成品橡胶沥青AR-SMA13在宁高高速公路中的应用研究

２０１４年２月第２期　城市道桥与防洪　科技研究１４１　的细小突起部分也基本消失。胶粉颗粒的体积通　常膨胀到原来的２～３倍，胶粉溶胀部分恢复了生　胶的性质，表面重新产生粘性，并由原来的紧密结　用时，天然砂用量不宜超过机制砂或石屑的用量。　（３）填料　采用缓凝硅酸盐水泥和石灰石矿粉作为填料，　构转变为相对疏松的絮状结构，胶粉颗粒之间则产　生明显的粘结性。　１．３成品橡胶沥青改性机理　胶粉颗粒经过溶胀反应后均匀悬浮分散在　沥青中，橡胶颗粒间依靠凝胶膜相互连接，从而　在橡胶沥青内部形成了一个粘度很大的半固态　连续相。由溶胀后的胶粉所构成的空间网状结构　磨细天然石灰岩粉末是ＳＭＡ混合料通用的填料。　矿粉必须存放在室内干燥的地方，不成团，且能从　石粉仓自由流出。亲水系数应小于１，与沥青有良　好的粘附性，同时矿粉的细度也应满足要求，小于　０．０７５　ｍｍ的含量应大于７５％。　２．２设计思路　为保证橡胶沥青ＡＲ—ＳＭＡ１３能够形成良好的　体系与吸附沥青一起对沥青的微观流动产生明　显阻尼作用，从而显著提高了橡胶沥青的粘度。　沥青界面性质的变化，导致了沥青性能发生了　显著改变。胶粉与沥青在高温混溶的过程中，颗粒　外围部分发生脱硫、降解反应，降解产物溶于沥青，　改变了沥青的组分比例，通过增加了胶质等成分，　有效提高沥青的低温性能和粘性。此外，胶粉颗粒　中的炭黑、硫、抗氧化剂及抗老化剂等活性物质进　入沥青后，对沥青的温度敏感性、低温性能和耐老　化性能也起到了改善作用『２１。可见，橡胶沥青的改　性是体系结构变化与基质沥青品质变化双重作用　的效果。　１．４成品橡胶沥青加工过程　成品橡胶沥青是将基质沥青快速升温到１９０　ｏＣ　与胶粉在高速高切的环境下预拌（必须在２０　Ｓ内　完成，时间过长会导致沥青老化，时间过短不易使　沥青与胶粉均匀熔胀），将预拌的混合液注入熔胀　反应系统中进行熔胀反应，最后输出成品橡胶沥　青，具体流程见图２。　甲　图２成品橡胶沥青加工流程图　２　ＡＲ—ＳＭＡ１　３混合料综合研究　２．１集料要求　（１）粗集料　粗集料是构成ＳＭＡ混合料的骨架结构的主　体材料，包括经加工（轧碎、筛分）而成的粒径大于　２．３６　ｍｍ的碎石，要求选用质地坚硬、表面粗糙、抗　磨耗、耐磨光、形状接近立方体的破碎石料，以形　成稳固的传力受力骨架。　（２）细集料　细集料是指２．３６　ｍｍ筛孔以下的集料。我国　ＳＭＡ施工指南规定：细集料宜采用专门制砂机生　产的机制砂，且不得含有泥土、杂物。与天然砂混　骨架结构、沥青用量适中、且具有合理的体积、力　学指标以及良好的路用性能【３１。借鉴国外断级配橡　胶沥青混合料和传统ＳＭＡ１３的级配特点，确定　ＡＲ—ＳＭＡ１３配合比的设计思路如下：　（１）选择关键控制筛孔　选择以４．７５　ｍｍ筛孔作为关键控制筛孔，在推　荐的范围内变换３个通过率，并进行相应验证，以　保证粗集料能够形成良好的骨架结构。　（２）调整矿粉用量　橡胶沥青与矿粉作用形成沥青胶浆后，才能更　好的发挥胶结作用。与普通沥青区别的是，橡胶沥　青中的胶粉颗粒能够起到填料的作用，为了避免胶　粉对混合料骨架结构产生干涉作用，应适当减低矿　粉含量。橡胶沥青混合料中石料表面的沥青膜较　厚，如果添加大量的矿粉，会令吸附橡胶沥青导致　石料表面的沥青膜变薄，进而影响混合料的性能。　基于上述原因，对橡胶沥青ＡＲ—ＳＭＡ１３级配组　成中矿粉含量应进行适当调整。　（３）不添加纤维　橡胶沥青本身的粘度很大，添加纤维会导致混　合料的流动性变差，严重影响施工和易性。　橡胶沥青混合料通过采用高油石比，并不会发　生沥青析漏现象。因此，橡胶沥青ＡＲ—ＳＭＡ不添加　纤维稳定剂ｆ４１　（４）级配设计及油石比确定　综合以上ＡＲ—ＳＭＡ１３的配合比设计特有控制　要点，参考传统ＳＭＡ级配设计及油石比方法，对　ＡＲ—ＳＭＡ１３混合料进行级配设计及最近油石比的　确定。　２．３配合比设计结果　在改性沥青ＳＭＡ一１３配合比设计基础上，将改　性沥青换为成品橡胶沥青，不添加木质素纤维和　沥青抗剥落剂，外掺２％水泥，进行马歇尔空隙率、　最佳油石比、各项性能验证。选定级配比例１＃：　２栉：３＃：矿粉＝３５．０：３８．０：１８．０：９．０，油石比为　６．３％，见表２。　２．４　ＡＲ—ＳＭＡ１３路用性能　对于同种ＳＭＡ１３级配，分别采用成品橡胶沥　１４２科技研究　表２　ＡＲ－ＳＭＡ１３配合比设计结果　城市道桥与防洪　２０１４年２月第２期　在现场施工过程中要严格控制压路机的碾压　０．０７５　各级主要控制筛孔累计通过率，％　１６　ｌ３．２　９．５　４．７５　２．３６　合成级配　油石比　１００　９５　６５　２７　１９　８　６＿３％　青和ＳＢＳ改性沥青作为胶结料，进行室内性能试　验，以评价两种改性沥青对于混合料性能改善情　况，试验结果见表３。　表３两种混合料性能试验对照表　变数，尤其是开始阶段钢轮压路机的碾压，经现场　试验段实践证明，橡胶沥青混合料较改性沥青混　合料易碾压。如果开始阶段碾压次数过多会导致　表面形成“糊面”现象，经过车辆反复碾压极易形　成车辙，拥抱等路面病害，故在橡胶沥青ＳＭＡ一１３　混合料施工过程中要严格控制碾压遍数数。建议　初压采用２台戴纳帕克钢轮压路机前静后振各１　遍，共初压２遍；复压采用２台钢轮压路机前振后　振各压２遍（循环套压），共复压４遍；终压采用１　台宝马钢轮压路机１－２遍静压，确保无轮迹。　３结论　（１）从成品橡胶沥青的配制及改性原理角度研　究分析表明，橡胶粉颗粒经过溶胀反应后，能够与　由室内性能数据可见，两种胶结料条件下，混　吸附沥青一起对沥青的微观流动产生明显阻尼作　用，从而显著提高了沥青的粘度。　（２）ＡＲ—ＳＭＡ１３高温、水稳性能相对于传统　合料各项性能均较接近。相对于改性沥青　ＳＭＡ一１３，成品橡胶沥青ＳＭＡ一１３的低温抗裂性能　优势较为明显。　考虑工程造价ＡＲ—ＳＭＡ１３较ＳＢＳ改性和　ＳＭＡ１３降低约３０％，同时ＡＲ—ＳＭＡ１３对于废旧轮　胎橡胶的利用也是ＳＢＳ改性和ＳＭＡ１３无法做到　的。因此无论从经济效益或者社会效益出发，　ＡＲ—ＳＭＡ１３均应较ＳＢＳ改性和ＳＭＡ１３优先考虑。　２．５　ＡＲ—ＳＭＡ１３施工控制要点　本工程成品橡胶沥青ＳＭＡ一１３施工采用与改　性沥青ＳＭＡ一１３相同的施工方法，在铺设之前原路　面保持洁净、干燥，并喷洒规定用量的乳化沥青粘　层油。运输过程中运料车用篷布覆盖，减少混合料　在运输过程中温度的散失。　ＳＢＳ改性ＳＭＡ１３差不多，而低温性能和经济效益　方面，ＡＲ—ＳＭＡ１３具有明显优势。　（３）成品橡胶沥青作为节能、环保材料应用于　路面材料中在宁高改造工程得到了成功的应用，　可供类似工程参考。　参考文献　【１】ＡＳＴＭ　Ｄ６１４４－－－－９７．Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ａｓｐｈａｌｔ　Ｒｕｂｂｅｒ　Ｂｉｎｄｅｒ　【Ｚ】．１９９８．　【２］张文武．废胎胶粉改性沥青机理研究【Ｄ】．重庆：重庆交通大学，　２ｏｏ９．　【３］ＪｒｒＪ　Ｆ４１—２ｏ０８，公路沥青路面再生技术规范ｉｓ］．２００８．　【４］武立超．橡胶沥青在ＳＭＡ中的应用【Ｄ】．重庆：重庆交通大学，　２Ｏｏ９．　（上接第１３９页）　表５路面各结构层动态回弹模量计算结果　注：表中水稳基层、二灰碎石底基层和土基的回弹模量、沥青混合料的泊松比根据Ｍ－Ｅ设计指南推荐的典型值确定。