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文檔簡介

橡膠瀝青混合料生產(chǎn)與施工控制摘 要:橡 膠瀝青質(zhì)量直接影響到路面質(zhì)量,采用滿足規(guī)范要求的原材料、選擇具有相應(yīng)資質(zhì)的供應(yīng)商、帶有精確計(jì)量、快速升溫、高速剪切預(yù)拌系統(tǒng)、底部臥式溶脹攪拌反應(yīng) 儲(chǔ)存系統(tǒng)以及具有與拌和樓產(chǎn)量相匹配的的生產(chǎn)設(shè)備對橡膠瀝青生產(chǎn)至關(guān)重要,生產(chǎn)溫度、拌和時(shí)間、運(yùn)輸攤鋪和碾壓是橡膠瀝青混合料的重要影響因素,應(yīng)保證拌 和、運(yùn)輸、攤鋪和碾壓溫度,橡膠瀝青膠結(jié)料常規(guī)指標(biāo)為針入度、軟化點(diǎn)、粘度和彈性恢復(fù),橡膠瀝青混合料宜采用間斷級(jí)配,馬歇爾穩(wěn)定度指標(biāo)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情 況確定,不宜不顧實(shí)際提高取值標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)有關(guān)部門測算,到2010年,我國廢舊輪胎產(chǎn)生量將超過2億多條,廢舊輪胎產(chǎn)生量將位居世界第一,在公路工程中用廢舊輪胎加工成廢胎膠粉,不但可以變廢為寶,而且還可以改善路面質(zhì)量并延長路面使用壽命,交通部亦于2007年開展了“材料節(jié)約和資源循環(huán)利用”專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃,將廢胎膠粉用于公路工程作為主要推廣項(xiàng)目,并有十余個(gè)省份鋪設(shè)了橡膠瀝青路面試驗(yàn)路或?qū)嶓w工程。在 國內(nèi)進(jìn)行橡膠瀝青路面大規(guī)模推廣應(yīng)用的同時(shí),也暴露出一些問題,主要是很多施工、監(jiān)理及建設(shè)主管部門對橡膠瀝青知識(shí)還較為缺乏,尤其是缺少工程經(jīng)驗(yàn)及相關(guān) 方面技術(shù)知識(shí),這些問題的存在,在一定程度上影響到了橡膠瀝青路面的施工質(zhì)量甚至推廣應(yīng)用,結(jié)合以往工程經(jīng)歷,本文重點(diǎn)介紹橡膠瀝青混合料生產(chǎn)與施工中的 技術(shù)及控制要點(diǎn),為橡膠瀝青的推廣應(yīng)用提供參考。1 原材料要求1.1 膠粉要求膠粉是影響橡膠瀝青性能的一個(gè)重要因素,其對橡膠瀝青性能的影響主要體現(xiàn)在來源、生產(chǎn)方式、膠粉摻量等。膠粉的種類很多,橡膠粉的原材料必須來源于汽車輪胎,汽車輪胎所使用的生膠,從前只是天然橡膠,二戰(zhàn)中,作為合成橡膠的丁苯橡膠(SBR)被制造出來,替代天然橡膠被大量采用,同時(shí),隨著合成化學(xué)的發(fā)展,各種新橡膠陸續(xù)被研制出來,如聚丁烯(BR)、聚異戊二烯(BR),丁基(IIR)等,其中,在相同條件下,天然膠含量高的斜交輪胎膠粉對橡膠瀝青性能改善優(yōu)于合成膠含量高的子午輪胎膠粉,故亦優(yōu)先選用斜交胎膠粉。輪胎破碎為膠粉必須采用常溫粉碎法,而不得采用低溫冷凍法。橡膠粉經(jīng)檢測符合表1后準(zhǔn)許使用。橡膠粉必須干燥、無污染,在與瀝青和骨料的拌和中能自由流動(dòng)而不產(chǎn)生泡沫。橡膠粉顆粒規(guī)格應(yīng)符合相應(yīng)的通過率要求。橡膠粉篩分應(yīng)采用水篩法進(jìn)行試驗(yàn)。橡膠粉密度應(yīng)為1.150.05g/cm3,應(yīng)無鐵絲或其它雜質(zhì),纖維比例應(yīng)不超過0.5%,要求橡膠粉顆粒不能相互粘結(jié)成塊。不同目數(shù)的膠粉有對橡膠瀝青的性能影響不同,應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際需要選擇相應(yīng)的目數(shù)。1.2 基質(zhì)瀝青要求橡膠瀝青所使用的基質(zhì)瀝青應(yīng)符合GB/T15180的規(guī)定。其瀝青標(biāo)號(hào)的選擇按JTG F40-2004的規(guī)定執(zhí)行,目前常用的基質(zhì)瀝青多為70#和90#道路石油瀝青,研究表明,基質(zhì)瀝青品種不同,相同摻量的橡膠瀝青品質(zhì)也不同,基質(zhì)瀝青的配伍性對橡膠瀝青的性能有一定影響,實(shí)際工程中,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚣敖煌ǖ惹闆r,同時(shí)結(jié)合配伍性選擇基質(zhì)瀝青。1.3 集料要求集料采用石質(zhì)堅(jiān)硬、清結(jié)、不含風(fēng)化顆粒、近似立方體顆粒的碎石,應(yīng)采用反擊式破碎機(jī)扎制而成,粒徑大于4.75mm的粗集料推薦采用玄武巖或技術(shù)指標(biāo)達(dá)到的石料。其質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合交通部公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)的相關(guān)規(guī)定。1.4 填料要求橡膠瀝青混凝土ARAC-13不使用礦粉填料,但為提高其粘附性及混凝土的水穩(wěn)定性,多采用摻入1-2%的普通水泥或消石灰外摻劑,其中水泥可以全部替代礦粉,但水泥及石灰等填料用量不宜超過礦料總量的2%。2 橡膠瀝青生產(chǎn)2.1 供應(yīng)商要求橡膠瀝青加工質(zhì)量是直接影響橡膠瀝青路面性能的重要因素,選擇具有加工改性瀝青經(jīng)營資質(zhì)的企業(yè)至關(guān)重要,該企業(yè)必須具有橡膠瀝青專用生產(chǎn)設(shè)備、專業(yè)隊(duì)伍以及具有豐富生產(chǎn)加工經(jīng)驗(yàn)。橡膠瀝青生產(chǎn)流程見圖1。2.2 專用生產(chǎn)設(shè)備為保證橡膠瀝青質(zhì)量,建議橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備必須包含:自動(dòng)化全程控制系統(tǒng)(電腦控制)、快速升溫系統(tǒng)(20秒鐘內(nèi)把基質(zhì)瀝青從160提升到190)、連續(xù)式自動(dòng)精確配比上料系統(tǒng)(精確度0.5%)、高速剪切預(yù)拌系統(tǒng)(3500r/min)、熔脹攪拌反應(yīng)儲(chǔ)存系統(tǒng)(必須底部臥式攪拌)、管道泵送系統(tǒng)等;推薦小時(shí)產(chǎn)量在15噸以上,以滿足2000型以上拌和樓的生產(chǎn)需求。2.3 生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié) 首先是把基質(zhì)瀝青通過快速升溫系統(tǒng)從160升溫到190,必須在20秒內(nèi)完成,時(shí)間太長會(huì)導(dǎo)致瀝青老化,而瀝青低于190則無法與膠粉均勻熔脹; 橡膠粉與升溫后的基質(zhì)瀝青必須經(jīng)過準(zhǔn)確的配比(最好由電腦控制),再同時(shí)送入到高速剪切預(yù)拌系統(tǒng)進(jìn)行均勻預(yù)拌,轉(zhuǎn)速必須達(dá)到3500轉(zhuǎn)/分鐘,否則不能充分熔脹而影響質(zhì)量; 把經(jīng)過高速剪切預(yù)拌的橡膠瀝青輸送到熔脹反應(yīng)系統(tǒng)(必須帶臥式攪拌與快速升溫系統(tǒng),決對不能用豎式攪拌方式,否則熔脹后的膠粉會(huì)大量沉淀)進(jìn)行充分熔脹反應(yīng)。 生產(chǎn)好的橡膠瀝青必須直接供應(yīng)上拌和樓,不得先打入拌和站的SBS改性瀝青儲(chǔ)存罐后再供應(yīng)上拌和樓,以防止橡膠瀝青與SBS改性瀝青混合后降低橡膠瀝青質(zhì)量,同時(shí)對橡膠瀝青混凝土的生產(chǎn)級(jí)配產(chǎn)生影響。橡膠瀝青反應(yīng)溫度應(yīng)在190以上,混合反應(yīng)時(shí)間不少于45分鐘。橡膠瀝青中橡膠粉的摻量應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)確定。生產(chǎn)好的橡膠瀝青使用前應(yīng)進(jìn)行攪拌并快速測定其旋轉(zhuǎn)粘度符合要求后方可使用。3 橡膠瀝青混合料施工注意事項(xiàng)3.1 溫度控制(1)只有在溫度高于10攝氏度時(shí)才能攤鋪橡膠瀝青混凝土。橡膠瀝青混合料最小攤鋪溫度應(yīng)根據(jù)鋪筑層厚度,氣溫,風(fēng)速及以下臥層表面溫度按表2執(zhí)行。(2)嚴(yán)格掌握橡膠瀝青和集料的加熱溫度以及橡膠瀝青混合料的出廠溫度。熱混合料成品在貯料倉儲(chǔ)存后,其溫度下降不應(yīng)超過10。AR-AC-13瀝青混合料的施工溫度控制范圍見表3。3.2 拌和時(shí)間拌和時(shí)間由試拌確定。必須使所有集料顆粒全部裹復(fù)瀝青結(jié)合料,并以瀝青混合料拌和均勻?yàn)槎?,總拌和時(shí)間控制在6065s,實(shí)際生產(chǎn)時(shí),個(gè)別施工單位為提高拌和樓產(chǎn)量,往往人為縮短拌和時(shí)間,有時(shí)濕拌時(shí)間降到30s以下,由此降低了橡膠瀝青與集料的裹附狀況,其中一個(gè)顯著現(xiàn)象就是現(xiàn)場取樣成型的殘留穩(wěn)定度明顯低于室內(nèi)成型橡膠瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度,這些都是需要注意的現(xiàn)象。3.3 橡膠瀝青混合料的運(yùn)輸(1)采用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計(jì)檢測瀝青混合料的出廠溫度和運(yùn)到現(xiàn)場溫度。插入深度要大于150mm。在運(yùn)料卡車側(cè)面中部設(shè)專用檢測孔,孔口距車箱底面約300mm。(2)拌和樓向運(yùn)料車卸料時(shí),汽車應(yīng)前后移動(dòng)三次裝料,以減少粗集料的離析現(xiàn)象。(3)瀝青混合料運(yùn)輸車的運(yùn)量應(yīng)較拌和能力和攤鋪速度有所富余,根據(jù)工程規(guī)模攤鋪機(jī)前方應(yīng)有35輛運(yùn)料車等候卸料。(4) 運(yùn)料車必須有良好的篷布覆蓋設(shè)施,覆蓋物應(yīng)足夠長,使車尾部混合料亦能得到有效覆蓋,而不是短短一截只覆蓋前部、后面大部裸露。卸料過程中繼續(xù)覆蓋,直到 卸料結(jié)束取走篷布,以達(dá)到最佳保溫效果,這點(diǎn)個(gè)別單位做的尚不到位,往往車輛一到現(xiàn)場就將覆蓋物揭開,施工時(shí)經(jīng)常遇到前面有3、4輛車同時(shí)揭開覆蓋物在等待攤鋪的現(xiàn)象,而且這種現(xiàn)象屢禁不止,更有甚者,因?yàn)槲茨芩┚o篷布,導(dǎo)致覆蓋物在中途被風(fēng)吹到一邊的現(xiàn)象也偶爾遇到,所有這些都應(yīng)引起注意。(5)連續(xù)攤鋪過程中,運(yùn)料車在攤鋪機(jī)前1030cm處 停住,不得撞擊攤鋪機(jī)。卸料過程中運(yùn)料車應(yīng)掛空檔,靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn),實(shí)際施工時(shí),曾多次遇到運(yùn)輸車撞擊攤鋪機(jī)的情況,有時(shí)甚至?xí)纬啥啻巫矒簦捎诠さ?運(yùn)輸車輛司機(jī)的駕駛水平、責(zé)任心等參差不一,因此卸料時(shí)最好能派專人指揮運(yùn)輸汽車,同時(shí)也應(yīng)加強(qiáng)對攤鋪現(xiàn)場的管理,避免撞擊現(xiàn)象的出現(xiàn)。3.4 橡膠瀝青混合料攤鋪攤鋪機(jī)使用帶加熱裝置的熨平,連續(xù)穩(wěn)定地?cái)備?,是提高路面平整度最主要措施。對于橡膠瀝青混凝土,攤鋪機(jī)攤鋪速度應(yīng)根據(jù)拌和樓的產(chǎn)量、施工機(jī)械配套情況及攤鋪厚度、攤鋪寬度,按13m/min予 以調(diào)整選擇,做到緩慢、均勻、不間斷地?cái)備仭2粦?yīng)任意以快速攤鋪幾分鐘,然后再停下來等下一車料。用餐應(yīng)分批輪換交替進(jìn)行,切忌停鋪用餐,爭取做到每天收 工停機(jī)一次,此外,有些攤鋪機(jī)操作手形成了經(jīng)常收斗的習(xí)慣,幾乎每車料攤鋪完畢后均收一次料斗,加重了路面的離析,這些都是要避免的現(xiàn)象。3.5橡膠瀝青混合料的壓實(shí)成型(1)瀝青混合料的壓實(shí)是保證瀝青面層質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),應(yīng)選擇合理的壓路機(jī)組合方式及碾壓步驟。為保證壓實(shí)度和平整度,初壓必須在攤鋪后較高溫度下及時(shí)進(jìn)行。(2)橡膠瀝青混凝土施工碾壓工藝建議采用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī),壓實(shí)工藝分為初壓、復(fù)壓和終壓。初壓采用兩臺(tái)壓路機(jī)靜壓一遍,振動(dòng)碾壓3遍,復(fù)壓采用兩臺(tái)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓3遍,終壓采用一臺(tái)壓路機(jī)以靜壓方式碾壓12遍以消除輪跡。(3)壓路機(jī)應(yīng)以緩慢而均勻的速度碾壓,壓路機(jī)的適宜碾壓速度建議按表4選 用。由于膠結(jié)料含量較高,為防止橡膠瀝青粘結(jié)橡膠輪胎,橡膠瀝青混合料施工一般多采用鋼輪壓路機(jī),但在實(shí)際施工時(shí),也曾遇到鋼輪壓路機(jī)數(shù)量或噸位不足,導(dǎo) 致現(xiàn)場壓實(shí)度難以達(dá)到,空隙率偏高,滲水系數(shù)過大的情況,對此,可以采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓,但是必須對膠輪壓路機(jī)的碾壓溫度以及碾壓次數(shù)等進(jìn)行嚴(yán)格控 制,根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),對于上面層施工,可在路面溫度降低為70-90時(shí)進(jìn)行碾壓可取到較好的壓實(shí)效果,壓路機(jī)的推薦碾壓速度見表4。(4)為避免碾壓時(shí)混合料推擠產(chǎn)生擁包,碾壓時(shí)應(yīng)將驅(qū)動(dòng)輪朝向攤鋪機(jī);碾壓路線及方向不應(yīng)突然改變;壓路機(jī)起動(dòng)、停止必須減速緩行,不準(zhǔn)剎車制動(dòng)。壓路機(jī)折回不應(yīng)處在同一橫斷面上。(5)初壓應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)進(jìn)行碾壓,隨攤鋪機(jī)逐步推進(jìn)。復(fù)壓、終壓應(yīng)分清段落,設(shè)置明顯標(biāo)志,便于司機(jī)辯認(rèn)。對松鋪厚度、碾壓順序、壓路機(jī)組合、碾壓遍數(shù)、碾壓速度及碾壓溫度應(yīng)設(shè)專崗管理和檢查,使面層做到既不漏壓也不超壓。(6)壓實(shí)完成12小時(shí)后,路面溫度降到50度以下,方能允許施工車輛通行,之所以這么要求,是因?yàn)橄募緶囟容^高,當(dāng)天攤鋪的路面在陽光照射下,溫度始終難以下降,雖然經(jīng)過12小時(shí)以上,但路面溫度仍高達(dá)6、70度以上,在此溫度下施工重車在未能降溫的路面上行駛,在緊急剎車時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)一些車輪印跡,仍會(huì)導(dǎo)致路表的破壞,影響路面美觀,因此,除了規(guī)定時(shí)間外,對路面溫度也同時(shí)予以規(guī)定,使之更加貼合實(shí)際情況。4 橡膠瀝青指標(biāo)4.1 膠結(jié)料技術(shù)指標(biāo)參考美國亞力桑那州規(guī)范,橡膠瀝青膠結(jié)料應(yīng)滿足表5要求,目前,國內(nèi)不同地區(qū)根據(jù)實(shí)際情況制訂了相應(yīng)的地方規(guī)范,具體亦以各地地方規(guī)范為準(zhǔn)。4.2 ARAC-13間斷級(jí)配橡膠瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)按馬歇爾試驗(yàn)方法進(jìn)行,根據(jù)JTG F40-2004的規(guī)定,并參考美國ARIZ 815 Marshall Mix Design Method For Asphaltic Concrete(Asphalt-Rubber Gap Graded Mix),其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表6的規(guī)定。4.3 馬歇爾穩(wěn)定度取值在馬歇爾試驗(yàn)中,穩(wěn)定度和流值是兩個(gè)常用的混合料力學(xué)性能指標(biāo)。橡膠瀝青混合料由于采用粗集料斷級(jí)配的形式,與其他斷級(jí)配混合料如SMA、SAC等類似,具有流值大,穩(wěn)定度較低的特點(diǎn)。以色列專家Arieh Sidess和Jacob Uzan在總結(jié)橡膠瀝青混合料的力學(xué)性能時(shí)指出:廢胎膠粉橡膠瀝青混合料的穩(wěn)定度比一般混合料低,流值比一般混合料大,其中前者降低60%左右,后者則增加4.2倍。 意大利學(xué)者Gaetano Di Mino等人的研究結(jié)果表明,橡膠瀝青混合料的穩(wěn)定度一般低于普通瀝青混合料,且流值增大,在相同油石比下,隨著廢胎膠粉劑量的增加,混合料的穩(wěn)定度逐漸降低,流值逐漸增大。國外有關(guān)橡膠瀝青混合料的技術(shù)規(guī)范中,對穩(wěn)定度和流值有不同要求,如美國亞利桑那州的技術(shù)規(guī)范中沒有對混合料穩(wěn)定、流值的要求,加利福尼亞州由于采用維姆法設(shè)計(jì)也沒有相關(guān)要求,佛羅里達(dá)州則要求穩(wěn)定度不低于6.67kN,流值范圍為3155(0.1mm),澳大利亞規(guī)定混合料的穩(wěn)定度大于2.5kN,流值范圍為3055(0.1mm),南非雖然在2003年版橡膠瀝青設(shè)計(jì)和施工手冊中,按照不同級(jí)配分別進(jìn)行了規(guī)定,但同時(shí)也在說明中指出穩(wěn)定度、流值不適合所有的橡膠瀝青混合料,建議采用劈裂試驗(yàn)代替。綜 上所述,對橡膠瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度取值標(biāo)準(zhǔn),不同國家和地區(qū)有著不同的見解和要求。國內(nèi)許多地方指南也分別提出了各自標(biāo)準(zhǔn),這些地方指南為國內(nèi)橡膠瀝 青的推廣應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持和指導(dǎo),但在確定該標(biāo)準(zhǔn)時(shí),亦應(yīng)根據(jù)各地實(shí)際情況、橡膠瀝青特性并經(jīng)過大量試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行確定,切忌不顧實(shí)際提高 該標(biāo)準(zhǔn)。5 結(jié) 語(1) 材料是橡膠瀝青及混合料的首要影響因素,應(yīng)從原材料開始進(jìn)行嚴(yán)格控制,宜優(yōu)先選用天然膠含量高的斜交胎膠粉并保證各種材料滿足相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)和要求。(2)合格的橡膠瀝青是橡膠瀝青混合料的有力保證,應(yīng)從供應(yīng)商及生產(chǎn)設(shè)備等方面加以嚴(yán)格選擇,并注意控制好橡膠瀝青生產(chǎn)過程的核心環(huán)節(jié)。(3)拌和攤鋪和碾壓是橡膠瀝青混合料的重要施工過程,該過程應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注溫度、時(shí)間及施工工藝對施工質(zhì)量的影響。 (4)與普通瀝青混合料相比,橡膠瀝青混合料具有獨(dú)特的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對橡膠瀝青混合料穩(wěn)定度指標(biāo),應(yīng)按照科學(xué)合理的原則進(jìn)行取值,不宜人為提高。(5)橡膠瀝青混合料具有優(yōu)良的路用性能,在工程中應(yīng)用愈來愈廣泛,今

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