| 标题 | 橡胶沥青的性能特点和工程运用分析 |
| 范文 | 钱小锋 摘要:橡胶沥青具有高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性等功能,是较为理想的环保型路面材料。橡胶沥青可降低行车噪音,被誉为“消音沥青”。本文分析了橡胶沥青的特性和生产,对其在路面中的施工工艺作了详细的阐述,供大家参考。 关键词:橡胶沥青;粘度;拌和 1 前言 橡胶沥青是先将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉,再按一定的比例添加于基质沥青中,并在充分拌和的高温条件下(180%)与基质沥青充分溶涨反应后形成的改性沥青胶结材料。在美国,专家与学者对这种材料进行了大量的研究,并广泛应用于实际路面工程中。目前,橡胶沥青混凝土路面在我国已有一定的应用。 2 橡胶沥青的特性 2.1 提高沥青的粘度 粘性是沥青高温稳定性的重要指标,粘性高的沥青不仅抗变形能力增强,而且加强了沥青与碎石的粘结力,具有更好的封水性能。试验显示:20%胶粉含量的橡胶沥青,1900C的旋转粘度与4%SBS含量的改性沥青在1350C时的旋转粘度值相当,约3Pa.S;橡胶沥青的软化点较基质沥青提高约100C以上,达55～650C。 2.2 改善沥青的低温性能 沥青的低温性能是指低温的脆性和抗裂性。20%胶粉含量的橡胶沥青的弗拉氏脆点与4%SBS改性沥青比较,降低约90C,达17～190C。橡胶沥青良好的低温性能,在寒冷地区将会明显减少路面开裂,延长路面使用寿命。 2.3 提高沥青抗老化.抗疲劳性能 轮胎胶粉的加入,不仅提高了沥青抗老化、防氧化和热稳定性,而且由于橡胶优异的弹性,也在较大的温度区间为沥青路面提供了柔性,以及耐疲劳和抗裂纹能力,从而延长路面的使用寿命。有资料表明,橡胶沥青路面可提高路面使用寿命2～3倍。 2.4 提高行车的舒适性和安全性 由于橡胶路面的柔性,将缓冲路面局部不平整引起车辆的振动,改善轮胎与地面的附着性能,缩短制动距离,从而使车辆的舒适性和安全性都得到改善。 2.5 降低行车噪音 橡胶沥青的弹性加上开级配混合料和平整的路面施工可有效地降低车轮在路面上行驶的噪音。橡胶沥青的应用被誉为“消音沥青”已列入一些城市的市政建设规划。有资料表明,橡胶沥青路面车速在50～100km/h时噪音将降低3～8dB,相当于减少80%的车流量。 3 橡胶沥青和橡胶沥青混凝土的生产 3.1 路用橡胶粉的生产 橡胶粉主要有三种粉粹工艺:常温研磨法粉粹工艺、常温化学法粉粹工艺和冷冻法粉粹工艺。常温研磨粉粹的橡胶粉一般可达到80目左右,表面凹凸.形状不规则,呈毛刺状,而其他两种工艺粉粹的胶粉粒径可达到300目,表面比较光滑,但越细的胶粉呈团状现象越严重。研究表明,橡胶粉表面有毛刺状有利于橡胶粉与沥青结合。橡胶粉与沥青拌和主要是融胀反应。橡胶粉与沥青拌和后.橡胶颗粒在沥青中吸收其中的轻质油分,其颗粒明显变大.橡胶沥青融胀的越充分,吸收沥青中的轻质油分越多,粘度就增加。橡胶粉改性沥青的效果越好。橡胶粉的化学成分为;合成橡胶、天然橡胶、可塑剂、炭黑及灰分等。其中,天然胶含量的不同,影响橡胶沥青的质量。斜交胎(货车胎)中天然胶与合成胶的比例为31:16,而子午胎(小车胎)一般为16:31。由于斜交胎中天然胶含量较高,因此其橡胶沥青的高温性能和低温性能等多项指标明显优于子午胎的橡胶沥青。路用橡胶粉宜选用常温研磨法粉粹的斜交胎橡胶粉。 3.2 橡胶沥青的生产 橡胶沥青的生产,基质沥青采用重交90#沥青,橡胶粉采用常温研磨法粉粹的80目斜交胎橡胶粉。一般采用现场加工方法。分为搅拌法和胶体磨/高速剪切法两类。由于橡胶粉与沥青拌和主要是融胀反应,国外橡胶沥青的生产一般采用搅拌法。如美国VSS公司AR12型橡胶沥青设备,属于连续生产型,由搅拌罐与反应罐组成,沥青和胶粉按比例混和在搅拌罐中经高速搅拌后输送到反应罐,再经反应罐45mm左右反应得到成品。在橡胶沥青的生产工艺中,搅拌速度、反应时间及反应温度等因素影响橡胶沥青品质,其中,反应温度最为重要。由于橡胶沥青的高粘度,橡胶沥青的混和及反应温度比基质沥青高100C左右.为180～1950C。橡胶沥青的核心指标:针人度、软化点、弹性恢复及粘度中,关键指标是粘度。粘度采用旋转粘度,范围1.5～5Pa·S。 3.3 橡胶沥青混凝土的生产 橡胶沥青混凝土的生产有干拌法和湿拌两种工艺。干拌法是指橡胶粉与集料先行拌和共混后再喷入沥青拌制混合料的工艺。湿拌法指橡胶粉或颗粒与沥青混炼或混合后.作为粘结剂再与集料拌和的工艺。干拌法时,橡胶粉与矿粉同时添加拌和缸中进行干拌,干拌时间不少于20s,干拌法时,应采用专门的添加设备,如果没有,应注意作业人员的劳动保护,佩戴必要的防污染设施。从环保角度讲.应以湿拌法为重点。湿拌法时,橡胶沥青宜采用现场拌和,随产随用。 4 路面的施工工艺 4.1 橡胶沥青生产设备 橡胶沥青生产设备采用全套美国进口移动式现场改性设备。设备极限生产能力为15t/h,完全能够满足我国绝大多数工程项目的产量要求。设备主要组成部分为4个原材料入口,基质沥青快速升温装置,高速搅拌罐,反应罐(带底部搅拌),中央控制和监控室,所有原材料均自动连续计量,输送速度自动控制。 生产设备尺寸相当于集装箱拖车,自带导热油系统,自带沥青输入输出电机,完全为独立单元,拌和场需要配合的工作是提供尽可能接近拌和楼的设备安装场地和改性剂堆放场;将基层沥青升温到生产需要的温度。 拌和楼的对接在2d内完成。可以根据拌和楼输出信号的类型选择电流/电压模式,实现橡胶沥青成品输出与拌和楼控制室的响应,除此以外,拌和楼原有装备不需要做任何改动。 4.2 拌和 橡胶沥青177℃时的粘度在1.5～4Pa·S之间,是SBS改性沥青的3倍左右。这么大的粘度的确会给胶结料的输送带来一定的困难。所以,输送管路的长度不宜过长。在条件允许的情况下,选择更粗的胶结料输送管是有益的。输送能力必须与拌和楼生产能力匹配。 但是,粘度的增加并没有如多数人预料的那样带来拌和难度的增加。实际上,在我国常用的改性沥青拌和温度之下,橡胶沥青的拌和没有遇到任何困难,包括进料在内的锅耗时约为60s。在整个施工过程中,没有发生次白料现象。 在高温状态下,橡胶颗粒之间完全失去了接触点粘结,成为独立的悬浮颗粒;输送的时候,由于输送管管壁的阻滞作用,实际上只有截面中心部位可以流动,这与粘度测试时的条件是近似的,由于橡胶颗粒较大,颗粒之间会产生很大的阻滞力;拌和过程中,外力对胶结料的作用力很大程度上是撕扯作用,独立的橡胶颗粒不产生对撕扯的阻力。 4.3 储存运输 橡胶沥青混合料运输过程温度和保温条件的要求也不高于一般改性沥青混合料。实际上,由于胶结料含量较高,橡胶沥青混合料的降温速度比普通混合料略低。值得一提的是,橡胶沥青混合料在存储、运输和摊铺过程中的稳定性要明显比普通沥青或改性沥青混合料要好。橡胶沥青混合料的细集料含量低,几乎不含粉料,而橡胶沥青本身有20%左右的橡胶粉稳定,没有被橡胶粉约束的自由沥青少,因而无论是粗细料离析还是胶结料与矿料的分离都明显少于其他沥青混合料。 4.4 摊铺碾压 橡胶沥青混合料一旦温度下降将难以碾压,为了保证压实度和平整度,需要采取措施保证摊铺机的连续运作,同时,需保证实际工作时碾压机械的数量,保证碾压紧密跟进。由于橡胶沥青混合料在高温状态下对轮胎的粘性很大,碾压采用全钢轮压路机组合。本项目的摊铺温度约170℃。碾压要求在100℃之前完成。橡胶沥青混合料一般不采用手工摊铺操作。 4.5 质量检测 由于是现场改性,需要对橡胶沥青成品进行质量抽检,主要抽检指标是粘度。要针对不同的生产和储存情况,制定周密的成品抽检预案,确保最终用在混合料中的橡胶沥青粘度在规定的范围内。 橡胶沥青混合料的日常抽检工作程序和流程,与其他沥青混合料没有大的区别。油量的测定需要特别注意,如果采用离心抽提试验,需要首先进行标定试验,如果滤纸,胶粉来源等发生变化,必须重新进行标定。离心抽提后进行筛分前,需首先将抽提残留的橡胶粉团碾碎,尽量分离出其包裹的细集料,在有条件的地方,推荐采用燃烧法测定胶结料用量。 结束语 由于橡胶沥青具有优异的低温柔性和低温抗裂性能,以及较强的高温稳定性、抗老化性能、抗疲劳性能和抗水损坏性能;橡胶沥青应力吸收层和橡胶沥青混凝土表面层方案在水泥混凝土路面改造过程中具有投资少、工期短、抗裂性能突出等优点,有着广阔的应用前景。 |
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