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        橡膠改性瀝青混凝土路用性能及施工工藝

        2018-04-26 10:29:30呂重彬
        建材與裝飾 2018年14期
        關(guān)鍵詞:輪胎橡膠橡膠粉膠粉

        呂重彬

        引言

        在中國,汽車的數(shù)量大幅增加,二手車數(shù)量的增加。廢舊輪胎橡膠的主要成分是熱固性聚合物材料。其性質(zhì)穩(wěn)定,在自然環(huán)境下不可降解。廢舊輪胎的回收利用問題已逐漸成為當(dāng)前社會可持續(xù)發(fā)展的問題之一。研究人員發(fā)現(xiàn),將廢輪胎打磨成橡膠粉,加入瀝青中,制作成改性瀝青,同時選用具有足夠強(qiáng)度、耐磨耗的粗集料,將大大提高了路面的使用性能,提高了路面的使用壽命。橡膠瀝青的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了廢舊輪胎的回收利用,橡膠瀝青路面材料能夠?qū)U棄的輪胎用于道路工程,形成延長道路使用壽命、降低道路工程造價、環(huán)保、廢物利用的雙贏局面,具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

        為此,本文研制了橡膠改性瀝青混凝土,并對橡膠瀝青混凝土路用性能進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上,對橡膠瀝青混凝土的施工工藝進(jìn)行了探討,為橡膠瀝青的應(yīng)用和推廣提供了良好的基礎(chǔ)。

        1 廢舊輪胎橡膠改性瀝青路面應(yīng)用情況

        在中國,舊輪胎橡膠改性瀝青用于公路始于20世紀(jì)80年代,在江西和四川省進(jìn)行了道路試驗(yàn)研究。但由于當(dāng)時橡膠粉生產(chǎn)行業(yè)尚未形成,所制膠粉的粒度較粗,相關(guān)技術(shù)不配套,還未達(dá)到實(shí)際應(yīng)用階段。后來,一些高校和科研機(jī)構(gòu)從廢橡膠改性瀝青的特性機(jī)理到開發(fā)應(yīng)用,做了大量的工作。隨著廢舊輪胎橡膠改性瀝青路面和研究機(jī)構(gòu)的不斷應(yīng)用,廢舊輪胎橡膠改性瀝青不僅能解決瀝青路面早期破壞的問題,而且比其他改性劑更環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的使用,由于溫度低,既耐低溫,又抗車轍變形,防止開裂能力更好,可提高路面使用壽命,節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本,防止路面打滑,減少噪音,提高路面使用性能。

        2 廢舊輪胎橡膠改性瀝青改性機(jī)理

        2.1 物理溶脹

        廢橡膠粉吸收瀝青中的輕質(zhì)油,從原來的致密結(jié)構(gòu)膨脹到較為松散的絮凝結(jié)構(gòu)。膨脹后的膠粉能在瀝青中均勻分散和分散,從而提高了基質(zhì)瀝青的粘度。廢膠粉顆粒通過凝膠膜連接形成粘度大的半固體連續(xù)相體系。

        2.2 化學(xué)降解或脫硫

        在廢膠粉吸收膨脹時,橡膠分子也在發(fā)生的降解的脫硫作用。在高溫高剪切的作用下,網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)的橡膠已被降解,氧化和脫硫,并成了一大批小網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和少量的鏈狀分子,其中的一些分子已經(jīng)失去了原有的橡膠彈性。隨著廢膠粉在高溫瀝青中的脫硫和降解,膠粉顆粒與瀝青之間的物料交換發(fā)生變化,相容性變好,貯存穩(wěn)定性明顯改善。

        3 廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料路用性能研究

        3.1 廢舊輪胎橡膠改性瀝青的制備

        3.1.1原材料

        本次測試的瀝青,完全符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求,符合當(dāng)前,。廢橡膠的主要來源是廢輪胎,橡膠粉是經(jīng)過硫化的細(xì)膠粉(活化),產(chǎn)品性能符合要求。

        3.1.2 混合料的制備

        把橡膠粉按照配方放進(jìn)的175℃的瀝青中(最高溫度不能超過180℃),在拌瀝青時慢慢加入橡膠粉,攪拌1h,然后要進(jìn)行高速剪切30~45min,最后還要攪拌45min,最后與石料混合。

        3.2 路用性能研究

        3.2.1 高溫穩(wěn)定性研究

        在動態(tài)穩(wěn)定性方面,使用車轍試驗(yàn)進(jìn)行了評價。詳見表1。隨著膠粉用量越高,橡膠粉的動態(tài)穩(wěn)定性也變得越高??梢钥闯觯男詾r青混合料的廢舊輪胎橡膠的明顯提高,其原因主要有兩方面:①膨脹橡膠粉在高溫環(huán)境下的負(fù)載下,提高混合料的內(nèi)摩擦角,從而提高瀝青混合料的高溫性能。②橡膠粉吸收瀝青輕質(zhì)油的增加,導(dǎo)致混合瀝青的粘度。

        表1 不同摻量廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的車轍試驗(yàn)結(jié)果

        3.2.2 低溫抗裂性研究

        對于低溫抗裂性,低溫彎曲試驗(yàn)失效應(yīng)變被用作舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的評價指標(biāo)。結(jié)果表明,橡膠粉瀝青混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變符合現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范的要求,瀝青瀝青混合料的指標(biāo)比普通瀝青提高得多,表明橡膠的低溫抗裂性粉狀瀝青混合料大大改善提高。

        4 廢舊輪胎橡膠改性瀝青路面施工工藝

        4.1 廢舊輪胎橡膠改性瀝青的生產(chǎn)及儲存

        將膠粉放在基質(zhì)瀝青中加熱到一定溫度,然后用高速剪切機(jī)加工,然后連續(xù)攪拌,制成廢舊輪胎橡膠改性瀝青。橡膠改性瀝青的使用期只有24h,由于客觀原因,橡膠改性瀝青的溫度應(yīng)暫時降低到145~155℃的范圍內(nèi)進(jìn)行儲存,儲存時間為2d,并應(yīng)在貯存過程中檢測橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)。

        4.2 施工過程質(zhì)量控制要點(diǎn)

        4.2.1 混合料的拌和

        ①將攪拌需用的材料放入攪拌筒,混合5~10s,再加入橡膠瀝青濕混合料,混合時間由試驗(yàn)混合料確定,不小于1min。所有骨料顆粒必須用瀝青粘合劑包合,并與瀝青混合料均勻混合。總的來說,混合時間應(yīng)控制在60~70s之間。當(dāng)視覺混合混合均勻時,及時發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象,防止混合物出現(xiàn)發(fā)灰、冒煙和離析現(xiàn)象。②在攪拌過程中,應(yīng)嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)的溫度。橡膠瀝青材料應(yīng)采用熱油加熱,加熱溫度為180~190℃?;旌衔锏臏囟瓤刂圃?80~190℃之間,和到達(dá)的溫度不低于175℃。為了防止瀝青焦化,混合物的溫度不應(yīng)超過200℃。一旦超過,就應(yīng)該馬上降溫。

        4.2.2 混合料的運(yùn)輸

        在作業(yè)之前,重新量測作業(yè)面的高度,清除全部雜物,以干凈的水沖刷底部,應(yīng)當(dāng)在干燥的地方進(jìn)行作業(yè)。另外,應(yīng)當(dāng)運(yùn)用和項(xiàng)目規(guī)模相一致的各類機(jī)器設(shè)施。大部分路面的碾壓程度和瀝青混合料的溫度密切相關(guān)。為此,老舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的溫度應(yīng)當(dāng)在運(yùn)送過程中進(jìn)行科學(xué)管控。

        ①為了確保攤鋪溫度與施工面品質(zhì),應(yīng)當(dāng)運(yùn)用噸位高的能夠自行卸載的車輛進(jìn)行廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的運(yùn)送,然而不可過量或者緊急剎車。為了避免混合料和車廂板兩者產(chǎn)生粘結(jié),車廂底層與側(cè)板可涂抹避免粘結(jié)成分,然而不可過多,剩余的涂料可不堆放在車廂地面。②當(dāng)氣溫較低或冬季施工時,應(yīng)采用棉被、篷布等實(shí)用的保溫方法,攪拌站應(yīng)對混合料進(jìn)行特殊覆蓋保溫,卸載時可開啟。③在運(yùn)料車進(jìn)行接料,為減少要離析現(xiàn)象分為三次進(jìn)行移動裝料。貨車攤鋪機(jī)在停車前10~30cm處,應(yīng)在空檔位置卸貨,邊前進(jìn)邊緩慢卸料應(yīng)避免攤鋪車。每次放電必須清洗。如果有富余,應(yīng)及時清除,防止板結(jié)。卸料完畢后,必須掛車后擋板防止物料泄漏。

        4.2.3 混合料的攤鋪

        廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料應(yīng)當(dāng)在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)以前,對相關(guān)車輛比如攤鋪機(jī)、碾壓機(jī)、自卸車、攪拌機(jī)等進(jìn)行全面檢查與養(yǎng)護(hù)。為了避免廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料運(yùn)送過程中溫度降低太快,應(yīng)以帆布覆蓋。廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的攤鋪溫度應(yīng)當(dāng)在170℃以上。在攤鋪時,應(yīng)當(dāng)盡量不間斷作業(yè),避免滾筒與攤鋪機(jī)的中間停歇,盡可能避免橫縫,進(jìn)而提升表層的平整水平。為了確保路面平整,和一般混合料比較,該種混合料的攤鋪速率要慢。

        4.2.4 混合料的碾壓

        (1)碾壓混凝土溫度控制

        廢橡膠改性瀝青的突出特點(diǎn)之一是冷卻速度快、溫度敏感性高、成型溫度高。在正常情況下,施工溫度應(yīng)根據(jù)路面的粘度、用量、厚度和氣候條件來確定。如何更好地控制施工溫度,直接影響路面的內(nèi)在質(zhì)量、外觀質(zhì)量和使用效果。因此,對碾壓溫度有嚴(yán)格的要求。初壓溫度約為165℃,不低于155℃,碾壓溫度不低于95℃。

        (2)碾壓混凝土的速度控制

        當(dāng)軋制速度高,減少輥與路面的接觸時間,因此主要取決于體重和小型振動壓實(shí)輥;軋制速度低,每增加滾動振動次數(shù),單位面積的材料較多,所以在低速時通過主機(jī)的振動壓實(shí),壓實(shí)效果好?,F(xiàn)場使用了兩個不同的壓路機(jī)。首先采用振動壓路機(jī)對瀝青路面下部進(jìn)行壓實(shí)。之后采用輪胎壓路機(jī)壓實(shí)瀝青路面的頂層,取得了較好的壓實(shí)效果。

        5 結(jié)束語

        本文就橡膠瀝青混凝土原材料的選擇、橡膠改性瀝青混凝土的制備、低溫性能、高溫性能和橡膠瀝青混凝土路用性能的水穩(wěn)定性能進(jìn)行了綜合評價,在此基礎(chǔ)上,探討了橡膠瀝青混凝土施工技術(shù),希望能以此幫助橡膠改性瀝青混凝土的推廣。

        [1]史芳.橡膠改性瀝青混凝土路用性能及施工工藝研究[J].安徽建筑,2017,24(3):157~158.

        [2]趙剛,李興蔚,胡濱,等.橡膠改性瀝青混合料路用性能及施工工藝研究[J].山東交通科技,2017(4):14~16.

        [3]曹帆,周智平.干法丁苯橡膠改性瀝青混合料路用性能及施工工藝[J].公路交通科技:應(yīng)用技術(shù)版,2013(11).

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