膠粉改性瀝青路面推廣關(guān)鍵問(wèn)題研究

史 磊

(河北省高速公路京衡管理處)

1 膠粉改性瀝青生產(chǎn)工藝

(1)膠粉的粒度

粗的橡膠顆粒由于質(zhì)量大容易在瀝青中產(chǎn)生沉淀。越細(xì)的橡膠粉越容易在瀝青輕質(zhì)中溶脹，與瀝青之間的和易性越強(qiáng)，橡膠粉達(dá)到均勻分散狀態(tài)，促使瀝青與橡膠粉相互滲透，融成一體，從而改性效果顯著提高。但隨著膠粉粒徑減小，其價(jià)格也越來(lái)越高，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，應(yīng)從技術(shù)，經(jīng)濟(jì)兩方面綜合選取膠粉的粒徑。

(2)膠粉的性質(zhì)

對(duì)于生膠，其結(jié)構(gòu)為鏈狀的線形結(jié)構(gòu)，其機(jī)械和物理性能不高，不穩(wěn)定，不能夠滿足橡膠制品的使用性能要求，故橡膠工業(yè)一般將生膠硫化處理成橡膠后再應(yīng)用。硫化的實(shí)質(zhì)就是橡膠鏈狀分子的交鏈反應(yīng)過(guò)程。

(3)橡膠粉的品種

改性橡膠粉瀝青的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝目前，瀝青路面應(yīng)用膠粉的技術(shù)主要分為干法和濕法兩個(gè)大類。所不同的是:干粉直接噴入橡膠瀝青柔性填料攪拌機(jī)拌合機(jī)，第一礦物材料混合，然后加入熱瀝青，橡膠粉混合瀝青。濕瀝青橡膠粉生產(chǎn)添縫材料中常用的應(yīng)力吸收層和熱拌瀝青混合料，熱拌瀝青混合料僅用于干法。濕是第一橡膠粉，在一定劑量的與專用設(shè)備準(zhǔn)備一個(gè)已知的橡膠瀝青改性瀝青混合料攪拌均勻，用熱瀝青，瀝青拌和機(jī)，然后運(yùn)到混合成膠粉瀝青材料。

配置成膠粉瀝青材料的橡膠粉膠粉改性作用得到充分發(fā)揮，必須要求橡膠顆粒分散在瀝青，無(wú)沉淀，無(wú)隔離。為了滿足這個(gè)要求，在生產(chǎn)過(guò)程中的控制，膠粉瀝青混合溫度和時(shí)間要特別注意。一般來(lái)說(shuō)，配置瀝青橡膠粉溫度應(yīng)在150～160 ℃為宜。這是為了確保統(tǒng)一膠粉瀝青混合料，并沒(méi)有留下瀝青老化。

橡膠粉與瀝青是高度靈活的彈性聚合物材料，兩者都有類似的屬性，為了提高分散度的橡膠顆粒瀝青，除了基質(zhì)瀝青加熱到一定溫度，還需要強(qiáng)大的混合基質(zhì)瀝青和橡膠粉。因此，準(zhǔn)備的橡膠瀝青和橡膠瀝青的反應(yīng)溫度、時(shí)間和攪拌速度的最佳組合是膠粉改性瀝青具有良好性能的關(guān)鍵。

2 合理選用膠粉瀝青技術(shù)要求

對(duì)橡膠瀝青，目前我國(guó)尚未制定出國(guó)家統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但已經(jīng)出臺(tái)了很多地方性標(biāo)準(zhǔn)，也有一些企業(yè)或研究單位根據(jù)自身多年的研究成果和工程實(shí)踐，同時(shí)參照國(guó)外的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，提出了適用于自身的橡膠瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

在我國(guó)，目前已經(jīng)有北京、天津等地制定了橡膠瀝青地方性標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)北京當(dāng)?shù)氐臍夂蚝徒煌ōh(huán)境，北京提出了《北京市廢舊輪胎膠粉混合料設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南》，其中關(guān)于橡膠瀝青技術(shù)要求列于表1。

2006年2月，天津市建設(shè)管理委員會(huì)制定并發(fā)布了《天津市廢舊膠粉輪胎改性瀝青路面技術(shù)規(guī)程》，其中關(guān)于橡膠瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)與要求列于表2。

表1 北京市橡膠瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

表2 天津市廢舊膠粉輪胎改性瀝青技術(shù)要求

2008年12月，交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院協(xié)同一些單位于編寫出版了《橡膠瀝青及混合料設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南》，該指南屬于交通運(yùn)輸部“材料節(jié)約與循環(huán)利用專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃系列指南”。現(xiàn)將該指南中有關(guān)橡膠瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)列于表3。

表3 交通部共科院橡膠瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)表1、表2 以及表3，可以看出，這些地方與單位對(duì)延度在5 ℃低溫下提出了要求，很多人卻不認(rèn)同這種看法，這主要是因?yàn)椋瑢?duì)于采用粒度較粗的膠體制備的橡膠瀝青，其延度并不反映它的低溫性能，只有采用精細(xì)膠粉，或經(jīng)過(guò)膠體磨反復(fù)研磨的橡膠瀝青才可以。5 ℃下橡膠瀝青的延度才能達(dá)到比較大的數(shù)值，然而此時(shí)橡膠瀝青的彈性性質(zhì)和高溫性能都不高，甚至不能再間斷級(jí)配的橡膠瀝青路面上使用，因此對(duì)于橡膠瀝青來(lái)說(shuō)，延度指標(biāo)可能不是非常適用，可以在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中刪除，通過(guò)查閱美國(guó)一些州關(guān)于橡膠瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，可以發(fā)現(xiàn)他們都沒(méi)將關(guān)于低溫延度的技術(shù)要求列入其中。

與普通瀝青和一般SBS 改性瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，橡膠瀝青需要建立橡膠瀝青自身的指標(biāo)體系，這也就是說(shuō)普通瀝青或者SBS 改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)體系并不能用來(lái)評(píng)價(jià)橡膠瀝青的性能，這主要是因?yàn)樵诤暧^上橡膠瀝青是非均勻質(zhì)材料，而是兩種材料的混合物。不需要像SBS 改性瀝青一樣，橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)要有那么多的檢驗(yàn)項(xiàng)目，適當(dāng)簡(jiǎn)化，因?yàn)樵跒r青的質(zhì)量要求中，已經(jīng)包括了有的技術(shù)性能。

橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)究竟應(yīng)該怎樣算是合理，這應(yīng)該與橡膠瀝青的用途有關(guān)。譬如當(dāng)將橡膠瀝青應(yīng)用于開(kāi)級(jí)配混合料，不使用礦粉，則橡膠瀝青就需要比較黏稠一些;而如果用作間斷級(jí)配的SMA 混合料，礦粉用量比較大，則橡膠瀝青就不需要太高;又如在拌制連續(xù)密級(jí)配混合料時(shí)采用橡膠瀝青，則橡膠瀝青的粘稠度就應(yīng)該不太大。所以不同性能的橡膠瀝青，分別適用于不同的使用要求，不可能一種橡膠瀝青適合各種配合比設(shè)計(jì)。也正是因?yàn)槿绱?，目前關(guān)于橡膠瀝青的技術(shù)要求無(wú)論國(guó)外還是國(guó)內(nèi)均不統(tǒng)一，但是相信再通過(guò)幾年的深入研究與工程應(yīng)用，經(jīng)過(guò)優(yōu)勝劣汰，完全能夠制定全國(guó)統(tǒng)一的橡膠瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3 膠粉瀝青路面滲水問(wèn)題

3.1 產(chǎn)生滲水的原因

造成瀝青路面滲水的原因很多，有混合料配合比不當(dāng)所致，也有施工管理和施工操作方面的原因，現(xiàn)列舉如下。

(1)混合料配合比不當(dāng)。對(duì)于間斷級(jí)配橡膠瀝青混合料，空隙率偏大可能與混合料的VMA 偏大有關(guān)。間斷級(jí)配橡膠瀝青混合料往往粗集料偏多，細(xì)料偏少，而且很少使用礦粉，在這種情況下，如果油石比偏小，則很容易造成空隙率偏大而滲水。但是在橡膠瀝青目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)時(shí)，或者生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)時(shí)，都應(yīng)已調(diào)整得比較合適，不會(huì)出現(xiàn)空隙率過(guò)大的情況，因此在現(xiàn)場(chǎng)攤鋪碾壓后出現(xiàn)滲水，則只能是混合料生產(chǎn)時(shí)發(fā)生了偏差。

在橡膠瀝青路面施工前，應(yīng)對(duì)冷料倉(cāng)的上料速度進(jìn)行標(biāo)定。盡量排除篩網(wǎng)磨損而出現(xiàn)破洞、稱量系統(tǒng)發(fā)生故障、控制臺(tái)操作不當(dāng)、瀝青用量發(fā)生偏差等情況發(fā)生而使橡膠瀝青混合料的組成發(fā)生偏離。

(2)低溫季節(jié)施工。冬季氣溫低，料溫下降快，混合料難以壓實(shí)成型，空隙率必定大，雨雪天路面滲水，很容易造成路面損壞。橡膠瀝青混合料因黏滯度大，冬季低溫下施工更難保證充分壓實(shí)。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)氣溫低于10 ℃時(shí)，橡膠瀝青瀝青路面就不應(yīng)施工。如一定要趕工期，則必須采取溫拌技術(shù)或者其他低溫施工措施。

(3)施工管理的不恰當(dāng)。為了減少由于攤鋪機(jī)停頓再起步而影響路面平整度，往往要求攤鋪機(jī)保持連續(xù)攤鋪，為此供料必須充足。施工管理的不恰當(dāng)還表現(xiàn)為有的業(yè)主為減少縱向接縫，一定要求施工方采用寬幅的攤鋪機(jī)，很多12 m寬得攤鋪機(jī)就是在這種情況下引進(jìn)來(lái)的。但是瀝青混合料在寬幅攤鋪向兩端送料過(guò)程中，很容易產(chǎn)生離析，且混合料越粗離析越嚴(yán)重。在粗集料聚集的部位空隙率大，就形成了滲水的通道。

(4)混合料離析造成密度的不均勻。普通瀝青混合料在裝車以及在寬幅攤鋪長(zhǎng)距離的橫向送料過(guò)程中，都易出現(xiàn)粗細(xì)集料離析。但是由于橡膠瀝青混合料不同于普通瀝青混合料，這是因?yàn)橄鹉z瀝青比較黏，一般不會(huì)發(fā)生粗細(xì)集料離析的現(xiàn)象。然而橡膠瀝青混合料在出料、運(yùn)輸以及攤鋪過(guò)程中，溫度變化還是會(huì)發(fā)生離析的。溫度離析可引起路面壓實(shí)密度的不均勻性，空隙率大的部位就會(huì)滲水。

3.2 提高壓實(shí)度的措施

要提高施工壓實(shí)度，主要在于控制好壓實(shí)溫度和保證足夠的壓實(shí)功能。由于橡膠瀝青黏度大，通常碾壓溫度要提高。如果再較低氣溫下施工，則最好采用溫拌技術(shù)，并且使用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行負(fù)壓壓實(shí)。因?yàn)樵谶@種情況下混合料溫度低，不會(huì)引起粘輪，加評(píng)論碾壓也可以大幅度提高壓實(shí)度。即使不是在低溫下施工，待料溫降低至左右，采用膠輪碾壓，也不會(huì)粘輪，而壓實(shí)度可以明顯提高。有些施工單位不愿意使用膠輪壓路機(jī)，粘輪固然是一個(gè)原因，但有的卻是考慮在高溫下膠輪容易損傷。為了驗(yàn)證膠輪的壓實(shí)效果，筆者曾經(jīng)做過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，使用膠輪碾壓與僅使用鋼輪壓實(shí)，前者壓實(shí)度能提高1%，而且都沒(méi)有滲水現(xiàn)象，所以排斥使用膠輪壓實(shí)未必是恰當(dāng)?shù)摹?/p>

4 結(jié) 論

廢輪胎膠粉改性瀝青作為膠粉顆粒與基質(zhì)瀝青的混溶體系，屬于半固態(tài)連續(xù)相體系，其性能受到膠粉顆粒的化學(xué)成分及制備工藝等多種因素的影響，在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)存在各種各樣的困難，通過(guò)優(yōu)化膠粉瀝青生產(chǎn)加工工藝，根據(jù)用途合理選用技術(shù)參數(shù)，并嚴(yán)格控制施工工藝，解決瀝青路面透水等問(wèn)題，為推廣膠粉瀝青路面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

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