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2015-01-14 16:13 建設工程教育網(wǎng)整理 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
近年來(lái),隨著(zhù)交通量的迅速增加,車(chē)輛大型化、超載嚴重,瀝青混凝土路面面臨嚴峻考驗。使用普通瀝青鋪設的路面易產(chǎn)生嚴重車(chē)轍、開(kāi)裂、坑槽等早期破壞。瀝青的最大缺點(diǎn)是溫度敏感性大、高溫流淌、低溫發(fā)脆,不能適應高等級公路的要求。另外地表水通過(guò)裂縫滲透到道路基層和路基上,遇冬季氣溫下降或夜間變冷凍結膨脹,使裂縫增大,致使路面出現早期破損。為此,工程技術(shù)人員試圖通過(guò)改性的方法克服瀝青的上述不足,橡膠瀝青就是其中的一種。
1、橡膠改性瀝青的含義
將廢舊橡膠加工成粉狀與瀝青混合使普通瀝青的性能得到改善稱(chēng)為橡膠改性瀝青。橡膠改性瀝青的生產(chǎn)方法從工藝上可分為濕法和干法兩大類(lèi)。干法是將廢膠粉直接噴入拌和鍋中拌和;而濕法是將膠粉先在160℃~180℃的熱瀝青中混合,在高溫條件下制備,得到混合物。
2、橡膠瀝青生產(chǎn)工藝研究
2.1“干法”生產(chǎn)工藝
“干法”為將膠粉直接添加到正在攪拌的拌和樓中,生產(chǎn)膠粉改性瀝青混合料,拌和工藝與常規混合料基本相同,無(wú)需專(zhuān)用的設備,但是拌和溫度比普通的拌和溫度要高一些。由于拌和時(shí)間較短,橡膠與瀝青之間只能產(chǎn)生較少的反應,這種較少的反應不能使舊輪胎中所含的橡膠烴、紫外線(xiàn)抑制劑、抗氧化劑等改性成分釋放出來(lái),膠粉也難以發(fā)生充分的熔脹作用,因此,所生產(chǎn)的混合料性能不及“濕法”橡膠瀝青。目前“干法”生產(chǎn)的瀝青混合料一般攤鋪在路面的中下面層或更低的層位,而較少攤鋪在表面層。
2.2“濕法”生產(chǎn)工藝
“濕法”工藝應用最為廣泛。目前國外應用的橡膠瀝青大部分是采用“濕法”生產(chǎn),國內近年來(lái)也主要針對這種工藝進(jìn)行研究。主要包括將橡膠粉添加到較高溫度(176℃~226℃)的基質(zhì)瀝青中,經(jīng)過(guò)高速剪切后,泵送到反應罐中保持一定的溫度(150℃~218℃),經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的反應制成(一般為45min~60min)。
3、橡膠改性瀝青主要路用性能
3.1粘度、軟化點(diǎn)提高
粘度的提高,不僅能加強瀝青與集料的粘結,更主要是能提高瀝青混凝土路面高溫抗車(chē)轍變形能力。
軟化點(diǎn)是反映瀝青材料熱穩定性的指標之一,軟化點(diǎn)高說(shuō)明瀝青材料的熱穩定性好,試驗表明,普通瀝青經(jīng)橡膠粉改性后,軟化點(diǎn)不低于60℃,粘度大于3Pa·s,較普通瀝青有大幅度提高。
3.2抗老化性能改善
由于橡膠粉與瀝青發(fā)生的主要是物理反應(同時(shí)伴有部分化學(xué)反應),因此橡膠瀝青成品中存在著(zhù)一定數量的橡膠粉顆粒,這些顆?梢晕胶臀找欢康臑r青,從而使橡膠瀝青混合料中的結合料含量提高,且輪胎橡膠中本身含有抗氧化劑,由旋轉薄膜烘箱試驗表明,可以有效提高橡膠瀝青混凝土的抗老化能力。
3.3抗車(chē)轍性能改善
橡膠粉的加入,能夠明顯地增加瀝青的粘度,從而非常明顯地提高瀝青抗高溫變形的能力。相較于基質(zhì)瀝青,60℃旋轉粘度提高約6倍,針入度降低約20%,軟化點(diǎn)提高10℃。SHRP儀器動(dòng)態(tài)剪切蠕變儀的試驗結果表明:高溫分級橡膠瀝青比基質(zhì)瀝青高12℃。瀝青路面分析儀(APA)的車(chē)轍試驗結果表明:橡膠瀝青混合料較基質(zhì)瀝青混合料車(chē)轍明顯減少。
3.4優(yōu)異的低溫性能
低溫性能包括低溫脆性和低溫抗裂性能兩個(gè)方面。由于硫化膠本身的低溫柔性要超過(guò)其他改性劑,所以橡膠瀝青的低溫柔性和抗裂能力都是非常突出的。彎曲梁流變儀(BBR)試驗結果表明:橡膠瀝青低溫模量降低近1倍。從直接抗拉試驗(DT)來(lái)看,橡膠瀝青的斷裂變形是基質(zhì)瀝青的4倍,比SBS改性瀝青高50%.
3.5抗老化和耐疲勞性能
老化的物理因素有熱、光、電、高能輻射和機械應力作用;瘜W(xué)因素有氧、臭氧和其他化學(xué)介質(zhì)(水、酸、堿、鹽霧等)。在制作輪胎的配方中,增加了大量的防老化劑,包括抗氧化劑(抗氧化劑的作用就是要抑制甚至終止游離基形成和積累過(guò)程)、熱穩定劑、變價(jià)金屬抑制劑、紫外線(xiàn)吸收劑和光屏蔽劑,以及對光屏蔽非常有效的碳黑填充劑等。而橡膠瀝青中含有大量的輪胎橡膠粉,所以其相應的抗老化能力也得到了很大的提高,這是一般改性瀝青做不到的。
瀝青混合料的疲勞主要有兩種類(lèi)型,一種是溫度循環(huán)或者荷載造成的材料的拉疲勞破壞,另一種是反射裂縫造成的純剪切疲勞破壞。這兩種破壞均主要發(fā)生在瀝青混合料呈現脆性特征的時(shí)間段,比如低溫季節、氣候更替季節,而材料老化變脆后,疲勞可能發(fā)生的時(shí)間段還更長(cháng)。輪胎橡膠寬廣的彈性溫度工作區間,以及橡膠瀝青的高橡膠粉體積含量,決定了橡膠瀝青混合料是一種性能突出的柔性路面材料,擁有優(yōu)異的耐疲勞和抗反射裂縫能力。
3.6抗水損壞能力
殘留穩定度、凍融劈裂強度比、凍融A(yíng)PA比等指標都表明,橡膠瀝青混合料的抗水損壞性能達到了改性瀝青的要求,比普通瀝青有明顯改善,完全可以防止翻漿、坑槽等水損壞病害的產(chǎn)生。
3.7降低道路行車(chē)的噪聲
利用橡膠本身特有的彈性和吸音特性,將橡膠瀝青應用于路面,可使路面行車(chē)噪聲降低3dB~6dB,相當于減少80%的行車(chē)量或節省一道3m高的隔音墻。
3.8節約資源
由于以上的橡膠瀝青的綜合因素,使得具有同樣路面結構厚度的橡膠瀝青路面比普通瀝青路面可延長(cháng)3~5年的使用壽命,如果是同樣的道路設計使用壽命年限,則橡膠瀝青路面厚度至少可減薄1/2,同樣可節約大量的建設費用,同時(shí)還可縮短施工工期。
4、橡膠瀝青的應用
4.1橡膠瀝青應力吸收層
把橡膠瀝青在高溫狀態(tài)下灑布在清潔后的路面上,然后撒鋪單一粒徑碎石,經(jīng)膠輪碾壓后成形。主要作用為應力吸收、抗反射裂縫、防水及粘接等。
4.2橡膠瀝青路面層
把橡膠瀝青注入到瀝青攪拌站中,按設計比例與碎石、沙粒等拌和,然后攤鋪到路面,經(jīng)碾壓后形成橡膠瀝青路面。
5、結論
橡膠瀝青應用于道路工程建設中,不僅能夠解決廢舊輪胎帶來(lái)的社會(huì )問(wèn)題,是一個(gè)社會(huì )公益性明顯的環(huán)保項目,而且對于公路建設來(lái)說(shuō),還可以節約大量建設投資,為解決當前路面存在的一些問(wèn)題找到合理的技術(shù)途徑,為道路使用者提供一條耐久、平整、舒適、安靜的環(huán)保優(yōu)質(zhì)路面,具有良好的推廣應用前景。
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