關(guān)于RCA改性劑在閃長巖上面層的應(yīng)用研究

彭塬富 潘莉娜 盤力寧 張凌 黃瑞彬

摘 要：為了進(jìn)一步改善粵桂跨省高速公路的路用性能與延長高速公路使用壽命，RCA復(fù)配雙改性瀝青添加劑（以下簡稱RCA）結(jié)合玉湛高速（廣西玉林至廣東湛江）項目地區(qū)高溫、多雨、重載的實際情況，采用RCA改性劑鋪筑瀝青路面中上面層，先后進(jìn)行了室內(nèi)試驗與試驗段鋪筑。結(jié)果表明，RCA改性劑不僅能極大地提升路面質(zhì)量，還能為道路建設(shè)投資節(jié)約資金成本，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：RCA;閃長巖;玉湛高速;高溫穩(wěn)定性;配合比設(shè)計;經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）12-0138-03

0 引言

RCA復(fù)配雙改性瀝青添加劑具有優(yōu)越的高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性與水穩(wěn)定性，在廣西、云南、四川、內(nèi)蒙古、北京、重慶等地均有工程項目使用經(jīng)驗。目前，改性產(chǎn)品市場的傳統(tǒng)改性產(chǎn)品（如：SBS改性劑、抗車轍劑、橡膠粉類等改性產(chǎn)品）已難以滿足車輛軸載繁雜、車流量劇增、車速提升等現(xiàn)代化交通背景的要求。RCA則可以很好地彌補(bǔ)上述改性產(chǎn)品的抗高溫、水損害大、離析嚴(yán)重等缺陷。RCA顯著提高瀝青道路使用壽命，在擁有優(yōu)越的力學(xué)性能及各項技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，能減少道路的瀝青用量，有效的節(jié)約了道路的施工、運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)等資金成本。

1 工程概況

路線起于玉林至鐵山港高速公路玉林南互通，終點在湛江市區(qū)與環(huán)城高速及海西快線相接，全長約145km。玉湛高速公路（廣西段）全長74.75km，項目起于玉林市陸川縣馬坡鎮(zhèn)，止于粵桂兩?。▍^(qū)）交界處的博白縣文地鎮(zhèn)，采用雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計時速120km。RCA改性瀝青路段鋪設(shè)位置于玉湛高速陸川北互通EK0+300～EK0+400與DK0+129～DK0+320處以及陸川服務(wù)區(qū)AK0+145～AK0+676與BK0+145～BK0+675處。

2 原材料情況

RCA復(fù)配雙改性瀝青添加劑是以天然瀝青為母體，加以廣西路冠公司研發(fā)納米高分子材料配制而成的瀝青改性劑。RCA在技術(shù)上具有優(yōu)越的耐高溫性、水穩(wěn)定性、耐低溫性，能在SBS改性劑的基礎(chǔ)上提高10%～15%的使用壽命，經(jīng)濟(jì)上能顯著降低油石比，節(jié)省成本造價[1]。

2.1 耐高溫，抗車轍能力強(qiáng)

RCA中天然瀝青軟化點一般可達(dá)到90℃，摻配RCA改性混合料具有優(yōu)良的高溫抗車轍性能，動穩(wěn)定度較普通瀝青混凝土提高8～10倍[2]。

2.2 抗水損能力強(qiáng)

RCA含氮量高，比普通瀝青高出幾十倍，且以官能團(tuán)形式存在，使得瀝青有很強(qiáng)的浸潤性與對自由氧化基的高抵抗性，總體表現(xiàn)為瀝青粘度大，抗氧化性增強(qiáng)，抗水損能力更穩(wěn)定且耐久。

2.3 改性瀝青混合料生產(chǎn)方便

RCA屬于不流動的顆粒狀材料，儲存時不易結(jié)塊。無需與基質(zhì)瀝青預(yù)混，采用直投式與骨料拌合和均勻，也無需高溫條件下剪切均化、發(fā)育、溶脹等加工工序。

集料：該項目采用的閃長巖由玉林市陸川縣馬坡鎮(zhèn)珠砂村曉成石場供應(yīng)，RCA路段采用規(guī)格為0mm～3mm，3mm～6mm，6mm～12mm，12mm～16mm，16mm～18mm，閃長巖為中性侵入巖，暗色礦物質(zhì)較少，抗壓強(qiáng)度為120MPa～150MPa，壓碎值為11%，洛杉磯磨耗損失為15%，吸水率為1.5%，該類閃長巖的粗、細(xì)集料經(jīng)試驗分析，各項技術(shù)指標(biāo)均能符合各項《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG-F42-2005）的技術(shù)要求。

瀝青：本路段采用A級70號普通瀝青，瀝青所檢指標(biāo)符合JTG F40-2004及設(shè)計要求，檢測結(jié)果如表1所示。

3 配合比設(shè)計

按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（TJT03294）要求，對RCA改性瀝青混凝土進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計和生產(chǎn)配合比驗證。

（1）試驗室對各規(guī)格閃長巖熱料進(jìn)行篩分，結(jié)合各礦料篩分通過百分率（%），計算得出生產(chǎn)配合比為1#∶2#∶3#∶4#∶礦粉=30∶7∶38∶22∶3。

（2）礦料合成級配曲線符合設(shè)計級配AC-13上/下限范圍，關(guān)鍵孔篩2.36mm，4.75mm通過百分率控制良好。如圖1所示。

（3）最佳油石比，試驗室按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（TJT03294）要求，油石比參考RCA前期的使用經(jīng)驗，間隔0.4%選取3.4%，3.8%，4.2%油石比進(jìn)行馬歇爾試驗，經(jīng)項目監(jiān)理工程師批準(zhǔn)RCA-AC-13混合料生產(chǎn)配合比為1#∶2#∶3#∶4#∶礦粉=30∶7∶38∶22∶3最佳油石比為3.8%，RCA摻量為1.2%（RCA與混合料總量質(zhì)量比）。

4 RCA投料拌合與鋪筑施工

（1）RCA瀝青混合料的拌合生產(chǎn)配備提料機(jī)使用，該提料設(shè)備采用氣壓泵送的原理將RCA改性劑輸送到拌合站的拌合層。該套提料設(shè)備主要由空壓機(jī)、儲存?zhèn)}、操作平臺三大部分組成。泵送效率60kg改性劑需時間10s，輸送計量精準(zhǔn)，誤差范圍僅3g～5g，提料機(jī)如圖2、圖3所示。

（2）拌合站型號為西筑SG5000型，采用間歇式生產(chǎn)，每鍋生產(chǎn)混合料5t，則按照RCA摻量1.2%計算，每鍋混合料需提料機(jī)泵送RCA改性劑60kg。現(xiàn)場投料工人按照拌合站控制室發(fā)出的投料信號，將25kg包裝的RCA破包倒入提料機(jī)的入料。RCA經(jīng)入料口濾網(wǎng)進(jìn)入提料機(jī)儲倉，待其拌合層粗細(xì)集料稱量完畢后，RCA則通過氣壓管道直接泵送至攪拌層與集料拌合，整個泵送過程僅需10s，投量迅速且準(zhǔn)確。

（3）拌合站共有干拌與濕拌兩個程序，RCA泵送到拌合層后干拌10s～15s，后噴入熱瀝青濕拌35s。石料的加熱溫度控制185℃～195℃，基質(zhì)瀝青加熱溫度控制150℃～160℃，RCA混合料出料溫度控制170℃～180℃，對每車混合料的溫度檢測并做記錄，拌合的瀝青混合料均勻一致，無花白料，無結(jié)團(tuán)結(jié)塊或嚴(yán)重的粗細(xì)集料分離現(xiàn)象。

（4）RCA混合料裝料時，自卸車前后移動，分堆裝料，減少粗集料的離析現(xiàn)象。RCA混合料的運(yùn)量較拌合能力和攤鋪速度有所富余，攤鋪機(jī)前有3～5輛運(yùn)料車等候卸料。

（5）攤鋪前檢查下承層的質(zhì)量，控制橫縱向的平整度與標(biāo)高，采用兩臺同型號的攤鋪機(jī)成梯隊作業(yè)進(jìn)行聯(lián)合攤鋪，相鄰兩幅的攤鋪有5cm～15cm左右寬度的攤鋪重疊部分，攤鋪溫度不小于150℃。

（6）RCA混合料碾壓采用雙鋼輪振動壓路機(jī)+膠輪壓路機(jī)的機(jī)械組合形式，壓實順序是“靜壓—振動—輪胎—靜壓”，按照“三壓”原則施工。初壓：鋼輪壓路機(jī)前進(jìn)靜壓，返回弱振一遍;復(fù)壓：鋼輪壓路機(jī)振動壓三遍，輪胎壓路機(jī)搓揉碾壓三遍;終壓：鋼輪壓路機(jī)靜壓收光一遍，直到消除輪跡。

瀝青面層碾壓過程中應(yīng)安排專人配3m直尺進(jìn)行步檢，及時處理不平整位置，碾壓完成后，再次測量混合料高程，并計算得出松鋪系數(shù)。碾壓時現(xiàn)場進(jìn)行壓實度的跟蹤檢測，為大面積施工提供參考數(shù)據(jù)。

（7）橫向接縫采用平接縫方式，上面層碾壓完成后，采用3m平整度尺檢查平整度，不合格部位劃線，采用切割機(jī)切除。新鋪筑層攤鋪前，接縫部位灑乳化瀝青粘層油。攤鋪后，橫縫采用先騎縫碾壓，再縱向碾壓的方式。碾壓帶的外側(cè)放置供壓路機(jī)行使的墊木，碾壓式壓路機(jī)位于已壓實的混合料上，伸入新鋪層的寬度為15cm，然后每壓一遍向新鋪層移動15cm～20cm直至全部在新鋪層上，再縱向碾壓。在相鄰攤鋪層已經(jīng)成型必須施做冷縱向接縫時，用鋼輪壓路機(jī)騎縫碾壓，每碾壓一遍向新鋪筑層移動15cm～20cm，直至壓路機(jī)全部位于新鋪層之上。

（8）每一段碾壓完成以后應(yīng)立即進(jìn)行質(zhì)量檢查，壓實度檢測完畢并合格后，封閉交通禁止任何車輛機(jī)械設(shè)備停留在已鋪筑路面。熱拌瀝青混合料路面應(yīng)待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50℃后，方可開放交通。

5 經(jīng)濟(jì)性對比

5.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

RCA改性瀝青由于本身含有天然瀝青，在相同集料和礦粉拌合下，瀝青混合料需要的油石比更少。RCA-AC-13改性瀝青混合料的油石比3.8%與SBS改性采用5.1%的油石比降低了15%～25%，使得改性成本大幅度降低，應(yīng)用前景廣闊。

5.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

RCA采用“干法”改性，無需與基質(zhì)瀝青進(jìn)行預(yù)混，減少了前期瀝青的加熱環(huán)節(jié)，其具有節(jié)省能源、降低排放等社會功能。丁苯類聚合物、橡膠粉加熱過程中則產(chǎn)生大量硫化有毒氣體，嚴(yán)重破壞空氣環(huán)境且影響從業(yè)人員身心健康，如環(huán)保、安監(jiān)等執(zhí)法部門介入則影響工程進(jìn)度。RCA改性瀝青混合料相對于SBS改性瀝青，減少了剪切機(jī)、均化磨、溶脹發(fā)育罐、恒溫控溫系統(tǒng)等輔助設(shè)備的投入。

6 結(jié)語

RCA復(fù)配雙改性瀝青添加劑在玉湛高速公路（廣西段）與閃長巖的拌合生產(chǎn)施工活動中得到了充分的驗證與應(yīng)用。在不增加施工難度的基礎(chǔ)上添加RCA，能夠改善基質(zhì)瀝青及混合料的高溫穩(wěn)定性，RCA與巖性一般的閃長巖都有良好的配伍性與裹覆性，能夠極大地提升高溫、水穩(wěn)定、耐久等路用技術(shù)指標(biāo)，從而延長高速公路的使用壽命。RCA在經(jīng)濟(jì)方面能有效降低路面油石比，節(jié)約改性成本，同時能實現(xiàn)節(jié)能減排，為道路前期建設(shè)、后期管養(yǎng)節(jié)省大量資金。故此，RCA能極大地彌補(bǔ)SBS等改性產(chǎn)品的缺陷，在改性產(chǎn)品市場完全可以取代SBS，同時能提高國產(chǎn)瀝青在國內(nèi)公路建設(shè)項目的使用地位，減少對昂貴進(jìn)口瀝青的依賴，促進(jìn)民族瀝青工業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 周勇.復(fù)配雙改性添加劑RCA的運(yùn)用對降低瀝青路面工程造價的研究[J].公路，2017（11）：183-187.

[2] 彭松.復(fù)配天然巖改性瀝青（RCA）混合料的性能研究與應(yīng)用[J].市政技術(shù)，2017（B06）：50-53.