錢(qián)小鋒

摘要:橡膠瀝青具有高溫穩(wěn)定性、低溫柔韌性、抗老化性、抗疲勞性、抗水損壞性等功能,是較為理想的環(huán)保型路面材料。橡膠瀝青可降低行車(chē)噪音,被譽(yù)為“消音瀝青”。本文分析了橡膠瀝青的特性和生產(chǎn),對(duì)其在路面中的施工工藝作了詳細(xì)的闡述,供大家參考。

關(guān)鍵詞:橡膠瀝青;粘度;拌和

1 前言

橡膠瀝青是先將廢舊輪胎原質(zhì)加工成為橡膠粉,再按一定的比例添加于基質(zhì)瀝青中,并在充分拌和的高溫條件下(180%)與基質(zhì)瀝青充分溶漲反應(yīng)后形成的改性瀝青膠結(jié)材料。在美國(guó),專(zhuān)家與學(xué)者對(duì)這種材料進(jìn)行了大量的研究,并廣泛應(yīng)用于實(shí)際路面工程中。目前,橡膠瀝青混凝土路面在我國(guó)已有一定的應(yīng)用。

2 橡膠瀝青的特性

2.1 提高瀝青的粘度

粘性是瀝青高溫穩(wěn)定性的重要指標(biāo),粘性高的瀝青不僅抗變形能力增強(qiáng),而且加強(qiáng)了瀝青與碎石的粘結(jié)力,具有更好的封水性能。試驗(yàn)顯示:20%膠粉含量的橡膠瀝青,1900C的旋轉(zhuǎn)粘度與4%SBS含量的改性瀝青在1350C時(shí)的旋轉(zhuǎn)粘度值相當(dāng),約3Pa.S;橡膠瀝青的軟化點(diǎn)較基質(zhì)瀝青提高約100C以上,達(dá)55～650C。

2.2 改善瀝青的低溫性能

瀝青的低溫性能是指低溫的脆性和抗裂性。20%膠粉含量的橡膠瀝青的弗拉氏脆點(diǎn)與4%SBS改性瀝青比較,降低約90C,達(dá)17～190C。橡膠瀝青良好的低溫性能,在寒冷地區(qū)將會(huì)明顯減少路面開(kāi)裂,延長(zhǎng)路面使用壽命。

2.3 提高瀝青抗老化.抗疲勞性能

輪胎膠粉的加入,不僅提高了瀝青抗老化、防氧化和熱穩(wěn)定性,而且由于橡膠優(yōu)異的彈性,也在較大的溫度區(qū)間為瀝青路面提供了柔性,以及耐疲勞和抗裂紋能力,從而延長(zhǎng)路面的使用壽命。有資料表明,橡膠瀝青路面可提高路面使用壽命2～3倍。

2.4 提高行車(chē)的舒適性和安全性

由于橡膠路面的柔性,將緩沖路面局部不平整引起車(chē)輛的振動(dòng),改善輪胎與地面的附著性能,縮短制動(dòng)距離,從而使車(chē)輛的舒適性和安全性都得到改善。

2.5 降低行車(chē)噪音

橡膠瀝青的彈性加上開(kāi)級(jí)配混合料和平整的路面施工可有效地降低車(chē)輪在路面上行駛的噪音。橡膠瀝青的應(yīng)用被譽(yù)為“消音瀝青”已列入一些城市的市政建設(shè)規(guī)劃。有資料表明,橡膠瀝青路面車(chē)速在50～100km/h時(shí)噪音將降低3～8dB,相當(dāng)于減少80%的車(chē)流量。

3 橡膠瀝青和橡膠瀝青混凝土的生產(chǎn)

3.1 路用橡膠粉的生產(chǎn)

橡膠粉主要有三種粉粹工藝:常溫研磨法粉粹工藝、常溫化學(xué)法粉粹工藝和冷凍法粉粹工藝。常溫研磨粉粹的橡膠粉一般可達(dá)到80目左右,表面凹凸.形狀不規(guī)則,呈毛刺狀,而其他兩種工藝粉粹的膠粉粒徑可達(dá)到300目,表面比較光滑,但越細(xì)的膠粉呈團(tuán)狀現(xiàn)象越嚴(yán)重。研究表明,橡膠粉表面有毛刺狀有利于橡膠粉與瀝青結(jié)合。橡膠粉與瀝青拌和主要是融脹反應(yīng)。橡膠粉與瀝青拌和后.橡膠顆粒在瀝青中吸收其中的輕質(zhì)油分,其顆粒明顯變大.橡膠瀝青融脹的越充分,吸收瀝青中的輕質(zhì)油分越多,粘度就增加。橡膠粉改性瀝青的效果越好。橡膠粉的化學(xué)成分為;合成橡膠、天然橡膠、可塑劑、炭黑及灰分等。其中,天然膠含量的不同,影響橡膠瀝青的質(zhì)量。斜交胎(貨車(chē)胎)中天然膠與合成膠的比例為31:16,而子午胎(小車(chē)胎)一般為16:31。由于斜交胎中天然膠含量較高,因此其橡膠瀝青的高溫性能和低溫性能等多項(xiàng)指標(biāo)明顯優(yōu)于子午胎的橡膠瀝青。路用橡膠粉宜選用常溫研磨法粉粹的斜交胎橡膠粉。

3.2 橡膠瀝青的生產(chǎn)

橡膠瀝青的生產(chǎn),基質(zhì)瀝青采用重交90#瀝青,橡膠粉采用常溫研磨法粉粹的80目斜交胎橡膠粉。一般采用現(xiàn)場(chǎng)加工方法。分為攪拌法和膠體磨/高速剪切法兩類(lèi)。由于橡膠粉與瀝青拌和主要是融脹反應(yīng),國(guó)外橡膠瀝青的生產(chǎn)一般采用攪拌法。如美國(guó)VSS公司AR12型橡膠瀝青設(shè)備,屬于連續(xù)生產(chǎn)型,由攪拌罐與反應(yīng)罐組成,瀝青和膠粉按比例混和在攪拌罐中經(jīng)高速攪拌后輸送到反應(yīng)罐,再經(jīng)反應(yīng)罐45mm左右反應(yīng)得到成品。在橡膠瀝青的生產(chǎn)工藝中,攪拌速度、反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)溫度等因素影響橡膠瀝青品質(zhì),其中,反應(yīng)溫度最為重要。由于橡膠瀝青的高粘度,橡膠瀝青的混和及反應(yīng)溫度比基質(zhì)瀝青高100C左右.為180～1950C。橡膠瀝青的核心指標(biāo):針人度、軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)及粘度中,關(guān)鍵指標(biāo)是粘度。粘度采用旋轉(zhuǎn)粘度,范圍1.5～5Pa·S。

3.3 橡膠瀝青混凝土的生產(chǎn)

橡膠瀝青混凝土的生產(chǎn)有干拌法和濕拌兩種工藝。干拌法是指橡膠粉與集料先行拌和共混后再?lài)娙霝r青拌制混合料的工藝。濕拌法指橡膠粉或顆粒與瀝青混煉或混合后.作為粘結(jié)劑再與集料拌和的工藝。干拌法時(shí),橡膠粉與礦粉同時(shí)添加拌和缸中進(jìn)行干拌,干拌時(shí)間不少于20s,干拌法時(shí),應(yīng)采用專(zhuān)門(mén)的添加設(shè)備,如果沒(méi)有,應(yīng)注意作業(yè)人員的勞動(dòng)保護(hù),佩戴必要的防污染設(shè)施。從環(huán)保角度講.應(yīng)以濕拌法為重點(diǎn)。濕拌法時(shí),橡膠瀝青宜采用現(xiàn)場(chǎng)拌和,隨產(chǎn)隨用。

4 路面的施工工藝

4.1 橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備

橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備采用全套美國(guó)進(jìn)口移動(dòng)式現(xiàn)場(chǎng)改性設(shè)備。設(shè)備極限生產(chǎn)能力為15t/h,完全能夠滿(mǎn)足我國(guó)絕大多數(shù)工程項(xiàng)目的產(chǎn)量要求。設(shè)備主要組成部分為4個(gè)原材料入口,基質(zhì)瀝青快速升溫裝置,高速攪拌罐,反應(yīng)罐(帶底部攪拌),中央控制和監(jiān)控室,所有原材料均自動(dòng)連續(xù)計(jì)量,輸送速度自動(dòng)控制。

生產(chǎn)設(shè)備尺寸相當(dāng)于集裝箱拖車(chē),自帶導(dǎo)熱油系統(tǒng),自帶瀝青輸入輸出電機(jī),完全為獨(dú)立單元,拌和場(chǎng)需要配合的工作是提供盡可能接近拌和樓的設(shè)備安裝場(chǎng)地和改性劑堆放場(chǎng);將基層瀝青升溫到生產(chǎn)需要的溫度。

拌和樓的對(duì)接在2d內(nèi)完成?？梢愿鶕?jù)拌和樓輸出信號(hào)的類(lèi)型選擇電流/電壓模式,實(shí)現(xiàn)橡膠瀝青成品輸出與拌和樓控制室的響應(yīng),除此以外,拌和樓原有裝備不需要做任何改動(dòng)。

4.2 拌和

橡膠瀝青177℃時(shí)的粘度在1.5～4Pa·S之間,是SBS改性瀝青的3倍左右。這么大的粘度的確會(huì)給膠結(jié)料的輸送帶來(lái)一定的困難。所以,輸送管路的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)。在條件允許的情況下,選擇更粗的膠結(jié)料輸送管是有益的。輸送能力必須與拌和樓生產(chǎn)能力匹配。

但是,粘度的增加并沒(méi)有如多數(shù)人預(yù)料的那樣帶來(lái)拌和難度的增加。實(shí)際上,在我國(guó)常用的改性瀝青拌和溫度之下,橡膠瀝青的拌和沒(méi)有遇到任何困難,包括進(jìn)料在內(nèi)的鍋耗時(shí)約為60s。在整個(gè)施工過(guò)程中,沒(méi)有發(fā)生次白料現(xiàn)象。

在高溫狀態(tài)下,橡膠顆粒之間完全失去了接觸點(diǎn)粘結(jié),成為獨(dú)立的懸浮顆粒;輸送的時(shí)候,由于輸送管管壁的阻滯作用,實(shí)際上只有截面中心部位可以流動(dòng),這與粘度測(cè)試時(shí)的條件是近似的,由于橡膠顆粒較大,顆粒之間會(huì)產(chǎn)生很大的阻滯力;拌和過(guò)程中,外力對(duì)膠結(jié)料的作用力很大程度上是撕扯作用,獨(dú)立的橡膠顆粒不產(chǎn)生對(duì)撕扯的阻力。

4.3 儲(chǔ)存運(yùn)輸

橡膠瀝青混合料運(yùn)輸過(guò)程溫度和保溫條件的要求也不高于一般改性瀝青混合料。實(shí)際上,由于膠結(jié)料含量較高,橡膠瀝青混合料的降溫速度比普通混合料略低。值得一提的是,橡膠瀝青混合料在存儲(chǔ)、運(yùn)輸和攤鋪過(guò)程中的穩(wěn)定性要明顯比普通瀝青或改性瀝青混合料要好。橡膠瀝青混合料的細(xì)集料含量低,幾乎不含粉料,而橡膠瀝青本身有20%左右的橡膠粉穩(wěn)定,沒(méi)有被橡膠粉約束的自由瀝青少,因而無(wú)論是粗細(xì)料離析還是膠結(jié)料與礦料的分離都明顯少于其他瀝青混合料。

4.4 攤鋪碾壓

橡膠瀝青混合料一旦溫度下降將難以碾壓,為了保證壓實(shí)度和平整度,需要采取措施保證攤鋪機(jī)的連續(xù)運(yùn)作,同時(shí),需保證實(shí)際工作時(shí)碾壓機(jī)械的數(shù)量,保證碾壓緊密跟進(jìn)。由于橡膠瀝青混合料在高溫狀態(tài)下對(duì)輪胎的粘性很大,碾壓采用全鋼輪壓路機(jī)組合。本項(xiàng)目的攤鋪溫度約170℃。碾壓要求在100℃之前完成。橡膠瀝青混合料一般不采用手工攤鋪操作。

4.5 質(zhì)量檢測(cè)

由于是現(xiàn)場(chǎng)改性,需要對(duì)橡膠瀝青成品進(jìn)行質(zhì)量抽檢,主要抽檢指標(biāo)是粘度。要針對(duì)不同的生產(chǎn)和儲(chǔ)存情況,制定周密的成品抽檢預(yù)案,確保最終用在混合料中的橡膠瀝青粘度在規(guī)定的范圍內(nèi)。

橡膠瀝青混合料的日常抽檢工作程序和流程,與其他瀝青混合料沒(méi)有大的區(qū)別。油量的測(cè)定需要特別注意,如果采用離心抽提試驗(yàn),需要首先進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn),如果濾紙,膠粉來(lái)源等發(fā)生變化,必須重新進(jìn)行標(biāo)定。離心抽提后進(jìn)行篩分前,需首先將抽提殘留的橡膠粉團(tuán)碾碎,盡量分離出其包裹的細(xì)集料,在有條件的地方,推薦采用燃燒法測(cè)定膠結(jié)料用量。

結(jié)束語(yǔ)

由于橡膠瀝青具有優(yōu)異的低溫柔性和低溫抗裂性能,以及較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性、抗老化性能、抗疲勞性能和抗水損壞性能;橡膠瀝青應(yīng)力吸收層和橡膠瀝青混凝土表面層方案在水泥混凝土路面改造過(guò)程中具有投資少、工期短、抗裂性能突出等優(yōu)點(diǎn),有著廣闊的應(yīng)用前景。