橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法

橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法

《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》是湖南路橋建設集團公司、新疆交通建設(集團)有限責任公司完成的建築類施工工法,完成人是羅振宇、彭益民、向良、沈金生、李茂文、熊剛。該工法適用於橡膠瀝青及膠粉雙複合改性瀝青混合料適用各等級公路新建和改建工程,尤其適合複合式路面表面層。

《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》主要的工法特點是:具有良好的降噪性能、減薄路面厚度的作用、抗車轍性能、承受重載性能及抗疲勞性能。

2011年9月30日,《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

  • 中文名:橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法
  • 工法編號:GJEJGF192-2010
  • 完成單位:湖南路橋建設集團公司、新疆交通建設(集團)有限責任公司
  • 主要完成人:羅振宇、彭益民、向良、沈金生、李茂文、熊剛
  • 審批單位中華人民共和國住房和城鄉建設部
  • 主要榮譽:國家二級工法(2009-2010年度)
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,

形成原因

橡膠瀝青和膠粉雙複合(Domix)改性瀝青混凝土路面的施工技術,是在《湖南公路路面典型結構及修築技術》課題組、常吉高速公路建設開發有限公司、衡炎高速公路建設開發有限公司、湖南路橋建設集團公司等單位多年研究成果和工程施工經驗的基礎上總結出來的。作為一種環保、科技的新型路面結構形式。橡膠瀝青路面是中國學者的研究熱點,也是國家高等級公路路面的發展方向。
廢輪胎粉在瀝青混合料中的套用,在國際上已有比較悠久的歷史。在中國,1999年交通部公路科學研究所首次將橡膠瀝青用於馬房大橋,2001年交通部“廢舊橡膠瀝青用於築路的技術研究”項目在全國各地進行了試驗與套用。課題組首先解決了橡膠瀝青黏度穩定性及施工可行性;在理論配合比設計階段提出了從級配曲線最佳化方面下手,經過論證,決定以4.75米為斷點(通過量控制在32%±2)的骨架密實型級配曲線,曲線範圍接近MA曲線結構形式,經過目標配合比設計,並根據目標油石比進行馬歇爾試驗、水穩定性、高溫穩定性和低溫性能等試驗,均能滿足設計及規範的要求,達到了課題組論證方案的目標要求,施工成型後的現場路面車轍樣品,車轍次數可達5000~6000次,上面層添加了Domix(德國多米克斯)後,現場芯樣車轍樣品,車轍次數可達12000次,超過了傳統SBS改性瀝青混凝土和SMA瀝青混凝土的路用性能,完全滿足高速公路重載交通的需求,可以延長路面的使用壽命。攤鋪時黏度大、離析小,表面顆粒分布均勻美觀,施工過程中解決了橡膠瀝青路面施工時難以壓實的難題。成型後的路面具有表面美觀、粗糙密實、防滲水能力強,表面構造深度大,行車安全舒適,噪聲小;高溫抗車轍、低溫抗裂、抗疲勞、抗老化性能強等特點。該技術可以減少廢舊輪胎對環境的污染,促進可持續發展、可循環資源的再生利用。橡膠瀝青的價格優勢,可以降低路面成本投人。通過常吉試驗路及衡炎路面的大面積施工,公司在施工橡膠瀝青混合料路面方面積累了豐富的經驗。課題取得的成果,並編制了《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》。

工法特點

《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》的工法特點是:
一、橡膠瀝青中的廢膠粉主要是以顆粒狀在瀝青中存在,因而瀝青混合料礦料組成設計必須充分考慮膠粉的存在,採用骨架嵌擠型間斷級配。
二、橡膠粉摻加到瀝青中以後導致瀝青黏度、彈性增大,施工時溫度必須提高,混合料必須在高溫時緊跟碾壓。
三、橡膠瀝青混凝土路面在承載力和抗反射裂縫都有優勢,可以減薄瀝青面層厚度30%~70%。節約路面材料的用量,減小工程的成本投入。
四、由於膠粉與Domix不但具有對瀝青的改性作用,顆粒在瀝青混合料中以天然形式存在,正是在這種雙重作用下,瀝青混合料穩定度增加。
五、具有良好的降噪性能、減薄路面厚度的作用、抗車轍性能、承受重載性能及抗疲勞性能。

操作原理

適用範圍

《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》適用各等級公路新建和改建工程,尤其適合複合式路面表面層;該工法橡膠瀝青為濕法生產,因而瀝青混合料適用於瀝青路面各結構層次。

工藝原理

《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》的工藝原理敘述如下:
一、橡膠瀝青混合料的生產工藝與SBS瀝青基本相同,由於橡膠瀝青黏度大,拌合時間要適當延長,拌合的溫度要高約10攝氏度。
二、膠粉雙複合改性瀝青混合料的製作工藝是:Domix與粗骨料一同進入拌鍋,乾拌約25秒,在熱能和機械力的不斷作用下,固態的Domix顆粒經熔化後形成的膠狀物均勻地裹覆在骨料表面,隨即加入礦粉、水泥及橡膠瀝青等其他添加劑拌制而成。這種混合料不但提高了混合料的抗車轍性能,而且抗疲勞、低溫抗裂性能都有更進一步的提高。

施工工藝

  • 工藝流程
《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》的施工工藝流程如下圖。
橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法
橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料施工工藝流程
  • 操作要點
《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》的操作要點如下:
一、橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料配合比設計
橡膠瀝青配合比設計遵循理論配合比設計、目標配合比設計、生產配合比設計及試拌合試驗路驗證四個階段。
1、理論配合比設計
理論配合比設計前應根據項目所在地的氣候、交通等級、地方材料的特點,初步確定馬歇爾體積指標,高溫性能、低溫性能、水穩定性指標。根據骨架嵌擠型密實級配,初步確定級配範圍。主要工作如下:
(1)根據施工條件選擇拌合生產工藝,初步確定橡膠粉的摻量。
(2)檢驗輪胎粉的質量,並進行密度試驗。
(3)進行碎石材料的篩分、表觀密度、毛體積密度等試驗。
(4)橡膠粉與基質瀝青的配比試驗,檢測軟化點、延度、針入度、黏度、繪製峰值曲線等,確定橡膠粉摻量。
(5)按照初步確定的級配範圍,調整碎石的比例,使合成級配曲線處於上、中、下限,篩出4.75米以上碎石,分別進行搗實並檢測搗實密度,並計算出是否為骨架密實型級配,否則進行相應調整。建議橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料工程設計級配範圍如下圖。
橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法
建議橡膠瀝青混合料工程設計級配範圍
(6)橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料設計方法宜採用馬歇爾擊實試驗方法,試件尺寸為Φ101.6毫米×63.5毫米,擊實次數為雙面100次。在有條件時也可採用旋轉壓實的試驗方法。
(7)橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青馬歇爾擊實試驗的技術指標要求見下表1~下表4。
表1 橡膠瀝青混合料馬歇爾試驗技術指標
項目
技術指標
馬歇爾擊實次數(次)
100
試件尺寸(毫米)
Φ101.6毫米×63.5毫米
穩定度MS(千牛)不小於
8
流值FL(0.1毫米)
15~40
設計空隙率(%)
3~5
有效瀝青飽和度(%)
70~80
礦料間隙率
骨料公稱最大粒徑
19
16
13.2
VMA不小於(%)
14
15
16
表2 橡膠瀝青混合料高溫性能要求
交通量等級
層位
橡膠瀝青
膠粉雙複合改性瀝青
上面層
中面層
上面層
中面層
輕交通
動穩定度(次/毫米)
2000
1200
/
/
相對變形(%)
15
15
/
/
中等交通
動穩定度(次/毫米)
2500
1500
/
/
相對變形(%)
10
10
/
/
重載交通
動穩定度(次/毫米)
3000
2000
6000
5000
相對變形(%)
5
10
3
5
特重交通
動穩定度(次/毫米)
4000
2500
8000
6000
相對變形(%)
3
5
1
3
表3 瀝青混合料水穩定性檢驗技術要求
氣候條件和指標
相應於下列氣候分區的技術要求(%)
年降雨量(毫米)及氣候分區
>1000
500-1000
250-500
<250
潮濕區
濕潤區
半乾區
千旱區
T0709
浸水馬歇爾試驗殘留穩定度(%),不小於
指標
85
80
T0729
凍融劈裂強度比值(%),不小於
指標
80
75
表4 瀝青混合料低溫彎曲試驗破壞應變技術要求
氣候條件與技術指標
相應於下列氣候分區所要求的破壞應變(με)
年極端最低氣溫(攝氏度)
<-37.0
-21.5~37.0
-9.0~-21.5
>-9.0
氣候分區
冬嚴寒區
冬寒區
冬冷區
冬溫區
指標
3000
2800
2500
(8)按照確定的級配範圍進行馬歇爾試驗,及相關力學試驗,檢驗體積及力學指標值,應滿足工程設計要求,孔隙率是一個關鍵性指標,達不到就必須進行相應調整。
2、目標配合比設計
按照《公路瀝青路面施工技術規範》JTG F40-2004和《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》JTJ 052-2000要求,進行目標配合比設計,計算馬歇爾體積指標,力學指標,確定目標油石比。
3、生產配合比設計
(1)橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料生產配合比設計的目的是確定拌合樓熱料倉(不宜小於4個)的粒組範圍和比例,以及混合料的生產油石比。
(2)瀝青拌合樓必須用電子計算機計量的間隙式拌合樓,且性能不能低於瑪璉尼3000型。
(3)取熱料倉碎石進行生產配比試驗時,拌合樓上料時間不能低於5分鐘,總重量不能低於10噸,單個倉總重量不能低於2噸。
(4)按規定方法在熱料倉取樣用水洗篩法測試各熱料倉的骨料通過率,根據各個熱料倉礦料的篩分結果,進行級配設計,使合成級配儘量接近目標配合比設計的範圍。
(5)取目標配合比設計的最佳瀝青用量OAC、OAC±0.3%三個瀝青用量進行馬歇爾試驗和試拌,通過室內試驗及從拌合機取樣試驗綜合確定生產配合比的最佳瀝青用量,確定的最佳瀝青用量與目標配合比設計得出的目標油石比結果的差值不宜大於0.1%。橡膠瀝青混凝土的油石比應包括基質瀝青油石比和橡膠改性瀝青油石比。二者關係為:
註:
為橡膠瀝青中膠粉百分含量(外摻)。
(6)以生產配合比得出的各種骨料的比例用量確定每個熱料倉的礦料質量(輸入計算機),供拌合機控制室使用。同時選擇適宜的篩孔尺寸和安裝角度,儘量使各熱料倉的供料大體平衡。
(7)橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料的二次標定,生產配合比設計階段應對燃燒法和拌合樓的噴油精度進行標定。
4、試拌及試驗路驗證
(1)按生產配合比確定的各熱料倉骨料的比例及設定油石比進行試拌、鋪築試驗路段。
(2)鋪築試驗路的同時,從攤鋪現場取樣,用真空法試驗檢測瀝青混合料的最大理論相對密度,並從路上鑽取芯樣用表乾法測定瀝青混合料的毛體積密度,進行壓實度、空隙率及其他體積指標的計算,檢驗各項指標是否符合該工法的要求。
(3)在試驗路現場取樣進行如下技術指標的檢測:
①按試驗路現場鑽芯取樣檢測混合料的毛體積密度。
②試驗路現場切割車轍芯樣,檢測混凝土的動穩定次數。
③現場取樣得出的技術指標必須符合本規範的要求,否則須檢查施工工藝過程中的原因,或調整配合比設計,直至符合要求後才能正式攤鋪混合料。
二、橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料拌合
1、瀝青混合料必須採用間隙式拌合樓進行拌制,拌合過程中逐盤採集並列印各個感測器測定的材料用量和瀝青混合料拌合量、拌合溫度等參數。
2、拌合樓的礦粉倉應配備振動裝置以防止礦粉起拱,添加水泥、消石灰等外摻劑時,宜適當增加粉料倉。
3、混合料拌合時間根據具體情況經試拌確定,以橡膠瀝青均勻裹覆骨料為度。間隙式拌合樓的生產每盤料的生產周期不宜少於50秒。膠粉雙複合改性瀝青混合料在骨料乾拌時,Domix與骨料同步加入到拌鍋中去進行乾拌,乾拌時間不得少於25秒。
4、瀝青混合料的生產溫度應符合下表的要求。每天生產開始幾盤骨料應提高加熱溫度,並乾拌幾鍋骨料廢棄,測定骨料溫度,直到符合要求為止,才可進行正式橡膠瀝青混合料的拌合。
橡膠瀝青混合料的拌合溫度參數
施工工序
溫度(攝氏度)
膠粉改性瀝青加熱溫度
175~185
礦料加熱溫度(間歇式拌合機)
195~210
瀝青混合料出料溫度
175~185
瀝青混合料儲料倉儲存溫度
儲料過程中溫度降低不超過5攝氏度
瀝青混合料廢棄溫度
>195
運輸到現場溫度
不低於175
5、在大面積施工時,應事先計算出橡膠瀝青的用量,通知橡膠瀝青生產車間進行生產,並配合好拌合時間。
6、拌合過程中,操作人員要時刻注意操作界面上溫度感測器的溫度是否正常,料位、粉螺旋、油泵是否正常。
三、橡膠瀝青混合料的運輸
1、採用載重25噸以上的自卸汽車運送瀝青混合料至攤鋪現場,料車車廂必須能良好的保溫。每次運料前後必須清掃乾淨,在車廂板上塗一薄層防止瀝青粘結的洗衣粉水之類的隔離劑,但不得有過多的余液積聚在車廂底部。
2、如施工現場有封層的,禁止掉頭和急剎車,以免損壞封層的結構,應在開口處勻速倒車進入施工現場,並按順序靠右排隊等候。
3、運送至施工現場後,現場檢測員檢測料車中瀝青混合料的溫度是否符合要求,不符合要求的堅決廢棄。
4、為了避免由於向現場供料不足而造成攤鋪機停工,拌合樓成品儲料倉應儲存有足夠的混合料。施工中在攤鋪機前常保持有4~5車瀝青混合料待卸,以保證連續勻速的攤鋪。
四、橡膠瀝青混合料的攤鋪
1、在攤鋪機正式攤鋪前應先檢查攤鋪機各部件是否齊全,工作狀態是否良好,並加滿燃料。開機預熱,調整攤鋪機就位,對攤鋪機熨平板進行預熱,溫度不宜低於100攝氏度。預熱後,把熨平板放置在與松鋪厚度等厚的墊塊上,墊塊要有足夠的寬度。
2、卸料,攤鋪現場設專人指揮運料車及時後退到攤鋪機前,卸料時運料車緩慢後退至攤鋪機前10~30c處停住並掛空擋,開始起斗卸料。卸料要緩慢,以免瀝青混合料溢出受料斗。
3、受料完畢後,螺旋布料器在攤鋪機全寬範圍內布料,布料的料位應在布料螺旋2/3略高處,調整均勻。
4、攤鋪機起步,起步應平緩,速度應控制在1米/分鐘,並注意觀察攤鋪後混合料表面狀況,並時刻檢測松鋪厚度,待前進6~8米穩定後,按正常速度攤鋪。
5、使兩側板翻起後在攤鋪機受料斗中的離析料尚未被刮板颳走前,新料就開始卸到受料斗中。安排專業質檢員對到達現場的每車混合料進行溫度檢測,溫度不合要求的混合料不得鋪築。
6、攤鋪機保持勻速行駛,且攤鋪速度根據拌合能力、攤鋪厚度、攤鋪寬度等因素確定。攤鋪速度宜為2~3米/分鐘。調整振搗梁的振頻振幅使攤鋪層的預壓實度達到80%以上,以高頻低幅為宜,根據試驗路現場調整。
7、每天施工開始階段宜採用較高溫度的混合料。地表溫度不得低於15攝氏度。攤鋪溫度應符合下表的要求。
橡膠瀝青混合料攤鋪、碾壓工藝參數
運輸到現場溫度(攝氏度)
不低於180
攤鋪溫度(攝氏度)
175,不超過185
碾壓溫度(攝氏度)及遍數
初壓
13噸鋼輪壓路機(1~2遍)
靜壓2.0~3.0
170~180
復壓
13噸鋼輪壓路機(5~6遍)
振動3.0~5.0
155~170
終壓
11噸鋼輪壓路機(1~2遍)
靜壓3.0~6.0
115~130
開放交通溫度(攝氏度)
路面冷卻至常溫後
8、瀝青混合料攤鋪過程中跟蹤檢測寬度、松鋪厚度、平整度、路拱及溫度,隨時檢查混合料表面是否均勻等,以便及時進行調整。
9、在每次攤鋪機攤鋪完一個作業周期時,攤鋪斗內最後少量的冷料應棄掉不宜再攤鋪,以免造成收尾路面的離析及壓實度達不到要求。
五、橡膠瀝青混凝土的壓實工藝
1、碾壓溫度:因橡膠瀝青的黏度大,膠粉雙複合改性瀝青在高溫骨料加入Domix乾拌後,複合的瀝青膠漿黏度更大。黏度越大,碾壓溫度越高。橡膠瀝青混合料壓實的關鍵是在高溫狀態下緊跟碾壓。初壓溫度不宜低於165攝氏度,復壓溫度不宜低於150攝氏度,終壓的結束溫度不宜低於115攝氏度。
2、初壓:碾壓時雙鋼輪壓路機驅動輪在前,勻速前進,後退時沿前進碾壓時的輪跡行駛並可振動碾壓。初壓使混合料得到初步穩定,不得產生推移、發裂。初壓後對平整度、路拱予以適當修正。
3、復壓:復壓是使混合料密實、穩定、成型的階段,在較高的溫度下緊跟初壓進行。當施工較厚的結構層時,輪胎壓路機進行碾壓;當施工較薄的結構層時,故在確保壓實度的前提下,可用雙鋼輪振動壓路機進行復壓。
4、終壓:採用雙鋼輪壓路機靜壓,並緊接在復壓後進行,以消除輪跡,提高平整度。
5、壓實方式:壓路機應從外側向中心碾壓,在超高路段則由低向高處碾壓,在坡道上應將驅動輪從低處向高處碾壓,最後碾壓路中心部分。相鄰碾壓帶重疊寬度對於膠輪壓路機相鄰碾壓帶應重疊1/3~1/2輪寬,對於雙鋼輪壓路機重疊10~20厘米。當邊緣有擋板、路緣石、路肩等支擋時,應緊靠支擋碾壓。當邊緣無支擋時,用耙子將邊緣的混合料稍稍耙高,然後將壓路機的外側輪伸出邊緣10厘米以上碾壓。
六、橡膠瀝青混凝土路面施工接縫處理
1、路面的施工接縫必須緊密,連線平順,不得有明顯的接縫離析與錯台現象。
2、上、下層的縱縫均應錯開150毫米(熱接縫)或300~400毫米(冷接縫)以上。相鄰兩幅及上下層的橫向接縫均應錯位1米以上。
3、混合料攤鋪壓實結束後,應在24小時後或路面溫度低於50攝氏度後方可開放交通。

材料設備

《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》所用的材料及設備明細如下:
一、廢輪胎膠粉的儲存
1、應儲存在通風、乾燥的倉庫中,並採取有效的防淋、防潮措施以及消防措施。
2、膠粉儲存時間一般不超過180天。膠粉改性瀝青的黏度指標不但對主要性能的影響很大,而且對整個施工過程中有效控制施工溫度有著重要的意義。
3、橡膠瀝青所用的廢輪胎粉及橡膠瀝青的技術指標必須符合下列技術指標(下表1、下表2)。
表1 路用膠粉的物理指標
項目
相對密度
水分
金屬含量
纖維含量
單位
/
%
%
%
技術指標
1.10~1.30
<1
<0.01
<1
表2 路用膠粉的化學技術指標
檢測項目
灰分(%)
天然橡膠含量(%)
丙酮抽出物(%)
碳黑含量(%)
橡膠烴含量(%)
技術標準
≤8
≥30
≤22
≥28
≥42
試驗方法
GB 4498
/
《橡膠中溶劑抽出物的測定》GB/T 3516
《橡膠及橡膠製品組分含量的測定熱重分析法》GB/T 14837
《橡膠及橡膠製品組分含量的測定熱重分析法》GB/T 14837
二、道路石油瀝青
橡膠瀝青所用道路石油瀝青宜選擇A-70、A-90道路石油瀝青。瀝青必須按品種、標號分開存放。除長期不使用的瀝青可放在自然溫度下儲存外,瀝青在儲油罐中的儲存溫度視儲存時間長短而定,不宜低於130攝氏度,不得高於150攝氏度。技術指標要符合《公路瀝青路面施工技術規範》JTG F40-2004技術要求。
三、橡膠瀝青
1、橡膠瀝青(膠粉占瀝青重量的20%)。改性劑、穩定劑、活化劑及其他添加劑。膠粉加工設備中的基質瀝青、膠粉的稱重必須是電子計算機控制,稱重感測器要符合計量標準。為保證質量,應採用現場連續生產的橡膠瀝青設備,最好是現做現用,儘量減少儲存時間。所有的技術指標中,最重要的指標是布洛克菲爾德黏度,必須保證在2~5皮秒範圍內,嚴格控制膠粉的脫硫速度來減緩粘度的衰減。在施工過程中應定期取樣檢驗產品質量,發現離析及技術指標不符合技術要求的橡膠瀝青不得使用。見下表。
橡膠瀝青的技術標準
項目
寒區
溫區
熱區
適宜的基質瀝青
110號、90號
90號、70號
70號、50號
180度旋轉黏度(帕·秒)
1.0~3.0
1.5~4.0
2.0~5.0
25攝氏度針入度(0.1毫米)
70~100
50~80
40~70
軟化點(攝氏度)
>47
>56
>63
彈性恢復(%)
>50
>55
>60
5攝氏度延度(厘米)
>15
>10
>5
薄膜烘箱老化後
質量損失(%)
<0.6
<0.4
<0.2
25攝氏度針入度比(%)
>80
>80
>80
5攝氏度延度比(%)
>400
>40
>40
2、橡膠瀝青的基質瀝青應與膠粉有良好的配伍性,質量應符合《公路瀝青路面施工技術規範》JGF 40-2004中道路石油瀝青的技術要求。供應商在提供橡膠瀝青的質量報告時,應提供基質瀝青的質量檢驗報告和瀝青樣品。
3、橡膠瀝青的現場改性應採取穩定技術措施,添加穩定劑、活化劑,在膠粉改性瀝青製作後,在儲罐中應保持不間斷的攪拌或泵送循環,保證使用前沒有離析。並隨時對技術性能的穩定性進行檢測。
4、當膠粉與Domix進行複合改性時,Domix必須用乾法進行改性,即骨料通過乾燥筒在190~210攝氏度加入至拌鍋時,應同步將Domix用風動機械自動稱重加入拌合鍋機械攪拌25秒,再加入礦粉、膠粉改性瀝青後,再進行濕拌35秒即可。
5、膠粉改性瀝青的黏度指標不但對其主要性能的影響很大,而且對整個施工過程中有效的控制施工溫度有著重要的意義,所以要使用手持式旋轉黏度計周期性的對膠粉改性瀝青在180攝氏度的旋轉黏度進行檢測,為了及時指導每道工藝的施工溫度,有必要繪製出溫度一黏度曲線。
四、Domix
Domix技術要求必須符合下表要求。
Domix技術標準
序號
檢驗項目
單位
技術要求
1
密度
克/立方厘米
0.92-1.10
2
拉伸強度
兆帕
≥12
3
拉伸斷裂伸長率
%
≥8
4
拉伸彈性模量
兆帕
≥650
5
熔體流動速率(190攝氏度,5千克)
克/10分鐘
≥10
6
熔融峰溫1
攝氏度
≥120
7
熔融峰溫2
攝氏度
≤170
五、礦料
施工使用的碎石、機制砂、水泥、礦粉等材料必須符合《公路瀝青路面施工技術規範》JTG F40-2004和設計檔案的要求。
六、橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青生產、施工的基本設備(下表)。
施工設備配置表
序號
機械類別
型號
數量
備註
1
間歇式瀝青拌合站(套)
300噸以上
1
根據工程任務大小配置
2
攤鋪機(台)
ABG423以上
2
根據攤鋪面寬度配置
3
雙鋼輪雙振動壓路機(台)
11噸以上
3
/
4
膠輪壓路機
26~30噸
2
/
5
自卸汽車(輛)
25噸
15-20
/
6
裝載機(台)
ZL-50
4
/
7
灑水車(輛)
8噸
3
/
七、試驗檢測設備
除橡膠瀝青黏度檢測需使用手持式布氏旋轉黏度儀外,其餘設備均與改性瀝青檢測設備相同。

質量控制

《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》的質量控制要求如下:
一、該工法執行的技術規範
《公路工程質量檢驗評定標準》第一冊土建工程JTGF 80/1-2004;《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》JTJ 052-2000;《公路瀝青路面施工技術規範》JTG F40-2004;《公路工程集料試驗規程》JTG E 42-2005;《公路路基路面現場測試規程》JTG E 60-2008;《公路瀝青路面養護技術規範》JTJ 073.2-2001。
二、施工前的材料與設備檢查
1、施工前必須檢查各種材料的來源和質量。對經招標程式購進的瀝青、骨料等重要材料,供貨單位必須提交最新檢測的正式試驗報告。對首次使用的集料,應檢查生產單位的生產條件、加工機械、覆蓋層的清理情況。所有材料都應按規定取樣檢測,經質量認可後方可訂貨。
2、必須對材料的存放場地、防雨和排水措施進行確認,不符合該工法要求的材料不得進場。進場的各種材料的來源、品種、質量應與招標及提供的樣品一致。
3、供應商提供所使用的廢輪胎膠粉的目數、物理及化學檢測指標。膠粉雙複合改性瀝青混合料所用Domix,必須提供經有資質的檢測機構出具的檢測報告。
4、施工前應對瀝青拌合樓、攤鋪機、壓路機等各種施工機械和設備進行調試,對機械設備的配套情況、技術性能、感測器計量精度等進行認真檢查、標定,並得到監理工程師的認可。
5、注意檢測橡膠瀝青的黏度,並建立試驗台賬,周期性的對橡膠瀝青進行黏度檢測,在用手持式黏度計檢測前應進行攪拌。生產的橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料宜隨拌隨用,儲存時間不宜超過10小時。
三、施工過程中的質量控制管理
1、為確保橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土的質量,應特彆強調混合料生產的過程控制和動態管理。
2、混合料生產的質量控制
橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料的生產質量控制,除了一般混合料質量控制的要求外,應著重加強以下幾方面的控制:
(1)應嚴格保證混合料生產過程中的拌合溫度和拌合時間,特別是橡膠瀝青送至拌合鍋時的溫度與旋轉黏度是否符合該工法的要求,當拌制膠粉雙複合改性瀝青混合料時,保證Domix與高溫骨料同步加入拌合鍋後的乾拌時間。Domix在拌合中的分散程度,對於混合料的質量有很大的影響。
(2)因工地機械故障造成混合料長期停放而使得混合料的溫度降至該工法規定的最低攤鋪溫度時,應將不能使用的混合料廢棄處理。
(3)應嚴格保證橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料的碾壓溫度,以及壓實機械的配套。
四、橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混合料的技術指標控制
1、每天對拌合樓拌合的混合料至少取二次樣進行馬歇爾擊實試驗,測定混合料的空隙率、穩定度與流值等指標,並採用燃燒法測定混合料的油石比和礦料級配的變異狀況。以兩個樣本的平均值評定。
2、每兩天進行混合料的車轍試驗,以三個樣本的平均值評定。
3、必要時,進行混合料的浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、低溫彎曲試驗,以檢驗主要的路用性能。
4、如出現重大質量隱患,應及時停工分析原因,待問題解決後方可開工。
五、橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土驗收標準
橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面的外觀、接縫、厚度、平整度、寬度、縱斷面高程、橫坡度等驗收標準與瀝青路面施工技術規範中的要求一致。

安全措施

採用《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》施工時,除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外,尚應遵守注意下列事項:
一、加強安全思想教育,樹立安全第一的思想,提高安全意識。
二、拌合場擺放安全導向牌,拌合樓及瀝青儲存灌貼上安全警示牌。
三、制訂各工序、崗位安全和生產的操作規程,嚴格按規程進行生產作業。
四、在施工現場攤鋪區域擺設車輛導向牌及限速牌,並安排安全員進行安全疏導工作。
五、配備必要的交通,通信設施,加強對突發事故的處理能力。

環保措施

《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》的環保措施如下:
一、試驗室產生的試驗廢料不能隨便堆放,特別是三氯乙烯劇毒物,必須用專用容器保存廢舊液體,在不造成人員、水源、牲口,地方環境污染處處理。
二、拌合場生產的廢瀝青料應集中堆放,對除塵器產生的廢粉進行加濕抑塵處理,減少對周邊環境污染,過多的廢粉均採用集中堆放掩埋處理。
三、攤鋪現場產生的廢料採用拖車或裝載機裝車運輸至專門處理地方。
四、工地產生的一次性飯盒及沒有吃完的飯菜應隨送飯的車運送走。
五、中分帶未綠化的地方用彩條布全幅覆蓋,以免攤鋪過程中瀝青路面受到污染。

效益分析

《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》的效益分析如下:
橡膠瀝青混合料路面結構是中國公路學術界研究的熱點題,也是各省市積極推廣的路面結構形式,是中國高等級路面的發展方向。與同類技術相比較,橡膠瀝青混凝土路面具有很大的優勢,具體表現在以下幾方面:
一、直接經濟效益
1、原材料成本相比橡膠瀝青在成本投入上比傳統SBS瀝青混凝土降低。如下圖1,橡膠瀝青中橡膠粉的含量是20%,單價是3500元/噸;SBS改性瀝青中SBS改性劑的含量是5%,單價是2萬元/噸;每使用100噸改性瀝青的費用就可以節約3萬元(100×5%×20000-100×20%×3500=30000元),如下圖2。以一個項目25千米計算,共需改性瀝青約8000噸,即可節約資金240萬元。
2、由於橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青在結構上具有當量厚度的特性,從美國和南非的研究經驗表明,使用橡膠瀝青混凝土和使用橡膠瀝青應力吸收層可以減薄路面結構厚度。中國一些試驗路和實體工程中也使用了類似結構,以交通部滬蓉西高速公路22千米橡膠瀝青路面示範路5厘米+7厘米厚度為12厘米來計算,傳統結構採用4厘米+6厘米+8厘米總厚度為18厘米的瀝青面層,前者比後者可減低厚度6厘米,相當於降低30%造價。如果考慮減少一層瀝青混凝土攤鋪的工期,可縮短瀝青路面施工工期近1/3,所帶來的經濟效益顯著。比較如下表、下圖。
路面當量結構厚度、材料數量比較表
結構層
傳統的瀝青路面結構
橡膠瀝青路面結構
下面層(厘米)
8
0
中面層(厘米)
6
7
上面層(厘米)
4
5
總厚度(厘米)
18
12
減薄路面厚度(厘米)
6
節約材料(萬噸)
7.2
橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法
路面當量結構厚度、材料數量比較圖
二、社會效益
成型後的瀝青路面具有表面構造深度大,利於行車安全,減少行車安全事故;行車噪聲小的特點,可以減少行車周圍環境中噪聲污染。也為中國發展橡膠瀝青路面結構提供了一個可以借鑑的例子。
三、節能環保效益
1、據統計,中國汽車保有量已達3000萬輛,至2006年,廢舊輪胎已達1.5億條。大量的廢胎產生,不僅占用土地,污染環境,已造成社會環保問題,中國將面臨國外已開發國家早已遇到的大量廢舊輪胎的處理問題。而橡膠瀝青是在基質瀝青的基礎上摻入了2%的橡膠粉加工而成,每100噸橡膠瀝青需20噸橡膠粉,以一個契約段25千米為例,路面單幅寬度為11.25米,約需橡膠粉1158噸,見下表。
每25千米路面橡膠粉用量表
層次
中面層
上面層
面積(平方米)
562500
562500
厚度(厘米)
6
4
密度(克/立方厘米)
2.43
2.42
油石比(%)
5.0
6.0
橡膠粉(噸)
645
514
合計(噸)
1158
2、無害化、資源化要求充分利用廢輪胎再生利用,將對中國經濟的可持續發展至關重要,中國交通部門借鑑美國等國家在大力推廣套用廢舊輪胎粉用於瀝青改性的成果的基礎上,將廢舊輪胎加工成橡膠粉作為改性劑加入到基質瀝青中,在一定的溫度、工藝條件下製作成橡膠瀝青用於瀝青混凝土路面,不但可以消除黑色污染,而且可以減薄路面厚度、延長路面的使用壽命,延緩反射裂縫,減輕行車噪聲,具有冬季柔性等性能。
3、膠粉雙複合改性瀝青混凝土成功套用,對於解決南方高溫氣候條件下面臨的重載交通、渠化交通造成路面的早期損壞問題是有效的途徑之一。
註:施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》的套用實例如下:
一、湖南常吉高速公路路面P3標工程概況
湖南常吉高速公路路面P3標地處湖南桃源縣茶庵鋪鎮,路線全長28千米該方案施工長度為12千米,開竣工日期為2007年10月~2008年12月,路基寬度為24.5米,單幅路面寬度為10.5米。上面層採用4毫米厚ARHM13(SW)膠粉雙複合改性瀝青混凝土,面積為25.2萬平方米;中面層採用6厘米厚AC20改性瀝青混凝土;下面層採用7厘米厚AC25普通瀝青混凝土;基層為2厘米×17厘米水穩碎石基層。
二、湖南衡炎高速公路路面22標工程概況
湖南衡炎高速公路路面22標地處湖南衡東縣楊林鎮,全長24.5千米,開竣工日期為2008年10月~2009年12月,路基寬度為26米,單幅路面寬度為11.25米。上面層採用4厘米厚ARHM13(SW)膠粉雙複合改性瀝青混凝土,面積為55.1萬平方米;中面層採用6厘米厚ARHM20(W)橡膠瀝青混凝土,面積為55.1萬平方米;下面層採用7厘米厚AC25普通瀝青混凝土,封層採用橡膠瀝青應力吸收層;基層為2厘米×17厘米水穩碎石基層。
三、湖南衡炎高速公路路面24標工程概況
湖南衡炎高速公路路面24標地處湖南茶陵縣境內,全長31千米,開竣工日期為2008年12月~2009年12月,路基寬度為26米,單幅路面寬度為11.25米;上面層採用4厘米厚ARHM13(SW)膠粉雙複合改性瀝青混凝土,面積為69.8萬平方米;中面層採用6厘米厚AC20+Domix改性瀝青混凝土;下面層採用7厘米厚AC25普通瀝青混凝土;封層採用橡膠瀝青應力吸收層;基層為2厘米×17厘米水穩碎石基層。
四、套用情況
表面層瀝青均採用橡膠瀝青,所摻加膠粉為30~40目,摻量為20%(外摻)。該工法在技術創新、降低能耗、環境保護、節約資源、降低成本等方面取得了效果。膠粉雙複合(Domix)改性瀝青混合料技術在中國渠化交通及重載交通的高速公路路面應有廣闊的套用前景。使用的橡膠粉為廢舊輪胎加工而成,可以起到消除黑色污染,保護環境,變廢為寶的作用,真正起到了節能環保的作用,是一種值得推廣的路面結構形式。

榮譽表彰

2011年9月30日,中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》,以建質[2011]154號檔案公布,《橡膠瀝青、膠粉雙複合改性瀝青混凝土路面施工工法》被評定為中國國家二級工法。

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