付錄平
(平頂山市公路交通勘察設(shè)計院,河南平頂山 467000)
橡膠改性瀝青在G311公路工程中的應(yīng)用研究
付錄平
(平頂山市公路交通勘察設(shè)計院,河南平頂山 467000)
G311徐西線魯山縣八里倉至堯山鎮(zhèn)段改建工程位于平頂山市魯山縣境內(nèi),是魯山縣通往西部山區(qū)的唯一干線公路,也是一條重要的旅游道路,河南省平頂山市重點交通基礎(chǔ)建設(shè)項目。由于大型運輸車輛超載,普通瀝青路面難以承載密集的車流沖擊。致使普通的瀝青道路易產(chǎn)生坑槽、開裂以及車轍破壞。利用瀝青與廢舊輪胎的化學(xué)作用,將橡膠粉其融合到瀝青中可改善瀝青抗高溫、抗老化、抗疲勞等性能。廢舊輪胎既是一種固體廢棄物,同時也是一種再生資源,橡膠改性瀝青技術(shù)是廢舊資源循環(huán)再生利用的可持續(xù)發(fā)展之路。
橡膠改性瀝青;SBS改性瀝青;70#基質(zhì)瀝青;瀝青性能比對實驗;工程應(yīng)用
G311工程起點位于魯山縣八里倉,與S242廟洪線交叉口(起點樁號K497+322),向西經(jīng)庫區(qū)鄉(xiāng)、下湯、中湯、趙村、馬公店、堯山鎮(zhèn)、止于堯山鎮(zhèn)橋(終點樁號K551+511),全長54.189 km。道路等級為二級公路,設(shè)計時速60 km/h,路基寬12 m,路面寬10.5 m。
K497+322段路面結(jié)構(gòu)設(shè)計為:路面結(jié)構(gòu)自上而下依次為:4 cm厚橡膠瀝青混凝土(AC-13)+ 5 cm厚中粒式橡膠瀝青混凝土(AC-20C)+ 0.6 cm乳化瀝青封層+36 cm厚抗裂型水泥穩(wěn)定碎石+平均100 cm卵礫石地基處理+土基;K551 +511段原路加鋪:4 cm厚橡膠瀝青混凝土(AC-13)+5 cm厚中粒式橡膠瀝青混凝土(AC-20C)+0.6 cm乳化瀝青封層+平均20 cm厚抗裂型水泥穩(wěn)定碎石補強調(diào)平層+原水泥路面。通過對瀝青改性劑采用輕度氧化加工,使瀝青的性能得到改善,進而作為高等級公路中的建筑材料廣泛使用。
瀝青性能實驗從G311徐西線起點樁號K497 +322段開始,在樁號K551+511終端結(jié)束,全長54.189 km。該實驗在相同環(huán)境條件下,對70號基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青、橡膠瀝青三種瀝青的性能進行研究。
2.1三種瀝青粘性比對
研究發(fā)現(xiàn)瀝青加入橡膠粉后可明顯增加前粘性,從而提高其穩(wěn)定性。表1為三種瀝青不同粘性指標比對。
表1 粘性指標比對
從表1中可明顯看出橡膠粉吸收瀝青中的輕質(zhì)油份,橡膠瀝青變稠,粘度變高。K497+322段橡膠粉摻入瀝青中,橡膠瀝青在60℃時粘度達到3 080 Pa·s,粘性提高了10多倍,增加瀝青與石料間強度及增加膠結(jié)料的粘度,達到路面抗老化和低溫抗裂目的。直接拉伸實驗測試顯示兩個性能非常突出如表2所示。
表2 直接拉伸試驗
2.2三種瀝青拉伸比對
表2拉伸試驗數(shù)據(jù)顯示,橡膠瀝青的斷裂變形為4.05E-3,斷裂變形比70#基質(zhì)瀝青與SBS改性瀝青高50%。橡膠瀝青最大變形1.382%,斷裂能力4.05E-3/j;SBS改性瀝青最大變形0.722%,斷裂能力2.18E-3/j。雖然SBS改性瀝青相與橡膠瀝青加勁結(jié)構(gòu)有一定的差距(見表2),但是廢膠粉的低溫性能、水穩(wěn)定性非常突出,使得改性瀝青的低溫柔性和抗裂能力非常強。
2.3三種瀝青抗車轍比對
實驗瀝青混合料受到水侵蝕后產(chǎn)生坑槽、瀝青膜剝離、松散等破壞。通過瀝青抗車轍試驗,研究橡膠改性瀝結(jié)合料穩(wěn)定性。實驗在G311路面進行。車轍試驗還是能夠體現(xiàn)出橡膠瀝青的抗車轍性能。如表3所示的瀝青混合料車轍的試驗比對。
表3 瀝青混合料車輪試驗
從表3中可以看出橡膠瀝青與SBS改性瀝青混合料動穩(wěn)定度較高,由于大量廢輪胎膠粉的加入,不僅為瀝青增加了抗老化、防氧化和熱穩(wěn)定性,且SBS改性瀝青與橡膠瀝青相對變形分別為4.4%和5.6%,而70號基質(zhì)瀝青的相對變形11.8%,動穩(wěn)定度1 340/(次mm)則低。實驗得出橡膠溶解在瀝青中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),使瀝青的溫度敏感性降低,改善瀝青的路用性能,使公路的耐高溫穩(wěn)定性加強。實驗K551+511段通過膠輪壓路機進行的多次碾壓,在行車荷載的碾壓情況下仍形成更好的瀝青碎石面層。
SBS改性瀝青在G311工程應(yīng)用較廣,橡膠瀝青作為一種改性瀝青,在G311路面應(yīng)用中起到降低路面噪音、減薄瀝青路面厚度、延緩反射裂縫及抵抗不良氣候的作用。SBS改性瀝青表1、表2、表3的實驗表明:添加改性劑可以改善瀝青與集料之間的粘結(jié)情況,降低瀝青路面水損害發(fā)生的機率,提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性。
3.1橡膠改性瀝青抗裂縫、防水效果良好
橡膠改性瀝青的應(yīng)用技術(shù)及效果在公路路面工程中得到不斷完善。G311路面設(shè)計了4 cm厚橡膠瀝青混凝土(AC-13)+5 cm厚中粒式橡膠瀝青混凝土(AC-20C)+0.6 cm乳化瀝青封層+平均20 cm厚抗裂型水泥穩(wěn)定碎石,以提高瀝青路面材料的穩(wěn)定性能。通過實踐觀察,橡膠改性瀝青混凝土面層鋪筑后,土工格柵的拉伸強度為30~100 kN/m,土工織物的拉伸強度為20~50 kN/m,抗彎拉及抗剪能力低,與其他路段相比比路面外觀指標更好,路面低溫柔性和抗裂能力尤為突出。
3.2橡膠改性瀝青路面粘結(jié)力、穩(wěn)定性效果好
改性瀝青是瀝青和橡膠與之相應(yīng)添加劑組成的混合料,橡膠粉(改性)+瀝青拌和可以增加瀝青與集料之間的粘結(jié)力,改善瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。橡膠改性瀝青路面粘結(jié)效果好,在G311路面工程應(yīng)用中,對路面整體承載力均有很大的提高。相關(guān)研究表明,G311路面通過膠輪壓路機15t進行次5碾壓,壓路機的碾壓速度小于2.5m/s,在行車荷載的碾壓情況下形成了更好的瀝青碎石面層。鑒于輪胎橡膠優(yōu)異的彈性也在較大的溫度區(qū)間為瀝青路面提供了柔性以及耐疲勞和抗裂紋能力,因此該項技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了G311公路路面的施工建設(shè)。另外,該改性瀝青混合料成功在許平南公路,平頂山縣鄉(xiāng)公路路面維修工程中應(yīng)用,均取得良好效果。
3.3橡膠改性瀝青路面造價低,減小噪音的效果好
橡膠瀝青作為一種改性瀝青,由于其具有很高的高彈性能,很大程度上減少路面行車噪音,當(dāng)行車時速在50~100 km,SBS改性瀝青的路面噪音將降低3~8分貝,吸收噪聲的能力更強。橡膠瀝青運用于公路路面上具有一定的經(jīng)濟效益與環(huán)保效益,與傳統(tǒng)普通瀝青相比可大大降低材料成本,橡膠瀝青路面可提高路面使用壽命1~3倍,延長公路路面的使用年限,相對較于路面重修的成本就更具經(jīng)濟優(yōu)勢。
橡膠改性瀝青在G311路面工程中的研究發(fā)現(xiàn),橡膠改性瀝青作為吸收層用于抗裂縫、防水及粘接等,其改性效果大大高于其他改性瀝青。G311路面實驗和應(yīng)用數(shù)據(jù)表明,使用的橡膠改性瀝青鋪設(shè)封層技術(shù),可承受較大的拉應(yīng)力,解決了長期困擾公路運行的裂縫防水問題。因此該項技術(shù)應(yīng)用到G311公路路面建設(shè)中,不僅可解決廢舊輪胎造成的社會環(huán)境壓力,還能提高公路建設(shè)的成本及公路使用年限,并且行車噪音明顯減小,行車舒適性提高。因此,推廣使用橡膠改性瀝青在公路路面工程的應(yīng)用,可以更好的服務(wù)公路建設(shè),提高公路質(zhì)量。
[1] 白楊.橡膠瀝青技術(shù)在高速公路路面中的應(yīng)用研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2013.
[2] 朱棟.橡膠瀝青在路面養(yǎng)護工程中的應(yīng)用技術(shù)研究[D].長安大學(xué),2014.
[3] 喬鈞.橡膠瀝青同步碎石封層施工方案探討[J].山西建筑,2013,39(6):118-120.
[4] 呂大偉.高速公路水泥混凝土路面加鋪瀝青層綜合技術(shù)研究[D].長安大學(xué),2014.
U416.217
C
1008-3383(2016)10-0010-02
2016-02-24
付錄平(1981-),河南魯山人,本科,研究方向:公路工程橋涵設(shè)計及概預(yù)算編制。