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橡胶沥青配合比设计与质量控制要点研究

在现代公路工程施工的过程中,橡胶沥青的配合比设计是否恰当对于整个公路的建设起决定作用。本文首先具体分析对橡胶沥青混合料配合比设计,然后阐述了对施工的质量控制要点。

关键词:橡胶沥青;生产工艺;配合比设计;施工质量控制

中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)24-0102-01

20世纪80年代橡胶沥青技术开始在美国、欧洲等发达国家推广应用,通过10年的评估效果和积累经验的时期,达到技术成熟。我国于20世纪80年代在科研院校进行研究,直到20世纪90年代末~21世纪初,随着中国公路建设如何更加符合“建设资源节约型、环境和谐型社会”命题的提出,橡胶沥青研究逐步成熟,大量应用于高速公路、国省道、维修工程。本文就根据公路现场施工的情况对橡胶沥青配合比设计和施工质量的控制进行探讨。

1 橡胶沥青的生产工艺

橡胶沥青是先将废旧轮胎加工成为橡胶屑,再按一定的粗细级配比例进行组合,同时添加多种聚合物改性剂,并在充分拌合的高温条件下(180℃以上),与基质沥青充分剪切、熔胀反应后形成的橡胶沥青胶结材料。从生产工艺分为干拌法和湿拌法,干拌处理将橡胶屑和集料一起拌和,然后再与沥青结合料搅拌成橡胶混合料的生产方法,使用性能不行,基本不用;湿拌处理,将沥青结合料加入烘干集料之前,先将橡胶屑与基质沥青掺和在一起的橡胶沥青结合料生产方法,不仅采用这种工艺生产的橡胶沥青保留时间比较长,而且沥青材料的粘度更高,质量更好,应用效果更广泛。橡胶沥青从作用机理分成橡胶改性沥青和沥青-橡胶,橡胶改性沥青最本质的特征是绝大部分橡胶屑都已消融在热沥青中而成为一种均质的结合材料;沥青-橡胶最本质的特征是非均质的两相材料,橡胶颗粒虽然有一部分融溶在沥青中但仍然保持着固体颗粒的核心[1]。

2 橡胶沥青混合料配合比的设计[2]

2.1 对原材料的选择

由于橡胶沥青混合料摊铺在沥青中上面层,对于原材料的选择一定要慎重,集料从密度、吸水量、粒形、级配、粘附性等指标通过比选确定;矿粉从细度、含水率、亲水系数、塑性指数等指标通过比选确定;橡胶沥青主要通过试验验证质量最终确定。

2.2 橡胶沥青混合料配合比设计

配合比设计分为目标配合比、生产配合比、生产配合比验证三个阶段。通过配合比设计,能够确定沥青混合料所用的材料品种、矿料级配和最佳沥青用量。

2.2.1 目标配合比设计

一是根据规范要求的矿料级配范围,对工程实际使用的各种矿质材料进行计算,确定符合级配要求的各矿料用量比例;二是进行马歇尔试验,依据各项马歇尔指标(包含路用性能指标),确定矿料级配和最佳沥青用量,由此提供拌合楼冷料仓的上料比例和沥青用量。

设计步骤:

①初步确定各档料的比例(通过对每档料的筛分,根据设计或规范级配进行级配合成,分粗、中、细三个级配)。②根据各档料的密度计算三个合成级配的密度。③预估油石比。④根据预估油石比对三种级配进行马歇尔试验,在试验过程中控制好温度、装料的均匀度。⑤通过马歇尔试验得出各种体积指标(空隙率、矿料间隙率、饱和度)和强度指标(稳定度、流值)来优选一组级配。⑥最佳油石比确定:根据优先的級配、预估的油石比±0.5、±1.0%(假如AC-20预估油石比为4.2%,确定五组油石比为3.2%、3.7%、4.2%、4.7%、 5.2%),一组级配做5个油石比,通过马歇尔试验确定最佳油石比。⑦配合比设计检验:性能试验(车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验、渗水试验、谢伦堡析漏试验、肯塔堡飞散试验),如果不符合要求,必须更换材料或重新进行配合比设计。

2.2.2 生产配合比

以目标配合比设计的级配曲线作为指导,对二次筛分后的矿料重新进行矿料比例设计,确定各热料仓的用料比例和生产配比的最佳沥青用量,供拌和楼控制室使用。

对热料仓各种规格矿料进行筛分(并按不同规格、不同粒径分别存放),分别测定其毛体积相对密度和表观相对密度(矿粉和沥青采用目标配合比设计时的测定值)。

根据各种矿料筛分结果,按照规范要求进行矿料组成设计,其级配曲线力求接近目标配合比设计曲线,确定各热料仓用量比例。

取目标配合比最佳沥青用量±0.3%三个沥青用量进行马歇尔试验,在试验室内拌和制作试件,配料时要求按不同规格、逐级进行称量配制。

根据马歇尔试验结果确定生产配合比的最佳沥青用量和矿料级配,如果有部分马歇尔指标不能符合规范要求的话则应重新调整级配、重新设计。

如最佳沥青用量和目标配合比最佳沥青用量相差较大,则需用生产配合比确定的最佳沥青用量制件,进行性能试验(浸水马歇尔试验和车辙试验等)。

2.2.3 生产配合比验证

通过试拌、试验段验证其各项指标,由此确定生产用的标准配合比。该配合比将作为生产控制的依据和质量检验的标准。试验段一通过仪器检验,二通过摊铺效果(粗细程度、有没有离析现象、渗水情况),碾压后取芯检查密实度和粗细程度。通过不断优化既保证工程质量又节约成本。

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