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摘 要:在高温条件下,橡胶沥青的弹性和弹性恢复力比较强,通过将其应用于旧路路面改造施工中,能够有效提升路面抗变形、抗疲劳开裂能力。對此,本文首先对温拌技术原理进行介绍,然后以某旧水泥路面改造工程为例,对温拌橡胶沥青施工技术要点进行详细探究,以期为类似工程提供借鉴。
关键词:温拌技术;橡胶;配合比设计;施工
橡胶沥青是将废旧轮胎加工的橡胶粉加入至沥青中所形成的混合物,能够有效改善沥青材料黏性、弹性恢复力、抗高温、抗疲劳等性能。通过将橡胶沥青应用于路面施工中,不仅路面厚度小,而且可延缓路面结构裂缝产生,延长公路使用寿命。通过将橡胶沥青与温拌技术进行有效结合,即可形成新型沥青混合料技术,因此,对温拌橡胶沥青在路面施工中的应用进行深入研究意义重大。
1 温拌技术原理
温拌技术主要有三种类型,分别有发泡沥青降粘技术、有机降粘型温拌技术以及表面活性温拌技术,其中,表面活性温拌技术的应用比较常见。在旧路改造施工中,橡胶沥青的应用优势主要包括以下几点:①能够有效提升沥青混合料的耐久性以及抗疲劳寿命;②可提高路面抵抗疲劳裂缝、反射裂缝的能力;③能够改善高温抗永久变形能力,比如车辙、拥包等;④可改善路面抗温裂缝能力;⑤可提高公路罩面耐久性以及使用性能;⑥可降低行车噪音,提升行车舒适度。
在橡胶沥青温拌施工中,通过采用表面活性温拌技术,在混合料拌和中可加入表面活性温拌剂,在亲油基以及亲水基的作用下,能够使得微量水与沥青截面之间形成结构性水膜,进而发挥润滑作用,促进石料之间的滑动作用,提升混合料和易性,避免沥青胶浆凝固。在混合料摊铺和压实施工中,由于结构性水膜可发挥良好的润滑作用,因此可加快摊铺施工速度,并且有利于对混合料进行碾压整平处理。在对路面完成压实施工后,在机械撕扯力以及环境因素的印象下,水分子逐渐消失,此时结构水膜也会逐渐消失,表面活性物质可转移至沥青材料与集料之间的界面,而表面活性物质为碱性,因此,可有效改善理清胶结料与集料之间的粘结效果。
2 工程概况
某水泥公路路面原有路面结构是由水泥混凝土面板、石灰稳定土基层以及素土所组成的,该公路工程经长时间运营后,路面结构平整度不断降低,并逐渐产生断板、断裂、露骨等质量问题,对于行人、行车安全性造成较大不良影响。通过现场勘查,结合以往的施工经验,采用温拌橡胶沥青混凝土技术进行路面改造施工,在原有水泥板的接缝位置、裂缝位置,均需设置玻璃纤维格栅,同时,在水泥板与下面层之间、上下面层之间,均需撒布SBS改性沥青防水粘结层。但是,在该路面改造施工中,气候环境温度比较低,可能会对沥青混合料拌和质量造成不良影响,因此,在本工程施工中,采用温拌橡胶沥青施工技术,可有效提升施工质量。
3 橡胶沥青配合比设计
在该旧路改造施工中,橡胶沥青原材料包括集料、橡胶沥青、温拌剂。其中,集料为玄武岩土。对于橡胶粉改性沥青,采用湿法工艺制作,橡胶粉为30目,掺量为25%。对于温拌剂,采用Evotherm温拌剂,含有少量表面活性化学物质,能够使得水分形成细小水滴,并均匀分散在沥青中,降低沥青混合料动力粘度,同时提升低温和易性。
在橡胶沥青配合比设计中,参考ARAC10级配范围,油石比为7.7。在施工现场实验室,以正常方式确定生产集配以及最佳油石比,并进行温拌验证分析,最终确定本工程最佳油石比为7.8。
4 旧水泥路面改造工程温拌橡胶沥青施工技术
4.1 铺设玻纤格栅
在旧路面改造施工前,首先对路面进行全面清扫,禁止用水直接冲洗。铺设自粘型玻璃纤维格栅,将其铺设在旧水泥面板接缝位置以及裂缝区域,搭接宽度需控制在20 cm以上,每间隔40 cm~50 cm需打固定铆钉。在格栅铺设完成后,即可撒布改性沥青防水层。
4.2 橡胶沥青和温拌剂的添加设备
在本工程施工中,沥青材料为橡胶粉沥青,稳定性强,在沥青拌和后,要求在48 h内使用完。橡胶沥青粘度大,对于沥青储存罐的要求比较高,要求在罐内以及罐周围设置加热导管,将罐内沥青温度控制在170℃以上,另外,在罐顶,还应设置两个搅拌叶进行持续胶东,确保罐内沥青温度均匀。
对于温拌剂添加设备,要求组织设备生产厂家进行安装和调试,将温拌剂从容易中引入至泵中,再传输至喷射杆上,最后喷入拌缸中。温拌剂必须与热沥青充分接触,因此,需对喷头方向与沥青喷头方向进行调整,使得二者喷出后能够在空中相遇并落至石料上。
在拌合楼沥青喷头控制电路上,需安装传感器,与各个数控泵进行连接,在设备通电并喷射出沥青后,数控泵即可接收到信号,并自动喷射温拌剂。
温拌剂是由大量水以及少量表面活性剂所组成的,因此,在喷入拌缸后即可沸腾气化,进而产生大量蒸汽。蒸汽压力较大,会对矿料称重准确性造成不良影响,对此,在拌缸中,需安装排气孔,确保能够顺利排出多余的蒸汽。
4.3 拌和
对于橡胶沥青拌合楼,需设置在运输条件良好并且空旷干燥的区域,并做好防火、防雨措施。对于拌和场地,首先需做好场地硬化处理,将集料运输至拌和场地,并分类堆放,做好明确标识。
在本工程施工中,采用温拌施工技术,橡胶沥青拌和温度比较高,拌和温度需控制在150℃,石料加热温度为160℃,而沥青加热温度则为175℃,出料温度达145℃。需要注意,在温拌施工中,必须严格控制橡胶沥青拌和温度,要求将温度控制在160℃以内,如果温度过高,则温拌剂所形成的水滴结构会被破坏,进而对温拌施工效果造成不良影响。
在橡胶沥青出料前,首先需进行试拌和,根据试拌成果对上料速度、拌和时间等进行优化调整。在混合料拌和时间控制方面,必须保证混合料拌和均匀,所有矿料颗粒均可均匀裹覆沥青。在出料时,橡胶沥青可呈水帘状流淌,并且不会发生结块、结团等问题。与普通热拌橡胶沥青相比,温拌所需时间比较长,在出料稳定后,即可调整至正常拌和时间。 在本工程施工中,根据试拌,并对混合料拌和成果进行分析,石料干拌时间为5 s,而湿拌时间为55 s,每次拌和所需时间为75 s。
4.4 运输
在橡胶沥青混合料拌和完成后,即可进行混合料运输。要求在施工现场配置足够数量的运输车,确保能够及时将混合料运输至施工现场。在本工程混合料运输中,选用大吨位自卸车辆,在装料前,要求彻底清理车厢,并涂抹菜籽油或者柴油,要求严格控制油量,避免产生液积。在该旧路改造施工中,施工环境气温比较低,不仅需采用温拌施工技术,同时还应做好混合料保温处理,可在运输车上配置保温篷布。
4.5 摊铺
在橡膠沥青路面摊铺施工前,首先需对玻璃纤维格栅铺设施工质量进行检查,如果发现隆起、变形等质量问题,应用刀片割开,并进行整平处理。该公路工程路面宽度为16 m,为了保证路面施工质量,可采用单机半幅铺设施工方式,单幅宽度为8 m。在摊铺施工前,提前预热摊铺机,将熨平板加热至110℃,避免沥青混合料凝结成块,进而对路面摊铺施工质量造成不良影响。在施工现场,应组织专人对橡胶沥青混合料温度进行监测,确保混合料摊铺至路面后,其温度能够达到140℃以上。
4.6 碾压
橡胶沥青混合料的粘度比较高,如果混合料温度下降至90℃以下,则很难进行压实整平处理。因此,在橡胶沥青路面摊铺和压实施工中,必须严格控制施工时间和温度,确保在混合料降温前进行压实处理。
在路面压实施工时,环境温度为5℃,属于低温环境,采用单机摊铺施工方式,并选用4台压路机进行压实处理,并且使用2台以上胶轮压路机。在摊铺机摊铺施工完成后,压路机应立即跟随,轮迹带重叠宽度为轮宽的1/3~1/4之间,压实6遍以上。
在本工程路面压实施工中,首先采用胶轮压路机进行初压,然后采用钢轮压路机进行振动复压一级静压收光。在胶轮压路机压实施工中,无需洒水,因此能够有效减少混合料热量损失,而通过应用钢轮压路机进行复压,也可减少喷水量。
5 结语
综上所述,本文主要结合实例,对温拌橡胶沥青施工技术在旧水泥路面改造施工中的应用方式进行了详细探究。在橡胶沥青材料制备中,主要原料为废旧轮胎胶粉,可实现垃圾循环利用,并且能够改善沥青材料高温稳定性、抗老化性、抗疲劳性等。在本工程施工中,在橡胶沥青拌和中加入温拌剂,严格控制混合料拌和、摊铺温度,加强路面碾压施工控制,能够有效提升路面施工质量,改善路面抗疲劳裂缝、反射裂缝能力,延长路面使用寿命,值得推广应用。
参考文献:
[1]张俊亚,李延敬.温拌橡胶沥青SMA在公路工程施工中的应用[J].居业,2017,2(7):94-95.
[2]熊辉.温拌橡胶沥青混合料的施工技术及性能研究[J].筑路机械与施工机械化,2018,35(9):113-118.
[3]王伟明,凌宏杰,吴旷怀.新型温拌复合改性橡胶沥青及其路用性能[J].公路,2019,2(3):230-234.
[4]金娟,亢炜.Sasobit温拌剂对橡胶沥青混合料性能的影响[J].河南科技,2018,15(15):123-125.
[5]周启伟,吴雪柳,杨波.温拌剂对橡胶沥青及沥青混合料路用性能影响分析[J].中外公路,2016,31(4):97-100.
[6]张佑波,杨勇富.温拌橡胶沥青SMA在南京南站道路中的应用[J].淮海工学院学报(自然科学版),2015,28(4):141-143.
关键词:温拌技术;橡胶;配合比设计;施工
橡胶沥青是将废旧轮胎加工的橡胶粉加入至沥青中所形成的混合物,能够有效改善沥青材料黏性、弹性恢复力、抗高温、抗疲劳等性能。通过将橡胶沥青应用于路面施工中,不仅路面厚度小,而且可延缓路面结构裂缝产生,延长公路使用寿命。通过将橡胶沥青与温拌技术进行有效结合,即可形成新型沥青混合料技术,因此,对温拌橡胶沥青在路面施工中的应用进行深入研究意义重大。
1 温拌技术原理
温拌技术主要有三种类型,分别有发泡沥青降粘技术、有机降粘型温拌技术以及表面活性温拌技术,其中,表面活性温拌技术的应用比较常见。在旧路改造施工中,橡胶沥青的应用优势主要包括以下几点:①能够有效提升沥青混合料的耐久性以及抗疲劳寿命;②可提高路面抵抗疲劳裂缝、反射裂缝的能力;③能够改善高温抗永久变形能力,比如车辙、拥包等;④可改善路面抗温裂缝能力;⑤可提高公路罩面耐久性以及使用性能;⑥可降低行车噪音,提升行车舒适度。
在橡胶沥青温拌施工中,通过采用表面活性温拌技术,在混合料拌和中可加入表面活性温拌剂,在亲油基以及亲水基的作用下,能够使得微量水与沥青截面之间形成结构性水膜,进而发挥润滑作用,促进石料之间的滑动作用,提升混合料和易性,避免沥青胶浆凝固。在混合料摊铺和压实施工中,由于结构性水膜可发挥良好的润滑作用,因此可加快摊铺施工速度,并且有利于对混合料进行碾压整平处理。在对路面完成压实施工后,在机械撕扯力以及环境因素的印象下,水分子逐渐消失,此时结构水膜也会逐渐消失,表面活性物质可转移至沥青材料与集料之间的界面,而表面活性物质为碱性,因此,可有效改善理清胶结料与集料之间的粘结效果。
2 工程概况
某水泥公路路面原有路面结构是由水泥混凝土面板、石灰稳定土基层以及素土所组成的,该公路工程经长时间运营后,路面结构平整度不断降低,并逐渐产生断板、断裂、露骨等质量问题,对于行人、行车安全性造成较大不良影响。通过现场勘查,结合以往的施工经验,采用温拌橡胶沥青混凝土技术进行路面改造施工,在原有水泥板的接缝位置、裂缝位置,均需设置玻璃纤维格栅,同时,在水泥板与下面层之间、上下面层之间,均需撒布SBS改性沥青防水粘结层。但是,在该路面改造施工中,气候环境温度比较低,可能会对沥青混合料拌和质量造成不良影响,因此,在本工程施工中,采用温拌橡胶沥青施工技术,可有效提升施工质量。
3 橡胶沥青配合比设计
在该旧路改造施工中,橡胶沥青原材料包括集料、橡胶沥青、温拌剂。其中,集料为玄武岩土。对于橡胶粉改性沥青,采用湿法工艺制作,橡胶粉为30目,掺量为25%。对于温拌剂,采用Evotherm温拌剂,含有少量表面活性化学物质,能够使得水分形成细小水滴,并均匀分散在沥青中,降低沥青混合料动力粘度,同时提升低温和易性。
在橡胶沥青配合比设计中,参考ARAC10级配范围,油石比为7.7。在施工现场实验室,以正常方式确定生产集配以及最佳油石比,并进行温拌验证分析,最终确定本工程最佳油石比为7.8。
4 旧水泥路面改造工程温拌橡胶沥青施工技术
4.1 铺设玻纤格栅
在旧路面改造施工前,首先对路面进行全面清扫,禁止用水直接冲洗。铺设自粘型玻璃纤维格栅,将其铺设在旧水泥面板接缝位置以及裂缝区域,搭接宽度需控制在20 cm以上,每间隔40 cm~50 cm需打固定铆钉。在格栅铺设完成后,即可撒布改性沥青防水层。
4.2 橡胶沥青和温拌剂的添加设备
在本工程施工中,沥青材料为橡胶粉沥青,稳定性强,在沥青拌和后,要求在48 h内使用完。橡胶沥青粘度大,对于沥青储存罐的要求比较高,要求在罐内以及罐周围设置加热导管,将罐内沥青温度控制在170℃以上,另外,在罐顶,还应设置两个搅拌叶进行持续胶东,确保罐内沥青温度均匀。
对于温拌剂添加设备,要求组织设备生产厂家进行安装和调试,将温拌剂从容易中引入至泵中,再传输至喷射杆上,最后喷入拌缸中。温拌剂必须与热沥青充分接触,因此,需对喷头方向与沥青喷头方向进行调整,使得二者喷出后能够在空中相遇并落至石料上。
在拌合楼沥青喷头控制电路上,需安装传感器,与各个数控泵进行连接,在设备通电并喷射出沥青后,数控泵即可接收到信号,并自动喷射温拌剂。
温拌剂是由大量水以及少量表面活性剂所组成的,因此,在喷入拌缸后即可沸腾气化,进而产生大量蒸汽。蒸汽压力较大,会对矿料称重准确性造成不良影响,对此,在拌缸中,需安装排气孔,确保能够顺利排出多余的蒸汽。
4.3 拌和
对于橡胶沥青拌合楼,需设置在运输条件良好并且空旷干燥的区域,并做好防火、防雨措施。对于拌和场地,首先需做好场地硬化处理,将集料运输至拌和场地,并分类堆放,做好明确标识。
在本工程施工中,采用温拌施工技术,橡胶沥青拌和温度比较高,拌和温度需控制在150℃,石料加热温度为160℃,而沥青加热温度则为175℃,出料温度达145℃。需要注意,在温拌施工中,必须严格控制橡胶沥青拌和温度,要求将温度控制在160℃以内,如果温度过高,则温拌剂所形成的水滴结构会被破坏,进而对温拌施工效果造成不良影响。
在橡胶沥青出料前,首先需进行试拌和,根据试拌成果对上料速度、拌和时间等进行优化调整。在混合料拌和时间控制方面,必须保证混合料拌和均匀,所有矿料颗粒均可均匀裹覆沥青。在出料时,橡胶沥青可呈水帘状流淌,并且不会发生结块、结团等问题。与普通热拌橡胶沥青相比,温拌所需时间比较长,在出料稳定后,即可调整至正常拌和时间。 在本工程施工中,根据试拌,并对混合料拌和成果进行分析,石料干拌时间为5 s,而湿拌时间为55 s,每次拌和所需时间为75 s。
4.4 运输
在橡胶沥青混合料拌和完成后,即可进行混合料运输。要求在施工现场配置足够数量的运输车,确保能够及时将混合料运输至施工现场。在本工程混合料运输中,选用大吨位自卸车辆,在装料前,要求彻底清理车厢,并涂抹菜籽油或者柴油,要求严格控制油量,避免产生液积。在该旧路改造施工中,施工环境气温比较低,不仅需采用温拌施工技术,同时还应做好混合料保温处理,可在运输车上配置保温篷布。
4.5 摊铺
在橡膠沥青路面摊铺施工前,首先需对玻璃纤维格栅铺设施工质量进行检查,如果发现隆起、变形等质量问题,应用刀片割开,并进行整平处理。该公路工程路面宽度为16 m,为了保证路面施工质量,可采用单机半幅铺设施工方式,单幅宽度为8 m。在摊铺施工前,提前预热摊铺机,将熨平板加热至110℃,避免沥青混合料凝结成块,进而对路面摊铺施工质量造成不良影响。在施工现场,应组织专人对橡胶沥青混合料温度进行监测,确保混合料摊铺至路面后,其温度能够达到140℃以上。
4.6 碾压
橡胶沥青混合料的粘度比较高,如果混合料温度下降至90℃以下,则很难进行压实整平处理。因此,在橡胶沥青路面摊铺和压实施工中,必须严格控制施工时间和温度,确保在混合料降温前进行压实处理。
在路面压实施工时,环境温度为5℃,属于低温环境,采用单机摊铺施工方式,并选用4台压路机进行压实处理,并且使用2台以上胶轮压路机。在摊铺机摊铺施工完成后,压路机应立即跟随,轮迹带重叠宽度为轮宽的1/3~1/4之间,压实6遍以上。
在本工程路面压实施工中,首先采用胶轮压路机进行初压,然后采用钢轮压路机进行振动复压一级静压收光。在胶轮压路机压实施工中,无需洒水,因此能够有效减少混合料热量损失,而通过应用钢轮压路机进行复压,也可减少喷水量。
5 结语
综上所述,本文主要结合实例,对温拌橡胶沥青施工技术在旧水泥路面改造施工中的应用方式进行了详细探究。在橡胶沥青材料制备中,主要原料为废旧轮胎胶粉,可实现垃圾循环利用,并且能够改善沥青材料高温稳定性、抗老化性、抗疲劳性等。在本工程施工中,在橡胶沥青拌和中加入温拌剂,严格控制混合料拌和、摊铺温度,加强路面碾压施工控制,能够有效提升路面施工质量,改善路面抗疲劳裂缝、反射裂缝能力,延长路面使用寿命,值得推广应用。
参考文献:
[1]张俊亚,李延敬.温拌橡胶沥青SMA在公路工程施工中的应用[J].居业,2017,2(7):94-95.
[2]熊辉.温拌橡胶沥青混合料的施工技术及性能研究[J].筑路机械与施工机械化,2018,35(9):113-118.
[3]王伟明,凌宏杰,吴旷怀.新型温拌复合改性橡胶沥青及其路用性能[J].公路,2019,2(3):230-234.
[4]金娟,亢炜.Sasobit温拌剂对橡胶沥青混合料性能的影响[J].河南科技,2018,15(15):123-125.
[5]周启伟,吴雪柳,杨波.温拌剂对橡胶沥青及沥青混合料路用性能影响分析[J].中外公路,2016,31(4):97-100.
[6]张佑波,杨勇富.温拌橡胶沥青SMA在南京南站道路中的应用[J].淮海工学院学报(自然科学版),2015,28(4):141-143.