橡胶粉沥青混凝土在陕西关中环线的应用

橡胶粉沥青混凝土在陕西关中环线的应用

０引言

    橡胶的高子分聚合物具有分子量大、弹性好的特点，废橡胶制成的橡胶粉用于沥青改性，可以降低沥青的温度敏感性，增加沥青的弹性。改性沥青用作铺路材料可以减少路面的裂缝和老化，降低行车噪音，延长路面使用寿命。

    近年来，随着国民经济快速发展，汽车保有量不断提高，轮胎工业进入了一个急速膨胀的增长时期。废旧轮胎属于工业有害固体废弃物，如果采用燃烧的处理方式会产生大量的一氧化碳等有害气体，带来严重的二次污染；大量的废旧轮胎垃圾堆积，不但占用土地资源，而且易发生火灾。日益突出的废旧轮胎环保处理问题，已经引起世界各国的高度重视。

    本着节能环保、创新发展的理念，本文以陕西关中环线项目引进橡胶粉沥青生产设备生产橡胶粉沥青混合料为例，验证其在路面养护中的作用，为今后橡胶粉沥青混凝土的推广应用积累验。

１施工路段路面情况经

    陕西关中环线看k117+200～k119+200段于2004年建成通车，为一级旅游公路。路面结构为：3cm AC-13细粒式上面层+4cm AC-16中粒式下面层+20cm二灰碎石基层+24cm二灰土底基层+天然砂砾路基，路面宽度为16m。

    近几年，由于交通轴载日益增加，路面出现了不同程度的坑槽、车辙、裂缝等病害。经检测，此路段基层强度满足要求。因此，决定在此铺设2km橡胶粉沥青混合料路面试验段。具体的修补方案如下。

    （１）对裂缝路段用沥青胶做灌封处理，然后洒黏层油，铺4cm AC-16橡胶粉沥青混凝土。

   （２）对坑槽、沉陷路段挖除病害进行修补，然后洒黏层油，铺4cm AC-16橡胶粉沥青混凝土。

   （３）对车辙路段进行铣刨，修补整平，然后洒黏层油，铺4cm AC-16橡胶粉沥青混凝土。

２橡胶粉沥青的生产工艺

    橡胶粉沥青的生产工艺分为干拌法和湿拌法。干拌法是指将废胎胶粉与集料拌和后，再喷入沥青拌制，混合料称为橡胶改性沥青混凝土；湿拌法是指先将废胎胶粉和沥青加工形成橡胶沥青后，再与矿料拌和生产橡胶沥青混合料。

    本工程采用湿拌法，具体工艺如下。

    （１）配备专用设备（高速搅拌机和溶胀罐），以利于橡胶粉与沥青的充分融合。每批橡胶粉沥青生产量最小为10t，最大为20t。搅拌罐中设置有加热系统和螺旋搅拌装置。

   （２）搅拌时间为90min。橡胶粉沥青混合物加热到180℃～190℃并溶胀大约60min，再生产橡胶粉沥青混合料。工艺流程如图1所示。

图1 橡胶粉沥青生产工艺

3 生产橡胶粉沥青的原材料

3.1 胶结材料

    本次生产的橡胶粉沥青采用韩国SK90#道路石油基质沥青，技术指标检测结果见表1。

表1 基质沥青技术指标

    采用陕西韩城生产的40目橡胶粉，橡胶粉质量是成品橡胶粉沥青的关键，其技术指标必须符合表2、3的要求。

表2 路用废胎橡胶粉的物理技术指标

    成品橡胶粉沥青物理、化学指标试验结果见表4。结果显示：所选用的韩国SK90＃ 道路石油沥青符合规范技术要求；陕西韩城生产的40目橡胶粉符合技术要求；成品橡胶粉沥青满足技术要求；测得25℃橡胶粉沥青密度为1.060g/cm³。

表3 路用废胎胶粉的化学技术指标

表4 橡胶粉沥青试验结果

3.2 粗集料

    粗集料采用陕西泾阳采石场联合破碎机轧制的石灰石，试验结果见表5。

3.3 细集料

    细集料采用陕西泾阳石灰岩机制砂，试验结果见表６。

表5 粗集料质量技术要求

表6 细集料质量技术要求

3.4 填料

    填料采用陕西泾阳石灰岩经磨细后得到的矿粉，试验结果见表7。

表７ 填料质量技术要求

    试验结果显示，粗集料、细集料和填料的各项指标均符合 《公路沥青路面施工技术规范 》（JTGF40—2004）（以下简称“规范”）的要求。

４橡胶粉沥青混合料试验

    橡胶粉沥青混合料的试验方法和普通沥青混合料基本相同。。

4.1 级配合成比例

    拌和机4#料仓 （11～19mm）、3#料仓（6～11mm）、2#料仓（3～6mm）、1#料仓（0～3mm）和矿粉的合成比例为22∶30∶22∶20∶6。级配合成曲线如图2所示，结果满足要求。

图2 RAC-16沥青混合料合成级配

4.2 

    （１）分别采用4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%五种油石比成型 

Marshall试件。矿料加热温度为180℃～190℃，橡胶粉沥青加热温度为 185℃ ～195℃（比普通沥青混合料加热温度高出15℃～20℃），混合料拌和温度为170℃～175℃，试件击实温度为155℃～165℃，双面各击实75次。经室内试验验证，最终确定最佳油石比为5.9%。

    （２）最佳级配、最佳油石比时，橡胶粉沥青混合料的技术性能试验结果见表8～11。

表８Marshall试验结果

    表8为橡胶粉沥青混合料在最佳油石比 时的Marshall试验结果，可知各指标均符合规范技术要求。

    表9为橡胶粉沥青混合料浸水残留稳定度试验结果，可知残留稳定度符合规范技术要求。

表9 残留稳定度试验结果

    表10为橡胶粉沥青混合料冻融劈裂性能检验结果，可知冻融劈裂性能符合规范技术要求。

    表11为橡胶粉沥青混合料高温稳定性车辙试验结果，可知高温稳定性符合规范技术要求。

表10 冻融劈裂试验结果

    以上试验结果说明橡胶粉沥青混合料比普通沥青混合料具有更好的高温稳定性（抗车辙）、优异的低温性能（抗裂缝）和较好的抗水损坏能力。

表11 高温稳定性车辙试验结果

5 混合料施工及注意事项

    橡胶粉沥青混合料施工过程如下。

   （１）橡胶粉沥青混合料采用与普通改性沥青混合料相同的运输、摊铺和压实工艺。

   （２）摊铺机摊铺速度为3m/min，摊铺温度为160℃，初压温度为155℃，终压温度不低于90℃。

   （３）初压用12t振动双钢轮压路机高频低振碾压2遍；复压用30t胶轮压路机碾压4遍；终压用12t钢轮压路机静压2遍，至无明显轮迹为止。路面温度低于

50℃后方可开放交通。

    橡胶粉沥青混合料施工中应注意以下几点。

   （１）由于橡胶粉沥青混合料黏度非常大，容易出现拖痕，因此摊铺机熨平板的必须调整准确。

   （２）橡胶粉沥青混合料具有一定的弹性，不易压实，所以必须使用大吨位轮胎压路机和高频振动压路机组合碾压。

    （３）橡胶粉沥青混合料运送到现场的温度一般为160℃～170℃，摊铺后温度较高，很容易被压路机带起，被带起的沥青掉在路面上容易形成油 斑。因此，应注意初压粘轮温度的控制，不易过高，并不时用拖把蘸隔离液擦拭轮胎，防止黏轮。

6 结语

   （１）橡胶粉沥青混合料试验段路用性能的测试结果表明，各指标均满足规范的要求。

   （２）经过4年的跟踪、观察及行车检验证明，铺筑后的橡胶粉沥青混合料路面平整、密实，没有发现渗水、裂缝及车辙现象。

   （３）橡胶粉沥青具有独特的性能优势，不但可以全面提高道路的性能与使用寿命，还可节约大量的建设与维护资金。因此，加快研究、消化、吸收和推广橡胶粉沥青技术具有十分重要的现实意义。