輝綠巖替代玄武巖拌制活性橡膠瀝青混合料技術(shù)在杭瑞高速運(yùn)用研究

秦 宇

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

輝綠巖替代玄武巖拌制活性橡膠瀝青混合料技術(shù)在杭瑞高速運(yùn)用研究

秦 宇

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

高速公路路面上面層一般采用高耐磨的玄武巖作為集料，介紹了采用輝綠巖作為玄武巖配制活性橡膠瀝青混合料的對(duì)比情況，通過(guò)在杭瑞高速大興至思南段的試驗(yàn)段，證明在條件制約條件下，采用輝綠巖與活性橡膠拌制混合料的工藝工法?；钚韵鹉z瀝青是一種由膠粉、活性礦物、瀝青及其他改性劑復(fù)合而成的一種新型瀝青添加劑，對(duì)于廢舊輪胎的再生利用，是高速公路在環(huán)境保護(hù)上有重要意義的一種嘗試。

輝綠巖；玄武巖;活性橡膠；配合比

杭州至瑞麗國(guó)家高速公路貴州境大興(湘黔界)至思南段公路是《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“7918”網(wǎng)中第十二條橫向線貴州境內(nèi)的重要段落。項(xiàng)目橫貫銅仁地區(qū)，是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“6橫7縱8聯(lián)”中第2橫貴州銅仁至云南宣威的主要組成部分。大興(湘黔界)至思南段起點(diǎn)位于貴州松桃縣大興鎮(zhèn)洞腦殼，接湖南省在建的鳳凰至大興(湘黔界)高速公路，路線全長(zhǎng)151.447 km。該項(xiàng)目主線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，路基寬24.5 m。

杭瑞高速大興至思南段主線路面位于V3(貴州山地過(guò)濕區(qū))，路面結(jié)構(gòu)層為4 cm厚SMA-13上面層，6 cm厚AC-20中面層，8 cm厚AC-25下面層。全線在上面層主要集料為貴州清鎮(zhèn)市產(chǎn)玄武巖。但銅仁地區(qū)距離玄武巖產(chǎn)區(qū)較遠(yuǎn)，由于材料供應(yīng)緊張，如果全部采用玄武巖，將影響工程進(jìn)度，考慮到銅仁地區(qū)距離湖南懷化較近，懷化是優(yōu)質(zhì)輝綠巖產(chǎn)區(qū)。決定在K68+650～K84+600段主線路面上使用了輝綠巖+活性橡膠瀝青拌制TBVR-SMA-13橡膠瀝青以確保項(xiàng)目通車目標(biāo)。

輝綠巖與玄武巖的路用性能比較。玄武巖屬巖漿中的噴出巖，貴州清鎮(zhèn)市產(chǎn)玄武巖成分以輝石和斜長(zhǎng)石為主，為深灰色，呈致密形狀，礦物含量輝石占55%左右，斜長(zhǎng)石為20%左右，蝕變礦物在25%左右。懷化產(chǎn)輝綠巖由輝石、斜長(zhǎng)石和蝕變物質(zhì)組成，礦物含量輝石占20%左右，斜長(zhǎng)石為30%左右，蝕變礦物在50%左右。

兩種集料的基本性能比較見(jiàn)表1。

表1 輝綠巖與玄武巖的基本性能比較

從表1可以看出，輝綠巖與玄武巖均具有抗壓強(qiáng)度高，耐磨耗、堅(jiān)硬的特點(diǎn)。二種巖石性能差別不大，輝綠巖用于路面工程是可行的。

橡膠瀝青近年來(lái)得到較快發(fā)展。橡膠瀝青研究和應(yīng)用最為成熟的的美國(guó)Paromount, Ecopath 和Wright等瀝青生產(chǎn)商已經(jīng)可以提供高摻量膠粉(20%左右)的工廠化橡膠瀝青。大思高速采用高穩(wěn)定的資源集約化復(fù)合膠粉改性瀝青，PG指標(biāo)達(dá)到了PG82-28，應(yīng)用于上面層路面中。大思高速作為貴州省內(nèi)橡膠瀝青技術(shù)應(yīng)用的先行者，根據(jù)橡膠瀝青“濕法”改性機(jī)理，采用膠體磨工藝實(shí)現(xiàn)膠粉與基質(zhì)瀝青等密度存在，達(dá)到瀝青膠結(jié)料長(zhǎng)期存儲(chǔ)穩(wěn)定的目的，研發(fā)出性能優(yōu)良、存儲(chǔ)穩(wěn)定的資源集約型橡膠瀝青產(chǎn)品。該橡膠瀝青在保留傳統(tǒng)濕法橡膠瀝青優(yōu)異性能的同時(shí)，還具有以下特點(diǎn)。

(1)連續(xù)式、低成本、低能耗生產(chǎn)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，資源集約型橡膠瀝青的生產(chǎn)能耗僅相當(dāng)于傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)濕法橡膠瀝青的30%～40%，可有效降低有毒氣體的排放，減少對(duì)環(huán)境的污染，符合我國(guó)“節(jié)能減排”和“低碳環(huán)保”的要求。

(2)高摻量膠粉配比

國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)濕法橡膠瀝青中膠粉摻量普遍為15%～18%，資源集約型橡膠瀝青中膠粉摻量在18%～25%之間，通常在20%以上，60 ℃動(dòng)力黏度>13 000 Pa·s，較高的黏度賦予了橡膠瀝青優(yōu)異的抗水損害和高溫抗車轍性能。

(3)高儲(chǔ)存穩(wěn)定性

資源集約型橡膠瀝青通過(guò)合理的制備工藝和材料配比設(shè)計(jì)，解決了橡膠瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性差的難題，將橡膠瀝青穩(wěn)定儲(chǔ)存時(shí)間由傳統(tǒng)的3 d提高至30 d，提高了橡膠瀝青施工便宜性。

(4)良好的混合料性能

室內(nèi)試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明，資源集約型橡膠瀝青不僅可取代普通瀝青用于連續(xù)級(jí)配混合料，而且可取代SBS改性瀝青用于間斷級(jí)配混合料中，在較低瀝青用量下，混合料的各項(xiàng)性能均滿足規(guī)范技術(shù)要求，且保留了傳統(tǒng)橡膠瀝青路面平穩(wěn)、耐久、低噪的傳統(tǒng)性能特點(diǎn)，綜合性能優(yōu)異。

依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》、《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》、《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》、《杭瑞高速大興至思南資源集約型橡膠瀝青TBAR-SMA-13施工指導(dǎo)意見(jiàn)》,進(jìn)行了多次試配試驗(yàn)。為保證二次篩分試樣的代表性和真實(shí)性，拌合樓上料速度與正常生產(chǎn)時(shí)上料速度一致，各個(gè)熱料倉(cāng)單獨(dú)放料，各熱料倉(cāng)前面料放掉待穩(wěn)定后從熱料倉(cāng)放料取樣，并對(duì)所取樣品采用四分法進(jìn)行熱料篩分和密度試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，輝綠巖和玄武巖配制瀝青混合料結(jié)果見(jiàn)表2～表4。

表2 拌和樓各熱料倉(cāng)篩分結(jié)果(輝綠巖)

表3 拌和樓各料倉(cāng)集料密度試驗(yàn)結(jié)果(輝綠巖)

表4 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果(輝綠巖)

原來(lái)采用的玄武巖配合比見(jiàn)表5～表7。

表5 拌合樓各熱料倉(cāng)篩分結(jié)果(玄武巖)

表6 拌合樓各料倉(cāng)集料密度試驗(yàn)結(jié)果(玄武巖)

表7 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果(玄武巖)

通過(guò)輝綠巖和玄武巖的生產(chǎn)配合比對(duì)比，采用輝綠巖的情況下，可以節(jié)約瀝青材料，而且玄武巖到項(xiàng)目運(yùn)距較遠(yuǎn)，輝綠巖由于運(yùn)距較近，節(jié)約了施工成本。玄武巖運(yùn)輸需要用火車運(yùn)到銅仁再轉(zhuǎn)為汽車運(yùn)輸，過(guò)程中容易產(chǎn)生污染。輝綠巖由汽車一次運(yùn)到工地，不易受到轉(zhuǎn)運(yùn)污染，能較好保證集料質(zhì)量。

結(jié)論：杭瑞高速路面工程資源集約型橡膠瀝青配合輝綠巖專項(xiàng)試驗(yàn)段，其配合比設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明，資源集約型橡膠瀝青新建及再生路面具有優(yōu)異的路用性能。作為本次專項(xiàng)工程試驗(yàn)段，對(duì)項(xiàng)目的性能驗(yàn)證和推廣具有重要的價(jià)值，已經(jīng)成為貴州新技術(shù)推廣的典型示范工程。新建路面運(yùn)行二年后觀測(cè)結(jié)果表明，資源集約型橡膠瀝青路面車轍介于相鄰路段SBS改性瀝青SMA-13路面，平整度優(yōu)于相鄰SMA-13路面。與SBS改性瀝青路面相比，資源集約型橡膠瀝青路面短期路用性能較優(yōu)。全壽命周期內(nèi)資源集約型橡膠瀝青新建路面的單位能耗顯著低于普通瀝青和改性熱拌瀝青路面；輝綠巖作為玄武巖在路面材料中使用具有基本相同的物理性能。作為一種玄武巖替代材料，可以顯著節(jié)約成本。對(duì)貴州山區(qū)高速公路路面材料的選用提供了數(shù)據(jù)與理論支撐。橡膠瀝青利用廢舊輪胎的二次使用，符合發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的要求，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

[1] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50-2006)[S].北京，人民交通出版社，2006.

[2] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)[S].北京，人民交通出版社，2004.

2016-08-05

秦宇(1977-)，男，貴州興仁人，高級(jí)工程師，研究方向：路橋工程。

U416.217

C

1008-3383(2017)03-0017-02