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橡胶沥青在“春城第一大道——北京路”上的应用

发布者:admin 发布时间:2017-12-19

橡胶沥青在“春城第一大道——北京路”上的应用

陈子源,昆明市政工程设计科学研究院有限公司

摘要:作为一种新型的理想环保型道路建筑材料,橡胶沥青具有高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性等性能,目前主要应用于道路结构中的应力吸收层和表面层中。因橡胶沥青在我国用于铺筑路面目前在处于起步阶段,虽铺筑了不少试验路段,但还未行成大规模生产,国家还没有相关施工规范标准。笔者结合橡胶沥青在北京路上的应用对橡胶沥青的优点进行分析。

关键词:橡胶沥青基本特点 应力吸表面层,影响性能因素、在市政道路上的应用

0引言

北京路位于昆明市主城区,是昆明城市“三横、四纵”主干道路网中最重要的一条南北向主干道为新昆明城市建设、发展的重要窗口,同时是连接主城核心区与北市区的主要道路之一。因2010年起地铁建设施工对路面造成严重的损坏,路面恢复势在必行,且随着社会的发展,对资源的节约和环境的保护已被越来越多的人所看重,针对橡胶沥青的优点,及北京路大部分路面只进行路面罩面的现状,经昆明市住房和城乡建设局决定以北京路作为橡胶沥青的实验路段,验证橡胶沥青的优点从而面向全昆明市推广。

1橡胶沥青概述

橡胶沥青是先将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒,再按一定的粗细级配比例进行组合,同时添加多种高聚合物改性剂,并在充分拌合的高温条件下(180℃以上),与基质沥青充分熔胀反应,最后得到反应物就是具有高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性等性能的改性橡胶沥青,其主要应用于道路结构层中的上面层和应力吸收层中,而大量的使用废旧轮胎,既节约了能源,也有利于环保。

2橡胶沥青的主要特点:

优异的抗疲劳性提高路面的耐久性能;

开级配或间断级配橡胶沥青路面防滑功能高、减少雨天行车溅水、改善视野、降低噪音,大大提高路面行车安全和舒适性;

由于橡胶沥青降低了沥青加温的温度,不但可有效节约拌和成本,同时防止沥青的高温老化,防止接近闪点带来的不安全因素;

由于量高、弹性好,提高了路面对疲劳裂缝、反射裂缝的抵抗能力;

较强的低温柔韧性减轻了路面的温度敏感性;

因为胶结料含量高、油膜厚以及轮胎中含有抗氧化剂,故提高了道路抗老化、抗氧化能力;

优异的抗车辙永久变形能力;

由于道路的耐久性得到提高,使得道路的养护费用显著降低;

大量使用废旧轮胎,既节约了能源,也有利于环境保护;

橡胶中的炭黑能够使路面黑色长期保存,与标线的对比度高,提高了道路的安全性;

橡胶沥青用于沥青混合料时,由于施工厚度薄,施工迅速,缩短了施工时间。

3橡胶沥青沥青的应用范围

罩面工程

当今,国际上公认的最佳防反射裂缝的有效方案就是在铣刨、填缝、整治调平后的路面上铺上橡胶应力吸收层,正是利用橡胶沥青所具有的粘接性能,使得现状路面与加铺层之间的粘接性加强,与此同时,大量的橡胶沥青与一颗颗碎石粒进行强力的粘合的,得到厚约1cm的弹性防裂层,进而阻止了底部路面的一些裂缝向上传播,而橡胶沥青中含量高、弹性好的胶结材料,使得路面的抗裂缝能力及抗疲劳裂缝能力加强,并提供粘接、防水和填缝的作用

应用于路面防水

在路面的应力吸收层铺上大量的橡胶沥青会形成约3mm的沥青膜,在雨天会阻止雨水的向下渗透,进而保护路面基层,再者,在应力层上面铺设大量的沥青混合料,正是橡胶沥青用于沥青混合料的作用水分不能向下渗透。由于施工厚度薄,施工迅速,进而缩短了施工时间,同时这些材料将与沥青发生二次融化,然后通过沥青洒布车、碎石摊铺车、胶轮压路机等对路面压实后将混合材料充分压实到底部的缝隙中,从而阻止了水分的向下渗透。

应用于城市道路

由于沥青中均匀分布着轮胎橡胶粉,而汽车形式过程中,轮胎与高弹性的橡胶粉直接接触,他们属于同种材料,并能够吸收轮胎的震动冲击,因此有效的降低了轮胎与路面间的震动噪声。

用于大型城市主干道

目前我国最常见的路面损坏类型就是过大车辙,第一是城市主干道的过大交通量,第二是城市道路的特殊性所致——车辆需频繁停车与起步加大了沥青的冲击,第三是城市需要发展建设过程中难免会有超重大货车及超高超长公交等大荷载车辆行驶,第四是昆明所处高原的特性,阳光充足、直射沥青路面时间长、强度大,使得昆明地区道路路表温度过高。而橡胶沥青的高稳定性及高弹性,可以有效缓解这些因素带来的影响。

4橡胶沥青在北京中的应用

针对北京路的特性第一是大面积只做罩面处理,第二是昆明雨季降雨量较大,第三是北京路为昆明市南北向的主要通道交通任务繁重,第四是昆明的气候特点,以上特点注定北京路需要橡胶沥青这样的有针对性的新型建筑材料。

初步设计阶段笔者提出两种方案:在满足重载交通的要求下,方案一是在原路面上加铺4cm AC-13(SBS改性)+8cmAC-25C粗粒沥青混凝土,综合单价为154元/平米;方案二是是在原水泥混凝土路面上加铺5cmRAC-13橡胶沥青混凝土+1cm橡胶沥青应力吸收层,综合单价为126元/平米。

最终根据橡胶沥青的优点及北京路的特点经专家论证北京路采取橡胶沥青。

北京路罩面路段采用的路面结构层为4cmRAC-13橡胶沥青混凝土+1cm橡胶沥青应力吸收层,并要求动稳定度达到4000以上,冻融劈裂值达到80以上。

针对橡胶沥青面层设计过程中提出橡胶沥青的指标要求如下:

检测项目

技术指标

粘度,177 ,(Pa.S

1.5~4.0

针入度(25,100g,5s),(0.1mm)

≥25

软化点()

≥54

弹性恢复25%

≥60

为满足上述指标要求笔者从性能影响因素及生产工艺上提出了要求:

性能影响因素——材料橡胶粉在沥青中所起作用既有物理作用也有化学作用,反应机理比较复杂,对橡胶沥青的性能影响因素也比较多,推荐胶粉粒径范围为0.15~0.60mm,掺量采用18%~20%时,需对橡胶粉进行微波辐射的表面活化处理,能提高橡胶粉和沥青之间的界面粘合力。 基质沥青品主要采用90号号沥青。  

性能影响因素——生产工艺为了保证橡胶沥青的基本质量,一是要求在20s之内使基质沥青所处的升温系统能够从160℃上升到190℃,二是对于胶粉和升温后的基质沥青配比必须精确,之后将其同时送入每分钟转速为3500rpm的高速剪切搅拌系统中,三是将经过高速剪切预拌的橡胶沥青全部输送到溶胀反应系统中,在该系统中必须配备快速升温系统,禁止使用竖式进行搅拌。四是对于已经完成生产的橡胶沥青必须直接将其供应到搅拌器中,从而避免橡胶沥青整体质量降低,最终对橡胶沥青混凝土的生产级配形成影响。五是将基质沥青应当直接采用泵输送到橡胶沥青生产设备中,而橡胶沥青经过高速剪切机和溶胀反应之后必然会形成橡胶改性沥青,在此过程中要求温度超过190℃,混合反应的时间则必须超过45min。

针对应力吸收层,由于应力吸收层是将单一粒径的石料均匀的满铺在橡胶沥青层上,用胶轮压路机进行嵌挤碾压,橡胶沥青被挤压到石料高度的约3/4,石料嵌锁形成后将构成结构性支撑, 水稳层或旧路面的各种裂缝将很难穿透该层,可以有效遏制裂缝的反射。极大的解决了北京路因修建时序不一致导致的路面结构层不同、地铁反复开挖导致的新老路面沉降不一致、北站隧道现状混凝土路面“白”改“黑”的反射裂缝问题。

5结语

使用橡胶沥青后的北京路路面比普通路面更“黑”,与画好的交通标线形成鲜明的黑白对比,大大增加了交通标线的可视度,提高了道路的安全性,经昆明市环境监测部门监测北京路的马路噪音比与之相交的环城路相比噪音低3-6db,笔者在北京路通车后驾车去体验,行驶过程中能明显感觉到形成噪音小,车轮与路面之间能达到“无缝衔接”没有普通沥青的生硬感,行车舒适,2015年5月1日通车至今路面颜色依然黑,交通标线辨识度依然很高,基本未出现道路横缝、纵缝、网状缝等因道路沉降不均匀引起的道路病害。

由于北京路使用橡胶沥青达到了工程预想的效果,《昆明市城市道路设计指南》中3.5章节3.5.2中明确规定“3.5.2机动车道面层须采用橡胶沥青改性混凝土,鼓励采用不低于现行标准的改性沥青混凝土”建设标准的发布也是对橡胶沥青的一种十足的肯定

参考资料:

昝卫华,《浅析橡胶沥青性能与应用》 2012年

城镇道路路面设计规范》CJJ169-2012

郭兆立译《橡胶沥青应用与设计指南》

谢昭彬,陈剑峰,李秋平.橡胶沥青性能评价指标和影响因素研究