摘要:随着经济社会发展,车辆增多,废弃轮胎会逐年增加,用废弃轮胎制造的橡胶粉是一种良好的沥青改性剂,可有效改善沥青砼路面的使用性能;目前我国尚无专门的沥青混凝土施工规范,本文提供一些施工要点及数据,以供参考。
关键字:橡胶沥青施工要点
AR即橡胶沥青,是改性沥青的一种,当前我国经济和社会发展已进入新阶段,节能和环保是国家可持续发展的重要战略之一。废旧轮胎是一种固体废弃物,其特性是不易降解和裂解,处理不当还会被不法分子翻新利用,流入市场造成安全隐患。废旧轮胎中含有大量天然橡胶,合成橡胶等多种有益于改善沥青性能的材料,生产的橡胶粉添加进沥青可以有效改善沥青路面质量。下面就其施工技术和要点进行一下探讨。
一、原材料选择
1、基质沥青
橡胶沥青所用的基质沥青采用70号A级道路石油沥青,其技术要求见表1。
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2、橡胶粉
橡胶粉颗粒规格应符合表2的要求。橡胶粉筛分应采用水筛法进行试验。Arizona Test Method 714橡胶粉密度应为1.15 0.05 g/cm3,应无铁丝或其它杂质,纤维比例应不超过0.5%,一般含有橡胶粉重量4%的碳酸钙,以防止胶粉颗粒相互粘结。橡胶粉应提供质量保证书,质保书应说明橡胶粉规格、加工方式、加工的废旧轮胎类型,还应说明橡胶粉的储存方式。
表2橡胶粉筛分规格
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3、橡胶沥青
参考我国现行改性沥青产品技术标准和美国亚利桑那州橡胶沥青技术标准,并结合工程应用经验,橡胶沥青应满足以下技术要求:
表3橡胶沥青技术要求
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4、集料
粗集料应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒的碎石,宜采用玄武岩集料或辉绿岩集料。细集料采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的玄武岩、辉绿岩或石灰岩细集料,不能采用山场的下脚料。
5、填料
橡胶沥青混凝土AR-AC13不使用矿粉填料。
6、外掺剂
AR-AC13橡胶沥青混凝土需要掺入必要的外掺剂以改善橡胶沥青与集料的粘附性及混凝土的水稳定性能,掺量为混合料重量1~2%。适宜的外掺剂为水泥或石灰。
二、施工机械配备
必须配备齐全施工机械和配件,做好开工前的保养、调试和试机,并保证在施工期间一般不发生有碍施工进度和质量的故障。沥青上面层宜采用机械化连续摊铺作业,对于单幅双车道面层,应实施两台摊铺机梯队作业,以确保摊铺面的质量。因而必须配备以下主要施工机械。
1、橡胶沥青生产设备一套,用管道与拌和楼直接连接,生产经过调试确保沥青泵送系统正常;
2、间歇式沥青混合料拌和机,要求3000型以上拌和楼一套。全部生产过程由计算机自动控制,配有良好的打印装置。拌和机应配备良好的二级除尘装置;
3、沥青混合料摊铺机两台;
4、非接触式平衡梁装置两套(4只);
5、压路机:10T以上双钢轮振动压路机5台,其中宽幅压路机不少于1台;
6、载重量15T以上的自卸汽车不少于15辆;
7、洒水车,给压路机供水用。
三、铺筑试铺路面
AR-AC13橡胶沥青抗滑磨耗层施工开工前,需先做试铺路面。通过合格的混合料组成设计,拟定试铺路面铺筑方案,采用重新调试的正式施工机械,铺筑试铺路面。试铺路面宜选在正线直线段,长度不少于200m。
试铺路面施工分为试拌和试铺两个阶段,需要确定的内容包括:
1.根据各种机械的施工能力相匹配的原则,确定适宜的施工机械,按生产能力决定机械数量与组合方式。
2.通过试拌决定拌和参数——如上料速度、拌和数量与拌和时间、拌和温度等;同时验证橡胶沥青混合料的配合比设计和沥青混合料的技术性能,决定正式生产用的矿料配合比和橡胶沥青用量。
3.通过试铺决定摊铺参数——摊铺温度、摊铺速度、初步振捣夯实的方法和强度、自动找平方式等;压实参数——压实机具的选择、组合、压实顺序、碾压温度、碾压速度及遍数;施工缝处理方法和松铺系数。
4.确定施工作业段的长度,修订施工组织计划。
5.全面检查材料及施工质量是否符合要求。
6.确定施工组织及管理体系、质保体系、人员、机械设备、检测设备、通讯及指挥方式。
试铺路面的铺筑,严格按交通部标准《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)规定操作。在试铺路面的铺筑过程中,监理工程师应一起参加,检查施工工艺、技术措施是否符合要求,测温、观色、取样,并记录试验与检测结果,检查各种技术指标情况,对出现的问题提出改进意见。上面层试铺,必须力争一次铺筑成功,使试铺面层成为正式路面的组成部分,否则应予铲除。
试铺路面的质量检查频率应根据需要比正常施工时适当增加(一般增加一倍)。试铺结束后,试铺路面应基本上无离析和石料压碎现象,经检测各项技术指标均符合规定,施工单位应立即提出试铺总结报告,由驻地监理工程师审查,经业主方批准后即可作为申报正式开工的依据。
四、橡胶沥青混凝土(AR-AC13)施工要点
1.把好原材料质量关,注意粗细集料和填料的质量,应从源头抓起,对不合格的矿料,不准运进拌和厂;堆放各种矿料的地坪必须硬化,并具有良好的排水系统,避免材料被污染;各品种材料间应用墙体隔开,以免相互混杂;细集料及矿粉宜覆盖,细料潮湿将影响喂料数量和拌和楼产量。
2.沥青混合料的拌制过程中严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度。热混合料成品在贮料仓储存后,其温度下降不应超过10℃。AR-AC13沥青混合料的施工温度控制范围见表4;
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拌和楼控制室要逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度,并定期对拌和楼的计量和测温进行校核;没有材料用量和温度自动记录装置的拌和楼不得使用;拌和时间由试拌确定。必须使所有集料颗粒全部裹复沥青结合料,并以沥青混合料拌和均匀为度,建议外掺剂水泥加入拌和仓后先与矿料干拌10s,再加入橡胶沥青湿拌40s;要注意目测检查混合料的均匀性,及时分析异常现象。如混合料有无花白、冒青烟和离析等现象。如确认是质量问题,应作废料处理并及时予以纠正。在生产开始以前,有关人员要熟悉本项目所用各种混合料的外观特征,这要通过细致地观察室内试拌的混合料而取得。
每台拌和楼每天上午、下午各取一组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验,检验油石比、矿料级配和沥青混凝土的物理力学性质。每周应检验1~2次残留稳定度。橡胶沥青用量与设计值的允许误差1至2;
矿料级配与生产设计标准允许差值
mm ±2%
≤mm ±4%
≥mm ±5%
每天结束后,用拌和楼打印的各料数量,进行总量控制。以各仓用量及各仓筛分结果,在线检查矿料级配;计算平均施工级配和油石比,与设计结果进行校核;以每天产量计算平均厚度,与路面设计厚度进行校核。
3.沥青混合料的运输
(1)采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。插入深度要大于150mm。在运料卡车侧面中部设专用检测孔,孔口距车箱底面约300mm;
(2)拌和楼向运料车卸料时,汽车应前后移动三次装料,以减少粗集料的离析现象;
(3)沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余,根据工程规模摊铺机前方应有3~5辆运料车等候卸料;
(4)运料车应有良好的篷布覆盖设施,卸料过程中继续覆盖,直到卸料结束取走篷布,以资保温或避免污染环境;
(5)连续摊铺过程中,运料车在摊铺机前10~30cm处停住,不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档,靠摊铺机推动前进。
5.沥青混合料的摊铺
(1)连续稳定地摊铺,是提高路面平整度最主要措施。对于橡胶沥青混凝土,摊铺机的摊铺速度应根据拌和楼的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度、摊铺宽度,按1~3m/min予以调整选择,做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。不应任意以快速摊铺几分钟,然后再停下来等下一车料。用餐应分批轮换交替进行,切忌停铺用餐。争取做到每天收工停机一次;
(2)用机械摊铺的混合料未压实前,施工人员不得进入踩踏。一般情况下不得采用人工整修;
(3)AR-AC沥青混合料上面层宜用非接触式平衡梁装置控制摊铺厚度。两台摊铺机距离不应超过10m,以形成良好的热接缝;
(4)摊铺机应调整到最佳工作状态,调好螺旋布料器两端的自动料位器,并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器中的混合料以略高于螺旋布料器2/3为度,使熨平板的挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致,避免摊铺层出现离析现象;
(5)检测松铺厚度是否符合规定,以便随时进行调整。摊前熨平板应预热至规定温度。摊铺机熨平板必须拼接紧密,不许存有缝隙,防止卡入粒料将铺面拉出条痕;
(6)摊铺遇雨时,立即停止施工,并清除未压实成型的混合料。遭受雨淋的混合料应废弃,不得卸入摊铺机摊铺。
6.沥青混合料的压实成型
(1)沥青混合料的压实是保证沥青面层质量的重要环节,应选择合理的压路机组合方式及碾压步骤。为保证压实度和平整度,初压应尽量在摊铺后较高温度下及时进行。为防止橡胶沥青粘结橡胶轮胎,AR-AC沥青混凝土禁止使用胶轮压路机;
(2)橡胶沥青混凝土施工碾压工艺建议采用5台双钢轮振动压路机,压实工艺分为初压、复压和终压。推荐压实方案:初压采用两台压路机静压一遍,振动碾压3遍,复压采用两台压路机振动碾压3遍,终压采用一台压路机以静压方式碾压1~2遍以消除轮迹;
(3)为避免碾压时混合料推挤产生拥包,碾压时应将驱动轮朝向摊铺机;碾压路线及方向不应突然改变;压路机起动、停止必须减速缓行,不准刹车制动。压路机折回不应处在同一横断面上;
(4)初压应紧跟摊铺机进行碾压,随摊铺机逐步推进。复压、终压应分清段落,设置明显标志,便于司机辩认。对松铺厚度、碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗管理和检查,使面层做到既不漏压也不超压;
(5)压实完成12h后,方能允许施工车辆通行。
7.施工接缝的处理
(1)纵向施工缝。施工纵缝应设置在道路中部位置,在另一半幅施工前,应用锯缝机将施工纵缝切割整齐,并铲除不规整部分;
(2)横向施工缝。全部采用平接缝。用三米直尺沿纵向位置,在摊铺段端部的直尺呈悬臂状,以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置,用锯缝机割齐后铲除;继续摊铺时,应将摊铺层锯切时留下的灰浆冲洗干净,涂上少量粘层沥青,摊铺机熨平板从接缝处起步摊铺;碾压时用钢筒式压路机进行横向压实,从先铺路面上跨缝逐渐移向新铺面层。
8.施工阶段的质量管理
(1)原材料的质量检查:包括橡胶沥青、粗集料、细集料、外掺剂等;
(2)混合料的质量检查:橡胶沥青用量、矿料级配、稳定度、流值、空隙率、残留稳定度;混合料出厂温度、运到现场温度、摊铺温度、初压温度、碾压终了温度;混合料拌和均匀性;
(3)面层质量检查:厚度、平整度、宽度、高程、横坡度、压实度、横向偏位、渗水系数、构造深度和摩擦系数;摊铺的均匀性;同时还应进行构造深度和摆式摩擦系数的跟踪检测。
压实度采用双控指标,要求马歇尔标准密度的压实度不小于98%,最大理论密度压实度为94%~96.5%,AR-AC橡胶沥青磨耗层实测空隙率应在4.5%~6.5%范围内。
上面层平整度要求连续平整度仪100m标准差的合格标准不大于0.8mm。
渗水系数应作为常规试验进行检测,应使用改进型渗水仪(着地环状宽度35mm、装有渗水仪开关),施工单位自检和监理组抽检,可按取芯压实度检验频率随机选点。渗水系数要求不大于50mL/min,渗水系数合格率宜不小于80%,当合格率小于90%时应加倍频率检测,如检测结果仍小于80%,需对该段面层进行处理。同时应加强薄弱环节的渗水系数的控制,渗水系数极值不超过150 ml/min(不参与合格率控制)。
面层混合料的离析包括沥青混合料的温度离析和沥青混合料的级配离析,离析可以暂时作如下控制:
a、施工过程中采用红外温度探测器检测的温度差不应超过20℃;
b、核子密度仪检测的密度差不应超过0.075g/cm3(大体上相当于空隙率相差3%);
c、构造深度的最大值与平均值之比不应超过1.5。
五、注意事项
1.在拌和楼生产橡胶沥青混凝土时,橡胶沥青由于粘度较大,泵送时间较长,易造成热料仓等料,导致矿料过热,进而使得混合料出料温度偏高,同时还将影响拌和楼混合料产量。解决办法:保证生产橡胶沥青的基质沥青供给温度大于160℃,供给拌和楼的橡胶沥青大于185℃,同时尽量缩短橡胶沥青供给管道长度,并与供给橡胶沥青前提前30~60min用导热油对管道进行预热;
2.拌和楼沥青称重系统常常由于系统原因造成设计值与实际配给值不一致,后场技术人员应该密切关注,以橡胶沥青实际配给值为准,对生产配比进行适当调整;
3.实际生产时,应确保冷料进料速度与生产配合比设计取热料仓矿料时基本一致,以避免热料仓矿料级配发生较大波动,从而影响实际生产配比;
4.拌和楼生产沥青混合料通常使用矿粉,但在AR-AC13中仅使用水泥,因此必须事先与拌和楼管理人员协调水泥添加事宜,一般不宜使用粉料回收仓作为水泥贮存仓,生产过程中禁止将回收粉料回收到水泥贮存仓中;
5.运料车装料时,应遵循前后中的顺序,以避免混合料发生离析,后场技术人员应予以关注;
6.前场摊铺机摊铺速度应与拌和楼生产能力保持一致,避免摊铺速度忽快忽慢甚至停机等料,这些都将对路面平整度造成影响;
7.路面碾压,初压第一遍必须采用静压,以避免路面发生波浪、推移,从而影响平整度;
8.进行高温车辙试验时,统一按照100%压实度称取混合料成型车辙板,轮碾遍数比普通沥青混合料有所增加,以压实为准;
9.混合料抽提试验,矿料级配应与生产配比经水泥和胶粉修正过的配比进行比较,橡胶沥青含量应以燃烧法检测,不具备条件的可以直接抽提,并与橡胶沥青中基质沥青用量进行比较。
六、结束语
橡胶沥青混凝土作为一种节能环保型改性沥青产品,有着优良的抗剥落、抗裂及抗车辙能力,适用于交通量重,车辆冲击作用较大的道路爬坡段、红绿灯口和城市白改黑路面,但目前没有相关的规范性文件,其验收与评定按现行的《公路工程质量检验评定标准》执行,以上数据仅供参考。