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廢舊膠粉改性瀝青路用性能與工程應用

2013-12-05 02:57:20尹和山
關(guān)鍵詞:橡膠粉膠粉穩(wěn)定度

尹和山

(安徽省港通建設工程有限公司,安徽 合肥 230011)

1 引言

近年來,橡膠粉改性瀝青作為一個新型的環(huán)保項目在國際上得到了廣泛的推廣使用,尤其是美國、南非、加拿大等國先后制定了廢舊橡膠粉改性瀝青的國家標準和大力推廣使用的國家政策。目前,我國以交通部科研所、江蘇交科院為代表的科研機構(gòu)正在積極研究和推廣使用橡膠粉改性瀝青,廢舊橡膠粉改性瀝青已先后在我國滬蓉西高速湖北段、蘇杭高速二期工程江蘇段等路段得到大面積的推廣使用。廢舊橡膠粉改性瀝青以其良好的特性越來越受到國內(nèi)同行的認可。但是,目前,對膠粉改性瀝青混合料路用性能和工程應用特性的研究還存在一定的差距、評價體系不夠完善,這在很大程度上制約著橡膠粉瀝青的推廣應用和工廠化生產(chǎn),離推廣應用還存在一定的障礙。因此,研究橡膠粉瀝青混合料的性能以及工程應用特性,并將該技術(shù)的研究成果應用于工程實踐中,指導該項技術(shù)的普及,積極推行橡膠粉改性瀝青技術(shù)在安徽公路更大的推廣應用,其在公路建設及養(yǎng)護市場具有廣闊的前景。

2 廢舊膠粉改性瀝青的特性

針對目前傳統(tǒng)工藝的情況,結(jié)合國內(nèi)外有關(guān)資料,使用配方生產(chǎn)的橡膠粉改性瀝青在帶有攪拌器的儲存罐中可以儲存達15d,并保證各項技術(shù)指標與剛生產(chǎn)的改性瀝青技術(shù)指標不降低,遠遠高于國內(nèi)相關(guān)廠家的儲存指標,這就給工廠化生產(chǎn)橡膠粉改性瀝青奠定了基礎(chǔ)。利用橡膠粉作為改性劑,制備成橡膠粉改性瀝青,可以提高瀝青的黏度、改善瀝青的高、低溫性能、抗老化、抗疲勞性能。試驗證明,通過對工藝的調(diào)整和選用部分外摻劑,控制好工藝條件,可以提高橡膠粉改性瀝青的儲存穩(wěn)定性,解決工廠化生產(chǎn)的難題,為今后橡膠粉改性瀝青大面積的推廣應用提供了有利的依據(jù)。

3 膠粉改性瀝青的路用性能

膠粉改性瀝青路用性能的評價,主要是針對經(jīng)膠粉改性后的瀝青及其混合料所表現(xiàn)出的各種性能。我們應該通過綜合優(yōu)化改性瀝青所表現(xiàn)出的各種性能,正確認識并利用改性后的瀝青及其混合料。

3.1 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗

對設計的若干種瀝青混合料進行浸水馬歇爾試驗分析比較,研究評價膠粉改性瀝青混合料的抵抗水損壞能力(表1)。

表1 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗

對表1實驗數(shù)據(jù)的分析可見,改性瀝青可以提高混合料的強度和浸水殘留強度。另外,通過對改性瀝青混合料的滲水系數(shù)試驗,SMA-13、AC-10、AC-13滲水系數(shù)均為零,可見經(jīng)過膠粉改性的瀝青不僅提高了混合料的穩(wěn)定度,而且賦予改性瀝青混合料具有良好的防水滲入和抗水損壞能力。

3.2 瀝青混合料劈裂試驗(表2)

表2 瀝青混合料劈裂試驗

3.3 謝倫堡瀝青析漏試驗、肯塔堡飛散試驗(表3)

表3 瀝青混合料析漏及飛散試驗

3.4 瀝青混合料抗車轍性能

改性瀝青混合料SMA-13,車轍試驗動穩(wěn)定度5831次/mm,AC-10混合料車轍試驗動穩(wěn)定度2900次/mm,AC-13混合料車轍試驗動穩(wěn)定度3709次/mm,而普通704瀝青動穩(wěn)定度一般介于1000~1600次/mm。可見改性瀝青對提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性效果顯著,可以顯著改善混合料抵抗車轍的能力。

3.5 瀝青混合料小梁彎曲試驗

表4 -10℃小梁彎曲試驗結(jié)果

通過上述改性瀝青混合料路用性能指標的試驗研究,可以看出,改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性較普通瀝青的水穩(wěn)定性具有一定的優(yōu)勢,對于抵抗水損害的能力要比普通瀝青強;抗車轍能力的提高證明改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性強,這對提高路面抵抗車轍、避免早期破壞能力是個躍升;而凍融劈裂和低溫彎曲試驗表明,改性瀝青的混合料抵抗破壞能力和破壞應變要遠大于普通瀝青,這說明改性瀝青對路面抵抗低溫裂縫能力的提高有突出貢獻。由此可以總結(jié)出,改性瀝青的應用顯著提高了路面的高、低溫性能和抗水損壞能力,提高了路面的服務性能,增強了路面行車舒適性,這為改性瀝青的推廣應用提供了不可或缺的前提。

4 膠粉改性瀝青工程應用特性

橡膠粉改性瀝青與普通瀝青一樣,可以廣泛應用于公路工程中,所不同的是其應用范圍更廣、應用性能更好,改性瀝青路面具有優(yōu)良的應用性能。

4.1 減緩路面老化

瀝青路面的老化與瀝青、瀝青與礦料的相互作用以及混合料的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。大量的實踐證明,在保證路面具有較高使用功能的前提下,使瀝青混合料有足夠的密實性、減小孔隙率是減輕老化的根本性措施,保證瀝青對礦物一定的裹覆厚度和黏聚力。使用膠粉改性的瀝青由于黏滯度增高,提高了瀝青與集料的黏聚力,提高路面抵抗高溫變形、水損壞能力。室內(nèi)研究表明,改性瀝青的抗老化能力明顯強于普通瀝青。

4.2 減少噪音,增大行車舒適性

通過室內(nèi)混合料的研究表明,普通瀝青混合料的抗壓模量高于改性瀝青混合料的抗壓模量,這是由于膠粉改性瀝青具有較高的彈性恢復特性或自愈性,因此其混合料應用于路面鋪筑可以吸收、消耗一定的能量,從而降低汽車的行駛噪音。通過對安徽省合肥市二環(huán)路北段(B標)現(xiàn)場進行的噪音對比檢測表明,交通量大,則降噪效果更為明顯,能達到降噪接近5~8dB,由于二環(huán)路南段(H標)目前交通量還處在上升階段其減噪效果不明顯,但也能達到降噪近5dB??梢娪捎谀z粉改性瀝青的自身特性,黏彈性效果好,應用膠粉改性瀝青的路面可以起到一定的降低噪音、增大行車舒適性的效果。

4.3 增加路面的耐磨性及抗水損壞能力

由于膠粉改性瀝青較普通瀝青相比,黏度增大、提高了瀝青的內(nèi)聚性和柔韌性,增強了瀝青與礦料的黏附性,增加了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能,其穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度都有所提高,從而增強了混合料抵抗變形和抗沖擊的能力,阻止了水分進入路面引起路面水損壞的可能,并且瀝青與礦料間裹覆力和裹覆厚度的提高,降低了瀝青膜脫落的概率、提高了礦料間的結(jié)合力,不至出現(xiàn)碎落、松散現(xiàn)象,更有效延緩了路面的老化,延長改性瀝青路面使用壽命。

4.4 提高路面服務性能,降低施工維護費用

許多研究資料表明,相同的路面結(jié)構(gòu),通過使用膠粉改性瀝青,可增大路面摩阻力,縮短剎車距離。由于膠粉在混合料中可以起部分填充作用,起到了增加彈性的作用,因此能使行車更加舒適、減少路面反光,增大行車安全性。由于廢舊膠粉屬再生資源,我國更是輪胎生產(chǎn)報廢大國,依托資源豐富、價格低廉,這對降低施工養(yǎng)護成本起到了至關(guān)重要的作用,更由于是再生利用,屬環(huán)保型項目,會得到政府的大力支持,而路面壽命的提高則極大地降低了路面的養(yǎng)護維修費用。

4.5 改善路面高低溫性能

由于經(jīng)過膠粉改性的瀝青其黏度、低溫延展性以及抗老化性能等都得到極大的提高,因此其混合料更表現(xiàn)出較好的抵抗高、低溫性能及抗疲勞性能,這在室內(nèi)研究中已經(jīng)得到證明,而在路用性能上主要表現(xiàn)在:改性瀝青在夏季大交通量、車輛重載情況下出現(xiàn)路面車轍的幾率大大降低;冬季出現(xiàn)路面裂縫更少、抵抗低溫、寒冷能力增強,提高了路面抗裂縫能力;使路面冬季不易結(jié)冰和打滑、改善了路面行駛條件,顯著提高了車輛行駛的安全性和舒適性。

5 結(jié)論

利用橡膠粉作為改性劑,制備成橡膠粉改性瀝青應用于道路上,可以使其路用性能技術(shù)指標明顯提高,表現(xiàn)在抗水損壞能力、析漏、飛散性能、低溫變形能力的提高;提高了路面工程應用性能,表現(xiàn)在減緩老化、降低噪音、減少裂縫、冬季不易結(jié)冰等方面;為廢舊膠粉改性瀝青的推廣應用開拓了良好的條件和前景。

[1]葉智剛,孔憲明,余劍英,等.橡膠粉改性瀝青的研究[J].武漢理工大學學報,2003(2).

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[3]張玉珍,王翠紅.聚合物SBS改性瀝青相容性研究[J].石油瀝青,2000(2).

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[5]路凱冀.膠粉改性瀝青路面減噪技術(shù)[J].交通節(jié)能與環(huán)保,2006(2).

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