橡胶沥青在道路改造中的应用研究

发表时间:2016/9/23   来源:《工程建设标准化》2016年8月总第213期   作者:陈烽
[导读] 着重研究橡胶沥青混合料的高温稳定性,并将研究成果应用到橡胶沥青在道路改造过程中的施工技术和质量控制中。

(岳阳市规划勘测设计院)
  【摘  要】我国公路建设的高潮逐渐远去,随着经济的发展道路工程的改造越来越广泛。通过橡胶粉改性沥青来使橡胶沥青具有更优越的高温性能,并且能承受更大的弹性应变。本文从橡胶粉这个因素出发,着重研究不同掺量橡胶粉制备的橡胶沥青对混合料高温性能的影响,研究得到橡胶改性沥青具有更好的高温抗车辙能力。
  【关键字】橡胶沥青;道路改造;高温性能
  前言
  废旧橡胶是高分子化学材料,焚烧产生的有毒有害物质不仅会污染环境,还会危害们的身体健康,而堆放和填埋如此庞大数量的废弃橡胶不仅会占用和浪费大量的土地资源,而且还会破坏周围的生态环境,影响植被的生长,造成严重的恶性循环。
  因此,将这些废旧轮胎加工成橡胶粉并用于改性沥青道路施工中去,不仅减少废弃物的产生,实现资源的有效循环利用,而且还可以降低大量废旧轮胎带来的严峻的环境和安全影响。同时,橡胶沥青本身所具备优良的路用性能在道路改造中可以得到很好的利用。
  本文在不同掺量的橡胶粉的基础上,着重研究橡胶沥青混合料的高温稳定性,并将研究成果应用到橡胶沥青在道路改造过程中的施工技术和质量控制中。
  1.橡胶沥青简介
  公路运输在促进世界经济发展的同时也带来的不小的环境问题,由于橡胶轮胎不易降解且燃烧时释放大量有毒污染气体,因此处理废旧橡胶轮是我们面临的一大问题。橡胶沥青是一种利用特殊工艺将橡胶研磨成极细的橡胶颗粒并与沥青泡胀形成凝胶状的具有高粘度的改性沥青。其制备工艺与其它改性沥青较为相似,最常见的为干法制备和湿法制备两种。实际工程中常用的是湿法,湿法制备将磨细的橡胶粉(1~2mm左右)按照沥青体积的20%~24%比例添加进装有高温热沥青(200±10℃)的反应釜中,保持约两小时可制得。试验表明橡胶沥青的改性机理大致有两点:
  (1)沥青胶体结构变化改性:根据相似相溶原理,橡胶分子中的大分子结构解聚并与沥青内轻质组分重新结合,橡胶分子中的活性小分子使沥青性质得以改善。由试验结果可知经改性后的橡胶沥青具有较高的软化点,高温性能普遍优于SBS改性沥青。
  (2)橡胶颗粒体积溶胀改性:由于橡胶分子与石油类分子具有一定的相似性,可吸收沥青中的轻质组分而溶胀,同时使橡胶颗粒表面表现出一定的粘性,并且基质沥青由于轻质组分被吸收从而使其提高了高温黏性。
  2.高温性能研究分析
  路面结构层中面层的作用主要是直接承受车辆荷载和外界环境因素的影响,近年来,面层通常使用沥青路面。因此,为了保证沥青路面在使用具有足够的稳定性、耐久性,沥青混合料应该具有足够的路用性能。而橡胶沥青混合料的路用性能受基质沥青的类型、胶粉的掺量等因素的影响。
  橡胶沥青是由沥青、回收的轮胎橡胶粉和某些添加剂混合而成的胶结料。经查阅相关资料发现,胶粉的掺量对橡胶沥青混合料的性能影响较大。本文采用单因素法,着重研究了胶粉掺量的变化对橡胶沥青混合料高温稳定性的影响。本文选用湖南保利生产的 70#重交石油基质沥青,湖北宏鄂远橡塑环保科技有限公司生产的 30目的废旧子午胎橡胶粉,选择 SMA-13 矿料级配类型,将不同橡胶粉掺量的橡胶沥青用最佳油石比拌制混合料成型车辙试件,进行车辙试验,测得不同胶粉掺量橡胶沥青混合料在最佳油石比情况下的车辙动稳定度,按照胶粉掺量的不同对数据进行整理分析,见表 1所示。
  表1 不同掺量橡胶沥青车辙动稳定度

  从表1中可得到,橡胶沥青混合料的车辙动稳度会随胶粉掺量的掺量的增加而递增,20%至 25%橡胶粉掺量的橡胶沥青对橡胶沥青混合料的高温性能效果表现最佳。研究发现,橡胶沥青的粘度会随胶粉掺量的增加而增大,从而可以提高混合料的车辙动稳度。
  3.工程实例
  湖南省内某高速通车多年产生面积较广的病害,于2008年进行了路面白加黑改造至今,表层沥青混合料部分路用性能已达不到相关规范要求。具体表现为部分路段出现松散、坑槽集中,个别路段出现了由水泥混凝土板块导致的反射裂缝,需要进行维修改造。此次路面改造针对反射裂缝的处治,在裂缝密集处对上面层进行铣刨并用回填以橡胶沥青混合料,最后面层加铺4cm橡胶沥青AC-13。由于橡胶沥青混合料较普通沥青混合料具有较低的模量,可以产生良好的抗裂性能,并对路面的高温性能具有一定的改善效果。经检验表明,相关检测数据能够满足相关技术规范要求,路面状况良好。
  4.结语
  橡胶沥青中胶粉的加入使得其具有了较好的粘性和弹性。研究得到,橡胶沥青混合料的车辙动稳度会随胶粉掺量的掺量的增加而递增,20%至 25%橡胶粉掺量的橡胶沥青对橡胶沥青混合料的高温性能效果表现最佳。
  参考文献:
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  [4]石油沥青专利[J];石油沥青,2011年02期
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