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橡膠瀝青在“春城第一大道——北京路”上的應用

發布者:admin 發布時間:2017-12-19

橡膠瀝青在“春城第一大道——北京路”上的應用

陳子源,昆明市政工程設計科學研究院有限公司

摘要:作為一種新型的理想環保型道路建筑材料,橡膠瀝青具有高溫穩定性、低溫柔韌性、抗老化性、抗疲勞性、抗水損壞性等性能,目前主要應用于道路結構中的應力吸收層和表面層中。因橡膠瀝青在我國用于鋪筑路面目前在處于起步階段,雖鋪筑了不少試驗路段,但還未行成大規模生產,國家還沒有相關施工規范標準。筆者結合橡膠瀝青在北京路上的應用對橡膠瀝青的優點進行分析。

關鍵詞:橡膠瀝青基本特點 應力吸表面層,影響性能因素、在市政道路上的應用

0引言

北京路位于昆明市主城區,是昆明城市“三橫、四縱”主干道路網中最重要的一條南北向主干道為新昆明城市建設、發展的重要窗口,同時是連接主城核心區與北市區的主要道路之一。因2010年起地鐵建設施工對路面造成嚴重的損壞,路面恢復勢在必行,且隨著社會的發展,對資源的節約和環境的保護已被越來越多的人所看重,針對橡膠瀝青的優點,及北京路大部分路面只進行路面罩面的現狀,經昆明市住房和城鄉建設局決定以北京路作為橡膠瀝青的實驗路段,驗證橡膠瀝青的優點從而面向全昆明市推廣。

1橡膠瀝青概述

橡膠瀝青是先將廢舊輪胎原質加工成為橡膠粉粒,再按一定的粗細級配比例進行組合,同時添加多種高聚合物改性劑,并在充分拌合的高溫條件下(180℃以上),與基質瀝青充分熔脹反應,最后得到反應物就是具有高溫穩定性、低溫柔韌性、抗老化性、抗疲勞性、抗水損壞性等性能的改性橡膠瀝青,其主要應用于道路結構層中的上面層和應力吸收層中,而大量的使用廢舊輪胎,既節約了能源,也有利于環保。

2橡膠瀝青的主要特點:

優異的抗疲勞性提高路面的耐久性能;

開級配或間斷級配橡膠瀝青路面防滑功能高、減少雨天行車濺水、改善視野、降低噪音,大大提高路面行車安全和舒適性;

由于橡膠瀝青降低了瀝青加溫的溫度,不但可有效節約拌和成本,同時防止瀝青的高溫老化,防止接近閃點帶來的不安全因素;

由于量高、彈性好,提高了路面對疲勞裂縫、反射裂縫的抵抗能力;

較強的低溫柔韌性減輕了路面的溫度敏感性;

因為膠結料含量高、油膜厚以及輪胎中含有抗氧化劑,故提高了道路抗老化、抗氧化能力;

優異的抗車轍永久變形能力;

由于道路的耐久性得到提高,使得道路的養護費用顯著降低;

大量使用廢舊輪胎,既節約了能源,也有利于環境保護;

橡膠中的炭黑能夠使路面黑色長期保存,與標線的對比度高,提高了道路的安全性;

橡膠瀝青用于瀝青混合料時,由于施工厚度薄,施工迅速,縮短了施工時間。

3橡膠瀝青瀝青的應用范圍

罩面工程

當今,國際上公認的最佳防反射裂縫的有效方案就是在銑刨、填縫、整治調平后的路面上鋪上橡膠應力吸收層,正是利用橡膠瀝青所具有的粘接性能,使得現狀路面與加鋪層之間的粘接性加強,與此同時,大量的橡膠瀝青與一顆顆碎石粒進行強力的粘合的,得到厚約1cm的彈性防裂層,進而阻止了底部路面的一些裂縫向上傳播,而橡膠瀝青中含量高、彈性好的膠結材料,使得路面的抗裂縫能力及抗疲勞裂縫能力加強,并提供粘接、防水和填縫的作用

應用于路面防水

在路面的應力吸收層鋪上大量的橡膠瀝青會形成約3mm的瀝青膜,在雨天會阻止雨水的向下滲透,進而保護路面基層,再者,在應力層上面鋪設大量的瀝青混合料,正是橡膠瀝青用于瀝青混合料的作用水分不能向下滲透。由于施工厚度薄,施工迅速,進而縮短了施工時間,同時這些材料將與瀝青發生二次融化,然后通過瀝青灑布車、碎石攤鋪車、膠輪壓路機等對路面壓實后將混合材料充分壓實到底部的縫隙中,從而阻止了水分的向下滲透。

應用于城市道路

由于瀝青中均勻分布著輪胎橡膠粉,而汽車形式過程中,輪胎與高彈性的橡膠粉直接接觸,他們屬于同種材料,并能夠吸收輪胎的震動沖擊,因此有效的降低了輪胎與路面間的震動噪聲。

用于大型城市主干道

目前我國最常見的路面損壞類型就是過大車轍,第一是城市主干道的過大交通量,第二是城市道路的特殊性所致——車輛需頻繁停車與起步加大了瀝青的沖擊,第三是城市需要發展建設過程中難免會有超重大貨車及超高超長公交等大荷載車輛行駛,第四是昆明所處高原的特性,陽光充足、直射瀝青路面時間長、強度大,使得昆明地區道路路表溫度過高。而橡膠瀝青的高穩定性及高彈性,可以有效緩解這些因素帶來的影響。

4橡膠瀝青在北京中的應用

針對北京路的特性第一是大面積只做罩面處理,第二是昆明雨季降雨量較大,第三是北京路為昆明市南北向的主要通道交通任務繁重,第四是昆明的氣候特點,以上特點注定北京路需要橡膠瀝青這樣的有針對性的新型建筑材料。

初步設計階段筆者提出兩種方案:在滿足重載交通的要求下,方案一是在原路面上加鋪4cm AC-13(SBS改性)+8cmAC-25C粗粒瀝青混凝土,綜合單價為154元/平米;方案二是是在原水泥混凝土路面上加鋪5cmRAC-13橡膠瀝青混凝土+1cm橡膠瀝青應力吸收層,綜合單價為126元/平米。

最終根據橡膠瀝青的優點及北京路的特點經專家論證北京路采取橡膠瀝青。

北京路罩面路段采用的路面結構層為4cmRAC-13橡膠瀝青混凝土+1cm橡膠瀝青應力吸收層,并要求動穩定度達到4000以上,凍融劈裂值達到80以上。

針對橡膠瀝青面層設計過程中提出橡膠瀝青的指標要求如下:

檢測項目

技術指標

粘度,177 ,(Pa.S

1.5~4.0

針入度(25,100g,5s),(0.1mm)

≥25

軟化點()

≥54

彈性恢復,25%

≥60

為滿足上述指標要求筆者從性能影響因素及生產工藝上提出了要求:

性能影響因素——材料橡膠粉在瀝青中所起作用既有物理作用也有化學作用,反應機理比較復雜,對橡膠瀝青的性能影響因素也比較多,推薦膠粉粒徑范圍為0.15~0.60mm,摻量采用18%~20%時,需對橡膠粉進行微波輻射的表面活化處理,能提高橡膠粉和瀝青之間的界面粘合力。 基質瀝青品主要采用90號號瀝青?! ?/span>

性能影響因素——生產工藝為了保證橡膠瀝青的基本質量,一是要求在20s之內使基質瀝青所處的升溫系統能夠從160℃上升到190℃,二是對于膠粉和升溫后的基質瀝青配比必須精確,之后將其同時送入每分鐘轉速為3500rpm的高速剪切攪拌系統中,三是將經過高速剪切預拌的橡膠瀝青全部輸送到溶脹反應系統中,在該系統中必須配備快速升溫系統,禁止使用豎式進行攪拌。四是對于已經完成生產的橡膠瀝青必須直接將其供應到攪拌器中,從而避免橡膠瀝青整體質量降低,最終對橡膠瀝青混凝土的生產級配形成影響。五是將基質瀝青應當直接采用泵輸送到橡膠瀝青生產設備中,而橡膠瀝青經過高速剪切機和溶脹反應之后必然會形成橡膠改性瀝青,在此過程中要求溫度超過190℃,混合反應的時間則必須超過45min。

針對應力吸收層,由于應力吸收層是將單一粒徑的石料均勻的滿鋪在橡膠瀝青層上,用膠輪壓路機進行嵌擠碾壓,橡膠瀝青被擠壓到石料高度的約3/4,石料嵌鎖形成后將構成結構性支撐, 水穩層或舊路面的各種裂縫將很難穿透該層,可以有效遏制裂縫的反射。極大的解決了北京路因修建時序不一致導致的路面結構層不同、地鐵反復開挖導致的新老路面沉降不一致、北站隧道現狀混凝土路面“白”改“黑”的反射裂縫問題。

5結語

使用橡膠瀝青后的北京路路面比普通路面更“黑”,與畫好的交通標線形成鮮明的黑白對比,大大增加了交通標線的可視度,提高了道路的安全性,經昆明市環境監測部門監測北京路的馬路噪音比與之相交的環城路相比噪音低3-6db,筆者在北京路通車后駕車去體驗,行駛過程中能明顯感覺到形成噪音小,車輪與路面之間能達到“無縫銜接”沒有普通瀝青的生硬感,行車舒適,2015年5月1日通車至今路面顏色依然黑,交通標線辨識度依然很高,基本未出現道路橫縫、縱縫、網狀縫等因道路沉降不均勻引起的道路病害。

由于北京路使用橡膠瀝青達到了工程預想的效果,《昆明市城市道路設計指南》中3.5章節3.5.2中明確規定“3.5.2機動車道面層須采用橡膠瀝青改性混凝土,鼓勵采用不低于現行標準的改性瀝青混凝土”建設標準的發布也是對橡膠瀝青的一種十足的肯定

參考資料:

昝衛華,《淺析橡膠瀝青性能與應用》 2012年

城鎮道路路面設計規范》CJJ169-2012

郭兆立譯《橡膠瀝青應用與設計指南》

謝昭彬,陳劍峰,李秋平.橡膠瀝青性能評價指標和影響因素研究

 

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