使用。胶粉改性沥青在混溶反应45分钟后,如 果4小时内不使用,应该停止加热。
(2)温度始终是控制胶粉改性沥青生产质量的关键,胶粉改性沥青的生产罐和储存罐 都应有加温和保温措施,能够加热至190~220℃。胶粉改性沥青在现场生产需要采用专用 加工设备,螺旋杆搅拌器也是胶粉改性沥青生产的主要设备,以保证橡胶粉在基质沥青中 分散均匀。
(3)在胶粉改性沥青生产过程中,应随时监控胶粉改性沥青粘度随反应时间的变化, 用于保证生产质量。
(4)结合实体工程应用情况,本发明将胶粉改性沥青175℃运动粘度控制在1.0~4.0 Pa·s之间,离析指标应不大于5℃。胶粉改性沥青在175℃下的粘度指标是在生产应用过程 中最为关键的项目,必须保证胶粉改性沥青使用时的粘度达到技术标准。
此外,本发明将GTM方法应用于胶粉改性沥青混合料的组成设计,结果表明GTM方法更适合粗集料含量相对较多的连续型级配,且连续型级配的胶粉改性沥青混合料更易压实。胶粉改性沥青混合料可以采用粗集料含量相对较多的连续型级配,胶粉改性沥青中的胶粉颗粒并未对混合料的组成结构产生较大的干涉作用而影响使用性能。基于GTM旋转成型方式,连续型级配的胶粉改性沥青混合料更易压实。相对于传统的马歇尔锤击成型方式,GTM旋转成型下的胶粉改性沥青混合料在相对较低的油石比下具有更好的路用性能。
据有关机构研究分析,利用1t废轮胎可节约0.4吨标准煤,减少30t污水排放,减少1.8t固体废弃物排放,减少23t大气污染物排放。据此,2008年废旧轮胎行业总节能约115t标准煤,减少废水排放8600万吨,减少固体废弃物排放515万吨,减少排放二氧化硫6.6 万吨。再者,随着国际及国内原油价格持续上升,沥青价格也在不断增长。我国广泛用SBS 作为沥青改性剂,SBS价格昂贵,且多数依靠进口,而胶粉与其它改性剂相比,价格低廉。 且与SBS相比较,胶粉的加入量增加,胶粉改性沥青的成本反而降低。生产一吨废轮胎胶 粉改性沥青(20%)替代SBS改性沥青(4%),能够减少二氧化碳排放约0.35吨。以目前 国内每年消耗SBS改性沥青200万吨计,如果其中25%由废轮胎胶粉改性沥青代替,则每 年可消耗废轮胎10万吨,使得一千万条废轮胎得到利用,减少SBS用量2万吨,节约沥青 8万吨,减少二氧化碳排放17.5万吨,因此胶粉改性沥青技术的推广,具有显著的经济、 社会、环境和低碳效益。
尽管上面对本发明进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的 具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示 下,在不脱离本发明宗旨的情况下,还可以做出很多变形,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种胶粉改性沥青路面的施工工艺,其特征在于,
所用的胶粉改性沥青混合料包括粗集料、细集料、矿粉和胶粉改性沥青;
所述胶粉改性沥青包括橡胶粉、基质沥青和外加剂;按质量百分比计,所述橡胶粉为15~25%,所述外加剂为0.1%,余量为基质沥青,所述橡胶粉的粒径为40~60目,所述基质沥青为70#基质沥青或90#基质沥青,所述外加剂为橡胶油;
利用该胶粉改性沥青混合料路面施工包括以下步骤:
步骤一、胶粉改性沥青混合料的制备,包括:
1)制备胶粉改性沥青:将粒径为40~60目的橡胶粉烘干,烘干温度为105~115℃;将基质沥青脱水后备用;将脱水后的基质沥青加热至180~190℃,将上述烘干后的橡胶粉按照质量百分比加入所述基质沥青中,搅拌溶胀40~45min,得混合液;将该混合液泵入胶体磨,剪切研磨,再输入至发育罐以260-300r/min转速搅拌,在搅拌过程中一次按照质量百分比添加橡胶油,连续搅拌4小时,得胶粉改性沥青成品,在发育过程中,采用布氏粘度计实时检测胶粉改性沥青175℃下运动粘度是否在1.0~4.0Pa·s之间,通过发育时间控制离析指标不大于5℃;
2)粗集料和细集料的选用及处理:按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的粗集料和细集料;所述粗集料、细集料和矿粉符合标准号为JTG F40-2004的《公路沥青路面施工技术规范》对沥青混合料用矿粉的技术要求;
3)混合料生产拌和:用导热油对供给管道进行30~60分钟预热;将步骤二中选用的粗集料、细集料和矿粉加热至200℃~210℃备用;将步骤一制备得到的胶粉改性沥青加热至185℃~195℃备用;按照沥青混合料油石比为5.2%~5.6%将粗集料、细集料、矿粉和胶粉改性沥青进行混合搅拌,搅拌温度为180℃~185℃,搅拌速度为40r/min,搅拌时间为55-70秒,其中,干拌时间≥10秒,湿拌时间≥40秒,最终使得混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆胶粉改性沥青;
步骤二、胶粉改性沥青混合料运输、摊铺和碾压:将胶粉改性沥青混合料往摊铺现场运输过程中,保持混合料的温度为175~185℃;在铺筑胶粉改性沥青混合料之前,对下承层进行处理和检查,使得下承层和层间结合情况符合标准号为JTG F40-2004的《公路沥青路面施工技术规范》要求,然后进行摊铺;对摊铺后的胶粉改性沥青混合料进行碾压;
步骤三、接缝处理:上部结构层与下部结构层的纵缝为热接缝则错开15cm以上,或上部结构层与下部结构层的纵缝为冷接缝则错开30~40cm以上;相邻两幅及上下的横向接缝均错位1m以上;接缝施工应用3m直尺检查,确保平整度符合标准号为JTG F40-2004的《公路沥青路面施工技术规范》要求。
2.根据权利要求1所述胶粉改性沥青路面的施工工艺,其特征在于,所述橡胶粉的粒径为40目;所述基质沥青为70#基质沥青;所述橡胶粉的掺量为胶粉改性沥青的20%;所述橡胶粉为常温法粉碎的斜交轮胎橡胶粉。
3.根据权利要求1所述胶粉改性沥青路面的施工工艺,其特征在于,所述胶粉改性沥青混合料为AR-13型沥青混合料,所述AR-13型沥青混合料配合比为粒径为10mm~15mm的粗集料:粒径为5mm~10mm的粗集料:细集料:矿粉=30:26:40:4,所述AR-13型沥青混合料的油石比为5.4%。
4.根据权利要求1所述胶粉改性沥青路面的施工工艺,其特征在于,在步骤一制备胶粉改性沥青中,将烘干后的橡胶粉按照质量百分比加入至基质沥青过程中,边搅拌边加入,采用搅拌机搅拌,搅拌速度由慢到快,自260-300r/min开始搅拌,20分钟内搅拌速度升至1000r/min,最终稳定在1000r/min搅拌10-15min,搅拌温度控制在190℃~210℃。
5.根据权利要求1所述胶粉改性沥青路面的施工工艺,其特征在于,所述步骤二的摊铺采用的设备是履带式摊铺机,摊铺中,熨平板的温度不低于120℃,摊铺速度为1~3m/min。
6.根据权利要求1所述胶粉改性沥青路面的施工工艺,其特征在于,所述步骤二的碾压采用的设备是包括4台自重大于12吨以上的双钢轮振压路机和2台自重30吨以上的胶轮压路机;碾压方式是:2台所述胶轮压路机各自紧跟1台履带式摊铺机,其后各自紧跟1台所述双钢轮振压路机;上述的胶轮压路机与双钢轮压路机同进同退同错轮,以固定的速度2~4km/h碾压,形成碾压列车组;
上述的胶轮压路机与双钢轮压路机协同配合完成一次碾压,每次由两端折回的位置成阶梯形随摊铺向前推进,碾压过程中,对所述胶轮压路机的轮胎及时刷涂植物油,且所述胶轮压路机保持温度在150~165℃范围内进行碾压。
7.根据权利要求1所述胶粉改性沥青路面的施工工艺,其特征在于,所述步骤二的碾压分为三个阶段,包括初压、复压和终压;其中,
初压,采用胶轮压路机碾压为2-3遍;
复压时,每台胶轮压路机全幅碾压4-6遍,在所规定的150~165℃下温度范围内碾压直至压实达到标准号为JTG F40-2004的《公路沥青路面施工技术规范》要求;
终压时,采用双钢轮压路机全幅碾压2~3遍,以消除轮印,终压温度不低于90℃。
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