路建印

(河北省石黃高速公路管理處)

1 概 述

瀝青是公路建設(shè)中最重要的原材料之一,成本占公路總投資 1/3左右,無論從工程質(zhì)量還是從投資控制方面,其重要性都是不言而喻的,因此瀝青的選擇和質(zhì)量控制是公路建設(shè)中極為重要的環(huán)節(jié)。

2 瀝青材料的選擇

某高速公路中修工程改性瀝青采用業(yè)主招標采購的方式,在多家改性瀝青生產(chǎn)商中選定了每噸低于SBS改性瀝青500元左右的湖改性瀝青。

3 湖改性瀝青的特點

3.1 制備

湖改性瀝青的制作過程非常簡單,只需將TLA瀝青和基質(zhì)瀝青分別加熱,按照設(shè)計比例摻配混溶即可。

3.2 灰分

湖改性瀝青中均勻分布著用肉眼即可看見的明亮小點兒,這就是灰分礦物質(zhì),灰分是湖改性瀝青中特有的一種物質(zhì),它由鐵、鋁、硅和鎂等的氧化物構(gòu)成,無論在硬度方面,還是在與瀝青和礦料的親和力方面都遠高于礦粉,因此對湖改性瀝青混合料的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用,而且 TLA的摻加量直接決定了灰分含量,因此它也是控制摻加量的一個重要指標。

3.3 動穩(wěn)定度

作為重交瀝青的湖改性瀝青另一個突出特點就是動穩(wěn)定度非常高,在 60℃條件下的車轍實驗,動穩(wěn)定度均在6000以上,這是其他重交瀝青無法比擬的。

3.4 耐久性

TLA瀝青經(jīng)過幾千萬年的地殼運動形成,性能非常穩(wěn)定,具有持久的稠度特性,抗老化能力比較強。

3.5 儲存穩(wěn)定性

由于湖改性瀝青中含有灰分礦物質(zhì),且密度較大,容易發(fā)生沉淀,因此在長途運輸和儲存過程中都需要不間歇的攪拌。

3.6 瀝青三大指標

(1)針入度。

由于灰分存在,使得 TLA瀝青在改性基質(zhì)瀝青時,摻加量對針入度的影響非常大,以 70#基質(zhì)瀝青為例,摻加量在25%時針入度降至40左右,摻加量在 30%時針入度降至 35左右。

(2)延度。

在實驗室條件下,15℃摻加 25%湖改性瀝青的延度是17cm,規(guī)范要求的 5℃延度做不出來。

(3)軟化點。

按照常規(guī)做瀝青軟化點的方法,湖改性瀝青的軟化點(70#基質(zhì)瀝青,摻加量在 25% ～30%時)測得值在 53～55℃左右,摻加量對軟化點的影響并不明顯。

4 湖改性瀝青技術(shù)指標的確定和檢測

根據(jù)近幾年湖瀝青在河北的使用經(jīng)驗,TLA對 70#基質(zhì)瀝青的摻加量在 25%～30%時,比較適合重交通路面使用。按照湖改性瀝青的技術(shù)特點和試驗數(shù)據(jù)見表 1,對湖改性瀝青的針入度指標進行了相應(yīng)調(diào)整,因為采用TMA-50時灰分指標小于規(guī)范規(guī)定的7.5～19.5,如采用TMA-30時,針入度會太小,影響低溫抗裂性能,所以引入了區(qū)間在 30～40的針入度控制標準,這樣既控制了瀝青生產(chǎn)商的湖瀝青摻加量,又不會造成針入度過低,影響瀝青混合料的低溫抗裂性,其他指標按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004關(guān)于TMA-50執(zhí)行。

湖改性瀝青的技術(shù)要求跟其他改性瀝青不同,在做完瀝青全項指標后,對工地實驗室的要求是每批次都要對湖改性瀝青的針入度和灰分含量進行測定。其中灰分含量指標可以確保TLA瀝青的摻加量,這對瀝青質(zhì)量的穩(wěn)定性起到了非常關(guān)鍵的作用。

表1 湖瀝青指標試驗報告

5 湖瀝青的儲存和運輸

5.1 運輸中應(yīng)注意的問題

現(xiàn)在運輸瀝青的保溫罐車基本上都沒有設(shè)計攪拌裝置,因此瀝青裝車后路上運輸必須有時間限制。某高速公路施工現(xiàn)場距TLA瀝青加工廠約150km,沿高速公路2h可以到達。因瀝青供應(yīng)商和施工承包商之間建立了一套比較完善的瀝青接受制度,確保瀝青隨用隨進,及時卸車。經(jīng)過一段時間后,罐車中沒有發(fā)現(xiàn)太多的沉淀物,可見短途運輸TLA瀝青是可行的。如果距離較長,就應(yīng)該設(shè)置攪拌設(shè)施,或者采用在現(xiàn)場加工制作的方法。

5.2 泵送

TLA瀝青中含有硬度較大的灰分礦物顆粒,將會對泵的過流部分產(chǎn)生磨損,輸送泵宜采用內(nèi)齒輪保溫泵,不能使用螺桿泵,并應(yīng)及時檢修,泵和管線要有導(dǎo)熱油伴溫,且溫度應(yīng)高于普通瀝青。否則,TLA瀝青將發(fā)生沉淀,礦物質(zhì)顆粒凝固后硬度很大,非常難于清除,會造成泵和管線報廢。

5.3 儲存

湖改性瀝青的儲存罐宜采用螺旋漿片式攪拌器和風(fēng)管攪拌兩種方式的立式罐,并且風(fēng)管深入到罐底。鑒于施工單位原來均采用 30～50t的臥式儲罐。施工中采用在罐體1/3處、2/3處各加一組機械漿片式攪拌器,在罐首尾各加一組風(fēng)式攪拌的方法。使用 3個月后,發(fā)現(xiàn)個別罐底雖有少量沉淀現(xiàn)象,但經(jīng)分析認為很可能是由于停電,或設(shè)備檢修時攪拌器停止工作造成的,基本不影響瀝青穩(wěn)定性。

6 TLA瀝青的理論用量和對礦料級配的影響

6.1 TLA瀝青的理論用量

TLA瀝青中主要成分包括CS2可溶分(瀝青分)54%、灰分36%、其他(主要是可恢復(fù)的結(jié)晶水)10%。

以m基質(zhì)瀝青∶mTLA=75∶25為例,一份TLA改性瀝青中實有瀝青75%+25%×54%=88.5%,即為了真正加入一份瀝青,實際需要加TLA改性瀝青1/0.885=1.13份。例如設(shè)計油石比為6%,實際需加入的TLA改性瀝青油石比為6%× 1.13=6.8%。

如上計算TLA瀝青油石比應(yīng)大于其他改性瀝青,在施工中須特別注意這個問題,現(xiàn)有的抽提實驗方法不能真正反應(yīng)油石比的大小,因此應(yīng)在生產(chǎn)中建立瀝青拌合站機器設(shè)定值與抽提之間的對應(yīng)關(guān)系,并以拌合站機器設(shè)定值做為主要控制措施。

6.2 TLA瀝青對礦料級配的影響

考慮TLA瀝青礦物顆粒(灰分0.01mm)占混合料的比例為 0.5%,按照常規(guī)摻配出來的湖改性瀝青混合料偏細,在施工中可略作調(diào)整。

7 湖改性瀝青混合料的特點

(1)湖改性瀝青混合料的拌和、運輸、攤鋪應(yīng)按改性瀝青施工規(guī)范執(zhí)行,由于湖改性瀝青針入度比較低,施工中溫度應(yīng)控制在中上限,出廠溫度應(yīng)不低于 180℃,運輸中應(yīng)加強保溫,當氣溫低于 10℃時,不能在進行施工。

(2)由于湖改性瀝青混合料比較脆,施工中的橫向接縫比較難處理,施工中應(yīng)盡量多切一些,使接縫處不松散。

(3)湖改性瀝青中含有結(jié)晶水合物,因此湖改性瀝青在施工中會有大量白色煙霧,且有一種異樣氣味,很容易就可以判別是不是湖改性瀝青混合料。

(4)湖瀝青混合料的最大特點是抗車轍性比較好,在施工中進行了多次車轍實驗,在級配接近中值情況下,動穩(wěn)定度均達到 6000次以上,遠高于 3600次的設(shè)計要求。

8 結(jié) 語

經(jīng)過近半年的施工,石黃高速中修工程中的湖瀝青罩面段已完成70km,與采用SBS改性瀝青相比明顯節(jié)省了資金,提高了路面抗車轍性。施工中發(fā)現(xiàn)湖改性瀝青的技術(shù)規(guī)范尚不完善。因此對于湖改性瀝青的技術(shù)指標、檢驗標準等應(yīng)通過試驗對規(guī)范進行逐步補充修訂。