橡塑合金（TPE）改性瀝青路面施工技術(shù)

張琳慧

（河北路橋集團(tuán)有限公司，河北 邢臺054000）

我國是橡膠、塑料消費(fèi)大國，每年廢輪胎、廢塑料產(chǎn)量始終保持上升趨勢，難以自然降解的廢棄物大量出現(xiàn)，呈現(xiàn)嚴(yán)峻的社會環(huán)境問題，被稱為“黑色污染”和“白色污染”。如何將廢輪胎、廢塑料綜合利用變廢為寶，進(jìn)行大量的試驗研究。同時，隨著我國高等級公路建設(shè)的快速發(fā)展，為提高瀝青路面的路用性能，延長道路的使用壽命，在瀝青路面施工中對改性瀝青的需求越來越大。近年來在構(gòu)建資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會號召下，隨著理論研究和加工技術(shù)的進(jìn)步，利用廢輪胎生產(chǎn)廢膠粉改性瀝青、用廢塑料生產(chǎn)塑料改性瀝青在公路工程中的應(yīng)用得到發(fā)展。另外，為克服單純地用橡膠粉改性瀝青和用塑料改性瀝青存在缺陷，研究開發(fā)廢膠粉、廢塑料復(fù)合改性劑，即橡塑合金（TPE）改性劑，通過濕拌或干拌兩種方式生產(chǎn)出橡塑合金改性瀝青混合料。在河北省邢汾高速公路中面層施工中鋪筑約10km的橡塑合金改性瀝青混合料試驗路，本文對該工程使用的橡塑合金改性瀝青特點(diǎn)及AC－20混合料設(shè)計、路用性能和工藝進(jìn)行總結(jié)和分析，為該技術(shù)的應(yīng)用推廣積累經(jīng)驗。

1 橡塑合金（TPE）改性瀝青

1.1 技術(shù)原理

熱塑性彈性體（TPE）與SBS類似的高分子熱塑性材料。本工程使用的橡塑合金不是通過傳統(tǒng)的石油原料聚合加工而成，而是利用不同種類的廢舊高分子原材料和功能型助劑，基于分子結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理，利用動態(tài)脫硫、等密度力化學(xué)穩(wěn)定方法、反應(yīng)性混煉工藝等技術(shù)方法制備的具有TPE材料性能的高分子合金新材料。橡膠賦予瀝青彈性、塑料賦予瀝青高強(qiáng)度，復(fù)合改性性能優(yōu)良，實現(xiàn)類似SBS的高低溫兼顧的改性效果。

1.2 改性工藝及特點(diǎn)

在實際工程應(yīng)用中，橡塑合金（TPE）作為瀝青改性劑采用“濕法”或“干法”工藝對基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性而得到橡塑合金改性瀝青（濕法）或橡塑合金改性瀝青混合料（干法）。

1）“濕法”使用TPE－F型改性劑，一般按照基質(zhì)瀝青質(zhì)量的10%～18%將改性劑加入基質(zhì)瀝青罐，進(jìn)行高速剪切、攪拌，使改性劑顆粒材料熔解分散。

2）“干法”使用TPE－T型改性劑，在普通瀝青混合料拌合過程中直接把改性劑添加到拌合缸中，將瀝青TPE改性過程和混合料拌合生產(chǎn)融為一道工序。改性劑摻量一般按照混合料質(zhì)量的0.4%～0.5%使用。“干法”施工中可實現(xiàn)機(jī)械化自動監(jiān)控和按劑量投放，施工方便、快捷、省人力。

2 配合比設(shè)計

2.1 原材料試驗

2.1.1 瀝 青

“濕法”采用TPE改性瀝青和“干法”的基質(zhì)瀝青試驗結(jié)果見表1，各項檢測技術(shù)指標(biāo)均滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 TPE改性瀝青檢測結(jié)果及技術(shù)要求

2.1.2 粗集料

粗集料采用石灰?guī)r碎石，碎石規(guī)格:9.5～19mm，4.75～9.5mm，2.36～4.75mm。其各項檢測結(jié)果見表2。

表2 粗集料技術(shù)要求及檢測結(jié)果

2.1.3 細(xì)集料

細(xì)集料采用石灰?guī)r碎石加工的0～3mm機(jī)制砂。其各項檢測結(jié)果見表3。

2.1.4 填 料

填料采用石灰?guī)r磨制的礦粉，技術(shù)要求及檢測結(jié)果見表4。

表3 細(xì)集料技術(shù)要求及檢測結(jié)果

表4 填料技術(shù)要求及檢測結(jié)果

2.2 礦料的級配組成

通過級配初選，確定的目標(biāo)配合比礦料摻配比例及合成級配見表5、表6。

表5 集料摻配比例

表6 礦料合成級配

2.3 設(shè)計結(jié)果

根據(jù)選定的級配曲線，“濕法”改性以3.6%、4.1%、4.6%、5.1%、5.6%五組油石比，“干法”改性以3.3%、3.8%、4.3%、4.8%、5.3%五組油石比進(jìn)行馬歇爾擊實試驗，檢測瀝青混合料的體積指標(biāo)和力學(xué)指標(biāo)見表7、表8。

表7 馬歇爾試驗檢測結(jié)果（濕法）

表8 馬歇爾試驗檢測結(jié)果（干法）

綜合考慮工程地理位置和環(huán)境，目標(biāo)配合比空隙率選定為4.2%，根據(jù)馬歇爾試驗結(jié)果，“濕法”改性時以空隙率4.2%對應(yīng)的油石比確定為最佳油石比 OAC＝4.6%，相應(yīng)毛體積相對密度2.423g／cm3，理論最大相對密度2.530g／cm3；“干法”改性時以空隙率4.2%對應(yīng)的油石比確定為最佳油石比 OAC＝4.2%，相應(yīng)毛體積相對密度2.425g／cm3，理論最大相對密度2.533g／cm3。

2.4 混合料性能驗證

按照選定的級配和最佳油石比，采用馬歇爾法成型試件，驗證混合料路用性能，檢測結(jié)果見表9。

表9 瀝青混合料性能檢測結(jié)果

從驗證結(jié)果看各項實測指標(biāo)滿足技術(shù)指標(biāo)要求，表明AC－20橡塑合金改性瀝青混合料具有良好的抗水損害、高溫和低溫路用性能。

3 工藝控制要點(diǎn)

本試驗路施工分別采用了“濕法”和“干法”改性工藝進(jìn)行了橡塑合金改性瀝青混合料AC－20中面層的鋪筑。采用日工4000型間歇式拌和樓拌合，攤鋪機(jī)采用非接觸平衡梁控制厚度和平整度，碾壓采用雙鋼輪振動壓路機(jī)和重型膠輪壓路機(jī)組合碾壓。

3.1 拌 合

1）“濕法”工藝控制要點(diǎn):濕法拌合與目前橡膠瀝青的工藝基本相同，每盤拌合時向熱骨料添加預(yù)先制備的TPE改性瀝青后“濕拌”45s。因改性瀝青的粘度較大，拌合中要特別注意溫度的控制，應(yīng)以混合料拌和均勻、所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料為度，無花白料、無結(jié)團(tuán)成塊或嚴(yán)重的粗細(xì)集料分離現(xiàn)象?！皾穹ā背善犯男詾r青儲存不超過48h。施工中，每車瀝青抽檢一次。

2）“干法”工藝控制要點(diǎn):“干法”工藝改性在拌和中控制的要點(diǎn)主要是溫度、拌和時間和改性劑投放。TPE改性劑投放應(yīng)在熱集料釋放入拌和鍋瞬間同時進(jìn)行，同時開始干拌5～8s，“干拌”達(dá)到規(guī)定時間后放入基質(zhì)瀝青進(jìn)行“濕拌”45s。必須使所有集料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料，并以瀝青混合料拌和均勻為度。

3）出料溫度低于下限值165℃或高于上限值195℃的瀝青混合料應(yīng)作廢棄處理。

3.2 運(yùn)輸、攤鋪、碾壓

橡塑合金改性瀝青混合料的運(yùn)輸、攤鋪和碾壓可參照傳統(tǒng)的改性瀝青混合料路面工藝組織施工。由于改性后粘度增大，應(yīng)在混合料溫度較高時盡快壓實。攤鋪和碾壓的具體溫度控制見表10。

4 結(jié)束語

實踐表明橡塑合金（TPE）改性瀝青混合料具有較好的高、低溫性能和水穩(wěn)定性，路用性能良好，能延長路面使用壽命。而且，橡塑合金瀝青改性劑加工生產(chǎn)為廢棄材料的資源化利用開辟一個新的途徑，有利于構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型交通發(fā)展模式，橡塑合金（TPE）改性瀝青路面在公路建設(shè)中推廣應(yīng)用前景廣闊。

表10 TPE改性瀝青混合料施工溫度控制參數(shù)

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