湯靜弟
(上海市青浦區(qū)公路管理所,上海市 201700)
SMA混合料為一種間斷級配混合料,粗集料含量多、礦粉用量多、瀝青用量大,由粗集料石—石接觸形成骨架結(jié)構(gòu),瀝青、礦粉、纖維組成的瑪蹄脂填充其空隙。大量實踐表明該路面以其良好的高溫抗車轍、低溫抗裂、耐久性、水穩(wěn)定性、抗滑、低噪音等性能在世界各國得到較廣泛的推廣,是我國高等級路面的主要形式。目前,我國SMA瀝青混合料基本上均采用SBS改性瀝青,由于SBS屬石油制品,因此,其生產(chǎn)將消耗大量石油資源。
此外,伴隨著我國交通事業(yè)的快速迅猛發(fā)展,廢舊輪胎產(chǎn)生量日趨增大,處置壓力增大,將廢舊輪胎破碎分選制成膠粉后用于道路工程,利用廢舊輪胎來改善瀝青路面性能,已成為國際上慣用的廢舊輪胎利用與延長道路結(jié)構(gòu)使用壽命的一個新的有效手段。因此,在道路工程消耗大量的SBS聚合物,工程造價持續(xù)攀升的同時,研究應用橡膠瀝青瀝青路面技術(shù),對節(jié)約社會資源和環(huán)境保護方面都有巨大的社會意義[1,2]。
橡膠瀝青混合料是指采用濕拌法生產(chǎn)的橡膠粉改性瀝青(通常簡稱為“橡膠瀝青”)作為結(jié)合料與礦料加熱拌和,而得到的一種瀝青混合料。由于橡膠瀝青的粘度較大且存在略帶微膨脹性的橡膠顆粒,在礦料表面形成較厚的油膜,因此,橡膠瀝青混合料通常采取間斷級配、開級配形式,而不用于密級配瀝青混合料。本研究針對上海地區(qū)面層較常采用公稱粒徑為13.2 mm的混合料情況,采取了《橡膠瀝青及混合料設計施工技術(shù)指南》[1]濕拌法橡膠瀝青混合料斷級配并作了微調(diào),見表1,混合料設計技術(shù)要求見表2,混合料性能驗證要求見表3。作為比較同時列舉了改性瀝青SMA-13的相關要求。
采用上海地區(qū)常用的輝綠巖集料、石灰?guī)r礦粉、70號A級瀝青、大車子午鋼絲胎膠粉(20~60目),進行了斷級配橡膠瀝青混合料ARAC-13設計,其設計流程與SMA混合料設計基本一致包括:原材料試驗(不同之處包括橡膠瀝青配比設計)、級配選擇、確定設計級配、最佳瀝青用量確定、、最佳瀝青用量條件下混合料性能檢驗等。經(jīng)嚴格試驗確定橡膠瀝青膠粉摻量為18%(內(nèi)比),橡膠瀝青性能指標試驗結(jié)果見表4。礦料級配見表5,油石比為7.0%。不同橡膠瀝青混合料體積指標試驗結(jié)果見表6。
根據(jù)表3性能驗證要求,對前文所設計的ARAC-13混合料,進行了全面試驗,結(jié)果見表7。作為比較,同時列舉了同類礦料、SBS改性瀝青(I-D,油石比為6.3%)、上海地區(qū)常用木質(zhì)素纖維等材料,生產(chǎn)的改性瀝青SMA-13混合料性能[2]。
表1 混合料級配范圍
表2 混合料設計技術(shù)要求
表3 混合料性能驗證要求
表4 橡膠瀝青技術(shù)指標試驗
表5 ARAC-13礦料級配
表6 不同橡膠瀝青混合料體積指標試驗結(jié)果
由表7可知,本研究所設計的ARAC-13混合料各項性能均滿足要求,高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性能、抗飛散性均略優(yōu)于SMA-13混合料。
由于ARAC-13與改性瀝青SMA-13施工碾壓工藝相當,施工碾壓費用相當,因此,本研究不作比較僅對生產(chǎn)用原材料、生產(chǎn)成本進行比較,評估分析斷級配橡膠瀝青路面的應用技術(shù)經(jīng)濟性,兩種混合料配合比見表8。
根據(jù)市場調(diào)查與初步測算分析,本次測算用原材料價格為:橡膠瀝青單價為4 806元/t;輝綠巖價格按100元/t計;礦粉按200元/t計;水泥按450元/t計;木質(zhì)素纖維單價為6 000元/t;改性瀝青單價為5 100元/t。橡膠瀝青混合料生產(chǎn)加工費按120元/t計,改性瀝青SMA-13生產(chǎn)加工費按90元/t計。則在不考慮管理費、利潤、稅金的情況下,ARAC-13混合料成本價為540.8元/t,改性瀝青SMA-13混合料的成本價為517.1元/t。對兩種混合料所鋪筑的4cm表面層單位面積混合料成本分析結(jié)果見表9,可見,ARAC-13橡膠瀝青路面較改性瀝青SMA-13略有增加,增幅為3.8%。
表7 混合料性能試驗結(jié)果
表9 瀝青路面單位面積成本計算
(1)橡膠瀝青混合料高溫穩(wěn)定、水穩(wěn)定、低溫抗裂、抗飛散等性能均優(yōu)于改性瀝青SMA混合料,具有明顯的技術(shù)性能優(yōu)勢。
(2)橡膠瀝青路面較改性瀝青SMA-13路面成本略有增加,增幅不超過3.8%。
(3)在高等級道路工程中,采用橡膠瀝青混合料替代SMA,可間接處治利用廢舊輪胎、節(jié)省SBS材料,對節(jié)約社會資源和環(huán)境保護方面有著巨大的社會意義。
表8 造價測算分析用混合料配比