高粘高弹改性沥青在河源205国道大修工程的应用技术

李 明,唐勤学,唐 平,何唯平,黄绍龙

(1.深圳海川工程科技有限公司,深圳 518040;2.河源市公路局,河源 517000; 3.湖北大学材料科学与工程学院,武汉 430062)

高粘高弹改性沥青在河源205国道大修工程的应用技术

李 明1,唐勤学2,唐 平2,何唯平2,黄绍龙3

(1.深圳海川工程科技有限公司,深圳 518040;2.河源市公路局,河源 517000; 3.湖北大学材料科学与工程学院,武汉 430062)

以河源205国道维修为背景,通过碎石洒铺粒径、沥青洒铺量、碎石洒铺量等因素分析了高粘沥青粘结性能,并通过组合结构进行全厚式车辙分析,最终确定了高粘高弹改性沥青洒铺量为2.2～2.5 kg/m2,碎石洒布量为14～16 kg/m2,碎石洒铺粒径为9.5～13.2 mm,粘结应力吸收材料具有最为优良的使用性能。

高粘高弹改性沥青; 应力吸收层; 洒铺量

国道205河源市龙川县二级道路白改黑改造,原路面宽度15 m,为1996年12月大修而成的水泥混凝土路面,经多年使用及超重车辆较多,路面存在裂缝等病害,需要进行路面中修处理,研究路段采用橡胶高粘高弹沥青防水粘结层+4 cm AC-13抗车辙剂沥青混凝土的结构形式。该文将结合依托项目对应力吸收层的最佳材料组成进行探讨,并对高粘高弹改性沥青应力吸收层的施工工艺及其在205国道河源段改造中的工程应用情况进行介绍。

1 高粘高弹改性沥青的加工及其性能

采用课题组自行开发的橡胶高粘高弹改性沥青,其制备工艺如下:将基质高粘沥青加热至190℃,将质量比为15%的40目活化橡胶粉缓缓加入基质高粘沥青中,并利用胶体磨进行研磨40～60 min。制得的橡胶高粘高弹改性沥青性能见表1。

2 应力吸收防水粘结层结构组成分析

前期研究和工程应用表明,沥青洒布量、碎石粒径以及二者之间的匹配性对应力吸收层的性能有着显著影响,因此,该文对不同碎石粒径、不同沥青洒布量下应力吸收层抗剪强度和拉拔强度进行对比试验研究,继而确定最佳的沥青洒布量和碎石粒径。试验结果见表2、表3。

该文选用4.75～9.5 mm、9.5～13.2 mm、13.2～16 mm、16～19 mm四种粒径的碎石,与之相对应的沥青洒布量则以能够包裹碎石粒径的2/3为准。从试验结果中可以看出,随着碎石粒径的增加,抗剪强度与拉拔强度均呈现先增加后减小的趋势,并在采用9.5 mm～13.2 mm碎石的时候达到最大值,因此在项目的实施过程中采用的随时粒径确定为9.5～13.2 mm。

由以上试验知当碎石粒径为9.5～13.2 mm时,橡胶高粘高弹沥青防水粘结应力吸收层具有最好的粘结性能。该文接下来对采用该粒径碎石,对不同沥青洒布量的应力吸收层的粘结性能进行细化研究,选取2.0 kg/m2、2.2 kg/m2、2.5 kg/m2、2.7 kg/m24个洒布量。由表3中试验结果可知,随着橡胶高粘高弹改性沥青洒布量的增加,防水粘结应力吸收层的粘结性能先增大后减小,当沥青洒铺量为2.5 kg/m2时达到最大,其抗剪强度为1.35 MPa,拉拔强度为0.67 MPa。由此可见,沥青用量的一味增大并不能使粘结性能,反而会因为自由沥青的增多形成一个薄弱的滑移层,降低粘结性能;此外,沥青过量时也增加了夏季路面泛油的风险,特别是当沥青面层铺装厚度较薄时。因此,沥青洒布量应以2.2～2.5 kg/m2为宜。由于该项目采用的结构为橡胶高粘高弹沥青防水粘结层+4 cm AC-13抗车辙剂沥青混凝土的结构形式,为典型的薄层铺装,因此该项目最终确定的沥青洒布量为2.2 kg/m2。

3 橡胶高粘高弹改性沥青应力吸收层施工工艺

3.1 技术参数

1)沥青的加热温度:由于加入了大量橡胶粉,橡胶高粘高弹改性沥青较一般的高粘沥青高温粘度更大,尤其是当温度高于170℃时。因此沥青的加热温度应控制在190～200℃之间,以便在获得较好的施工性能的同时,降低高温对沥青的老化。

2)碎石撒布量:碎石的洒布量与沥青的洒布量直接相关,过多则会影响粘结性能,甚至成为夹层,过少则会造成自由沥青过多,造成泛油等病害。因此,该项目确定的碎石洒布量为覆盖率80%～90%,换算为碎石重量,约为14～16 kg/m2。若沥青的洒布量较低时,则应适当对碎石的洒布量进行调整,降低其覆盖面积。

3)碎石预拌石油比:如碎石的粉尘含量过大时,应采用拌合楼进行除尘处理,建议对碎石进行预拌,以增加碎石与沥青之间的粘结。建议预拌油石比为0.3～0.5。

3.2 设备选型

建议选择橡胶沥青碎石同步封层车进行施工,特别是在低温季节进行施工时,最大限度的降低由于沥青温度降低带来的碎石与沥青的脱粘。此外,由于橡胶高粘高弹沥青粘度较高,一般同步碎石封层车必须在很高(200℃以上甚至更高)的温度下进行施工,这样会造成沥青的老化;专用的橡胶沥青洒布设备具有较大的喷洒压力和有针对性改造的喷头,适合高粘度沥青的洒布。若没有条件,则必须采用能与自卸翻斗车配套使用的石料撒布装置,不能进行人工撒布。且碎石撒铺车采用倒行的方式进行撒铺,其紧跟前面的沥青洒布车,在沥青洒布完毕5～10 s内进行碎石撒铺。

3.3 施工工艺

1)撒铺过程中应保证洒布均匀,撒铺车应保持较慢速度,一般应控制在1.0～2.0 m/min,调节沥青撒铺车沥青洒铺量控制在2.2～2.4 kg/m2,其误差控制在±10%范围内,以上参数一经固定后,不得随意调整;碎石撒铺以满铺、不散失为标准,局部碎石量不足的地方,应立即人工进行修补。碎石撒铺车撒铺过后,由人工迅速将散失在沥青膜以外的碎石扫入沥青膜内。

2)在起步和停止位置铺设沥青毡,以便于准确地进行横向衔接,洒布车经过后及时取走沥青毡。

3)在碎石撒铺过程中应对碎石撒铺车胶轮进行冷却处理,防止胶轮将下层沥青粘起,影响撒铺效果。

4)撒布碎石后用轮胎压路机进行碾压,碾压遍数为2～3遍。压路机必须紧跟在碎石撒铺车后,碾压速度要慢而均匀,起动、停止必须减速缓慢进行,不得随便调头。

3.4 205国道河源段施工情况总结

在205国道河源段改造过程中,为有效的延缓反射裂缝的产生并提高路面的高温性能,采用橡胶高粘高弹沥青防水粘结层+4 cm AC-13抗车辙剂沥青混凝土的铺装结构。在橡胶高粘高弹沥青防水粘结层的施工过程中,采用橡胶沥青专用同步碎石封层洒布车。沥青洒布量为2.2 kg/m2,同步撒布9.5～13.2 mm碎石15 kg/m2,洒布后用轮胎压路机碾压2～3遍。施工过程图片见图1。

4 结 语

综合考虑拉拔强度、剪切强度两方面粘结性能,当高粘高弹改性沥青洒铺量为2.2～2.5 kg/m2,碎石洒布量为14～16 kg/m2,碎石洒铺粒径为9.5～13.2 mm,防水粘结应力吸收材料具有最为优良的使用性能。

[1] 杨 伟.聚合物改性沥青应力吸收膜的制备与性能评价研究[D].武汉:武汉理工大学,2008.

[2] 李智伟.废旧橡胶改性沥青路用性能与环境评价研究[D].长春:吉林大学,2007.

[3] 陈建荣,陈侯节.橡胶沥青应力吸收层施工技术控制[J].筑路机械与施工机械化,2008(9):47-52.

[4] 王旭东,李美江,路凯冀.橡胶沥青基混凝土应用成套技术[M].北京:人民交通出版社,2008.

[5] 陈拴发,陈华鑫,郑木莲.沥青混合料设计与施工[M].北京:化学工业出版社,2006.

Application Technology of High-viscosity and High-elasticity Asphalt in the Maintenance of G205 in Heyuan

LI Ming1,TANG Qin-xue2,TANG Ping2,HE Wei-ping2,HUANG Shɑo-long3
(1.Shenzhen Oceanpower Engineering Technology Co,Ltd,Shenzhen 518040,China;2.Heyuan Highway Bureau, Heyuan 517000,China;3.School of Materials Science and Engineering,Hubei University,Wuhan 430062,China)

Based on the application of G205 Road in Heyuan,SAMI made of high-viscosity and high-elasticity asphalt was prepared.The grain size and amount of crush rocks,the dosage of asphalt were analyzed and determined.The full depth wheel tracking performance of the pavement structure was tested.The optimal proportion for SAMI made of high-viscosity and high-elasticity asphalt is:asphalt dosage 2.2～2.5 kg/m2,crush rocks 14～16 kg/m2,the size of crush rocks 9.5～13.2 mm.

high-viscosity and high-elasticity asphalt; SAMI; asphalt dosage

2014-03-20.

广东省公路管理局2012年科技项目计划(粤公研2012-13).

李 明(1978-),高级工程师.E-mail:liming@oceanpower.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.008