南非橡胶沥青路面技术的实际应用

周广洲 黄智军

摘要:橡胶沥青技术是沥青改性技术的一种,是典型的绿色环保项目。文章通过试验研究,进一步论证了该技术在沥青路面中应用的可行性和充分性。橡胶沥青试验路的铺筑,进一步论证了废胎胶粉在沥青路面中应用的可行性和充分性。使用橡胶沥青混凝土作为沥青路面的抗滑表层,可以有效降低汽车的行车噪音,对减少城市的噪音污染有着更为深远的意义。

关键词:橡胶沥青;路面技术;级配;施工;试验路

中图分类号:U416文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)20-0152-03

一、试验路概况

路面结构为4cm细粒式橡胶沥青混凝土(AC-13)+4cm中粒式橡胶沥青混凝土(AC-16)+30cm二灰稳定碎石基层+15cm二灰稳定碎石底基层。其中AC-16橡胶沥青混凝土采用密级配沥青混合料,AC-13橡胶沥青混凝土分别采用密级配沥青混合料和开级配沥青混合料,各铺筑1公里。

二、南非蓝派橡胶沥青路用性能的试验研究

(一)橡胶沥青结合料性能研究

针对橡胶沥青,目前国内技术标准体系中尚无专用标准。世界许多国家(如南非、美国)都制定了针对橡胶沥青的技术标准,各国技术标准不尽相同,试验和评价方法也不一样,在应用中只能作为参考。橡胶沥青由南非蓝派筑路技术开发有限公司生产,经测试,试验结果见表1:

由表1可知,该橡胶沥青的各项技术指标符合要求。

(二)橡胶沥青混合料性能研究

为验证南非橡胶沥青的路用性能,对橡胶沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及开级配橡胶沥青混合料的抗飞散性能和抗析漏性能进行试验,研究其性能满足规范和指南的要求,从而初步论证了其可行性。为进一步检验其实际使用性能,通过铺筑试验路来直观检验。

三、试验路铺筑

(一)目标配合比设计

在试验路的沥青混合料配合比设计中,共有AC-16C、AC-13C和开级配-13三种沥青混合料,针对密级配和开级配的不同性能特点和不同设计方法,对三种沥青混合料分别进行了材料设计。

对密级配沥青混合料,主要以间断级配、骨架结构为原则,通过优化矿料级配,来提高混合料的性能。设计方法采用国内通用的马歇尔设计方法,技术标准同《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)。

开级配沥青混合料,作为一种空隙结构,设计空隙率一般在18%~25%。在设计方法上借鉴了南非的设计经验。

1.原材料性能测试。

2.目标配合比设计曲线。

3.目标配合比设计验证。

由上表数据可见,两种密级配橡胶沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂残留强度比均符合规范要求,开级配-13的动稳定度、飞散损失和析漏损失均满足规范要求,说明设计是合理的。

4.目标配合比设计结果。

(二)生产配合比设计

在上述目标配合比的基础上,进行了生产配合比设计。

经配合比设计检验,混合料各项技术指标均满足规范要求。

(三)橡胶沥青混合料生产、运输

1.生产工艺。基质沥青采用滨州90号沥青,加热到一定温度后,加入添加剂,并搅拌均匀,同时继续加热。当掺入添加剂的基质沥青加热到200℃～210℃后,泵入拌合装置,同时按比例加入合格橡胶粉并在高温下继续拌合,直到拌合均匀。将拌合均匀的沥青橡胶输送入反应装置中进行充分反应后生产出性能可靠的沥青橡胶结合料,同时为保证沥青橡胶结合料与集料的充分拌合,需将沥青橡胶继续加热到195℃～200℃。将加热后的沥青橡胶结合料输送到普通沥青拌合站的拌合设备中与集料充分拌合(拌合时间约为60s)生成沥青橡胶混合料。

2.运输。采用自卸式卡车运输,车顶加盖苫布。

(四)橡胶沥青混合料摊铺

橡胶沥青混合料的摊铺使用常规沥青混凝土摊铺设备进行摊铺。

1.地表温度要求。由于橡胶沥青粘度高,如果地表温度较低,摊铺后的混合料温度损失很大,一般应大于15℃。

2.摊铺的温度控制。橡胶沥青砼的拌合温度为190℃～200℃,到场温度经测为185℃～195℃,摊铺机的入料温度为180℃～190℃,摊铺后的温度为175℃～185℃,根据《北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南》的要求,摊铺温度不低于172℃,实际摊铺温度控制工作满足要求。

3.摊铺速度控制。摊铺机经预热后进行正式摊铺,采用慢起步,均加速的方式,起步阶段采用1m/min的速度进行摊铺,当摊铺机稳定、摊铺长度达20米后,再逐渐加速至3m/min,并保持这一速度进行均速摊铺。

4.松铺系数的确定。确定密级配AC-16松铺系数为1.18,密级配AC-13为1.14,开级配-13为1.20。

(五)碾压

对于密级配橡胶沥青混凝土,初压:采用钢轮压路机静压1遍,挂振碾压2～3遍,温度控制在140℃左右,压路机应紧跟摊铺机;复压:采用振动压路机综合碾压6遍左右,碾压温度须在120℃以上;终压:复压完成后立即进行终压,采用压路机静压2遍。

对于开级配橡胶沥青混凝土,为保证路面压实度,同时保护混合料中的开口空隙,在碾压过程中压路机不启振,碾压遍数同密级配混合料基本相同。

与传统沥青混合料相比,橡胶沥青高温粘度明显高于普通沥青,所以橡胶沥青的高温压实不存在问题,并且有利于提高路面压实度。

(六)试验路检测

检测结果如下:

1.密实度:密级配AC-16平均为97.7%;密级配AC-13平均为98.2%;开级配-13平均为99.3%,均满足规范要求。

2.平整度(面层):平均值1.04,满足规范要求。

3.透水性:密级配橡胶沥青路面几乎不透水,开级配路面透水性良好,为1.3～1.8e/s。

4.抗滑性能:开级配橡胶沥青混凝土路面抗滑性能指标,构造深度TD(mm)2.13;摆值(BPN)56.3;密级配橡胶沥青混凝土路面抗滑性能指标,构造深度TD(mm)1.07;摆值(BPN)48.7。从表中数据可看出,橡胶沥青混凝土路面具有较大的构造深度、摩擦系数,路面抗滑性能良好。

5.降噪效果。降低噪声水平约4dB(A),降噪效果明显。

四、结论

1.橡胶沥青试验路的铺筑,进一步论证了废胎胶粉在沥青路面中应用的可行性和充分性。将废胎胶粉变废为宝,用于沥青混合料中,可以改善沥青路面的使用性能,降低路面的造价,延长路面的使用性能。这对于道路车辙病害和水损坏比较普遍的现象有着特殊的意义。在这方面,南非的设计理论和技术,值得我们借鉴。

2.使用橡胶沥青混凝土作为沥青路面的抗滑表层,可以有效降低汽车的行车噪音,对减少城市的噪音污染有着更为深远的意义。

3.为保证开级配沥青路面的空隙率,真正发挥开级配沥青混合料降噪及安全性能,应有相配套的养护技术作支撑。