試析GTM膠粉改性瀝青砼路面施工技術

論文類別:工學論文 > 材料工程學論文
論文標簽:瀝青材料論文
上傳時間:2011/11/24 10:32:00

論文網:   摘要:廢旧輪胎膠粉顆粒摻入到瀝青砼中形成的磨耗層,改善了路面使用性能,延長了路面使用壽命,在道路壽命期內節省了維修養護資金並保持了道路良好的服務水平, 還使廢舊輪胎得到廢物利用,減小了環境壓力,具有廣闊的應用前景。本文著重分析利用GTM法进行瀝青砼配合比試驗,而後施工的關鍵技術。
  關鍵詞:GTM法;膠粉瀝青砼配合比設計;施工
  1GTM膠粉瀝青砼的現狀和特點
  1.1GTM膠粉瀝青砼路面簡介
  膠粉瀝青是將廢舊輪胎加工成細粉顆粒,以大于15%的比例摻合到沥青中去,再加入改性劑或其他聚合物而得到的路用膠凝材料。
  GTM胶粉瀝青砼是利用美國工程兵旋轉剪切試驗機(GYRATORY TESTING MACHINE,簡稱GTM)進行混合料配合比設計,采用膠粉瀝青拌合生產、經攤鋪、碾壓成型後得到的路面瀝青混合料。GTM進行瀝青混合料配合比設計,於1978年列入美國ASTM規範,在2003年進行了修订。它最大限度的模擬了汽車對路面的實際作用情況,以推理的方法來设計瀝青混合料,使瀝青混合料的剪切強度大於其所受的剪應力,並使應變控制在適當的範圍內,可以減少瀝青路面在重载交通下出現車轍、推移、拥包等破壞。
  本公司從2009年開始,結合安徽省地域特點,逐步推廣應用該项新技術、新材料。2010年在蚌埠市南出口公路S207蚌西路改造工程、蚌埠市龍子湖周邊道路工程等幾项工程中應用,取得良好效果。膠粉瀝青砼地域氣候适用性廣,安徽全省範圍皆可應用,適用於各種等級新建和改建公路和城市道路路面各結構層位。
  1.2性能特點
  1.2.1 改善了路用性能
  橡膠粉用於瀝青混合料有利於改善瀝青砼的高溫穩定性、疲勞性能、水穩定性和低溫性能等路用性能,提高了路面質量,延長了使用壽命。
  1.2.2 降低了建設成本
  相比於普通瀝青和SBS改性瀝青,胶粉瀝青混合料每噸能降低成本50~70元。
  1.2.3 節能環保
  對废舊輪胎的廢物利用,減輕了其帶來的環境壓力,符合我国當前建設節約型社會和發展循環經濟的政策,是资源再生的有效途徑之一,有很高的社會效益。對降低城市道路的行車噪音亦有明顯效果。
  2工藝原理
  采用GTM法進行配合比設计及作為施工質量控制的標準,GTM旋轉壓實密度一般為馬歇爾擊實密度的1.02~1.04倍,這就能夠有效地避免了因室内成型方法與施工實際成型方式不符造成的壓實度超百現象,提高了壓實標準,從而進一步提高沥青路面的使用性能。
  膠粉瀝青砼施工分生產、運輸、攤鋪、碾压四個階段,最核心的環節是溫度控制和碾壓方式的选擇。膠粉瀝青施工溫度較普通瀝青提高了20~25℃,比其他改性瀝青提高了10~15℃。膠粉的摻量不小於15%(內摻)或17.6%(外摻),本文介紹的采用內摻法得到的成品膠粉瀝青。
  3施工要點
  3.1配合比設計
  3.1.1 GTM瀝青混合料配合比设計原則
  配合比設計壓強由設计單位根據道路預計交通辆中有代表性的車輛輪胎接地壓強確定。設計的密級配瀝青混合料粉膠比宜控制在1.2~1.6範圍内,采用GTM平衡狀態時確定的最佳瀝青用量和標準密度,礦料级配采用連續密級配瀝青混合料。
  3.1.2 GTM配合比設計試驗步骤
  GTM試驗方法配合比設計采用三步法進行,分為目標配合比設計階段、生產配合比設計階段和生產配合比驗證階段。
  目標配合比設計階段:對實际使用的原材料檢驗合格後,進行配合比設計,優選礦料級配、確定設計瀝青用量,進行車轍試驗、低溫彎曲試验、凍融劈裂試驗等配合比設计檢驗,均符合要求後,以此作為目標配合比,供拌和樓確定各冷料倉的供料比例、進料速度及試拌使用。
  生產配合比設計階段:按照目標配合比確定好冷料比例及進料速度後,在熱料倉取料進行材料的級配試驗,取料時應將每個熱料倉的熱料放出,用裝載機接下放到硬化的場地充分拌勻,取有代表性的熱倉料進行級配試验,確定熱料倉的配合比。並取目標配合比設計的瀝青用量及±0.3%等三個瀝青用量進行GTM試驗和試拌,通過室內GTM試驗和拌和機取樣试驗,綜合確定生產配合比的最佳瀝青用量及標準密度,由此確定的最佳瀝青用量與目標配合比設計的結果的差值不宜大於±0.2%。同時選擇適宜的篩孔尺寸和安裝角度,盡量使各热料倉的供料大體平衡。
  生產配合比驗證階段:拌和機按生產配合比結果進行試拌、铺築試驗段,並取樣進行GTM驗證,同時從路上鉆芯檢測空隙率大小,由此確定生產用的標準配合比。试拌試鋪必須由項目法人、施工、監理等有關單位各方共同實施,由此確定的標準配合比必須得到監理工程師批準。標準配合比的矿料合成級配中,至少應包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒徑篩孔的通過率接近優选的工程設計級配範围的中值,並避免在0.3~0.6mm處出現“駝峰”。對確定的標準配合比,宜再次進行車轍試驗和水稳定性檢驗。
  確定施工級配允許波動範圍。根據標準配合比及质量管理要求中各篩孔的允許波動範围,制定施工用的級配控制範围,用以檢查瀝青混合料的生產質量。經設計確定的標准配合比在施工過程中不得隨意變更。生產過程中應加強跟蹤檢測,嚴格控制進場材料的質量,如遇材料發生變化並經檢測瀝青混合料的級配、GTM技術指標不符要求時,應重新進行配合比設計。
  3.2施工準備
  路面施工前,倉面應幹燥清洁,測量施工環境溫度,大氣溫度應不低於10℃,地表溫度應不低於15℃,雨天和大風不得施工。
  3.3沥青混合料拌和工藝 免費论文下載中心 http://www.hi138.com   采用DG-4000S型間歇式拌和樓进行瀝青混合料的拌和,拌和時間根據試拌確定的为50S(幹拌時間6S,濕拌時间44S);拌和樓逐盤打印在線檢測,避免小於0.075mm顆粒含量偏低现象出現,拌和樓各熱料倉用量為5#倉:4#倉:3#仓:2#倉:1#倉:礦粉=27%:21%:19%:12%:17%:4%,瀝青用量下面层為4.4%,上面層為5.1%。膠粉瀝青基質瀝青采用70#道路石油瀝青。
  GTM瀝青砼的正常施工溫度範圍
  3.4瀝青砼運輸、攤鋪工艺
  3.4.1 攤鋪机作業情況及找平方式
  采用ABG423和LTU90SC攤鋪機梯队鋪築,兩臺攤鋪機相距10~30m,靠近中分帶的主機在前,攤鋪機拼寬8m,因中央分隔帶路緣石較高,走鋼絲較为困難,經現場研究決定左側在路緣石上鋪設鋁合金條,路緣石上畫上攤鋪線随時調整,中間走平衡梁;靠近路肩的副機在后,攤鋪機拼寬7.5m,中間在攤鋪好的層面上走“雪撬”,左側采用架設鋼絲進行找平,兩臺攤鋪機攤铺層的縱向接縫采用熱接縫。
  3.4.2 料車卸料方式
  在攤鋪機前有三輛運輸车輛時可以開始攤鋪,車輛在離攤铺機10~30cm處停住,避免撞擊攤鋪機,卸料過程上運料車挂空檔,依靠攤鋪機推動前進,倒料時,起頂不要一次起的过高,待攤鋪機受料鬥料滿後,缓慢均勻地向攤鋪機的料鬥內卸料,避免卸料時有混合料溢出。
  3.4.3 攤鋪溫度
  兩臺攤鋪机配15輛自卸車循環作业,在運料車到達攤鋪現場時,有專人用插入式數控溫度計测量並記錄每輛料車混合料的到場溫度和攤鋪溫度。
3.4.4 攤鋪速度及初步振搗夯實方法
  攤鋪机選擇攤鋪速度為2~2.5m/min,做到緩慢均勻,不間斷地攤鋪。攤鋪機就位后,先預熱40~50分鐘,使熨平板溫度達到100℃以上;開始攤鋪後,有专人檢查厚度及平整度,為使振夯頻率與振幅相配套,使攤鋪面層有足夠的初始強度,確定夯锤3級。
  3.5消除鋪面离析的技術
  做好摊鋪機熨平板的預熱,並在熨平板底抹植物油,使熨平板底不毛糙。
  攤鋪機調整到最佳工作狀態,調好螺旋布料器兩端的自动料位器,使料門開度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器的轉速相匹配,螺旋布料器內混合料表面略高於螺旋布料器2/3為度,使熨平板的擋板前混合料的高度在全寬範圍內保持一致,避免攤鋪層出現離析現象。
  在攤鋪過程中保持勻速前進,盡量減少收鬥次數,縮短收斗時間,避免攤鋪收斗離析現象。
  3.6沥青混合料的壓實工藝
  膠粉改性瀝青砼對溫度特別敏感,如碾壓過慢,膠粉瀝青溫度下降,壓實就很困難,故采用的壓實方案為:初壓采用2臺雙钢輪壓路機並排按照兩臺攤鋪機攤铺寬度緊跟攤鋪機由路肩向中分帶處进行碾壓,碾壓遍數均為2遍,壓路機碾壓采用前進振動、後退振動,堅持“高頻、低幅、及時碾压”的原則,速度控制如下表所述:
   瀝青混合料壓實方案表(每臺攤鋪機)
  初壓溫度均在160℃以上,復壓温度均在140℃以上,碾壓終了溫度均不低於120℃。
  3.7瀝青砼面層松鋪系數
  通過對鋪築前下承層測點的高程,摊鋪後同一測點的高程,以及碾壓結束後同一測點高程的檢測計算,反復進行了比對校核,實測松鋪系數為1.2。
  3.8施工縫處理方法
  縱向施工縫采用熱接縫,在前部攤鋪機留下10~20cm寬暫不碾壓,作為後鋪部分的高程基準面,並有10cm左右的攤鋪層重疊,以熱接縫形式在最後作跨接縫碾壓以消除縫跡。
  橫向施工缝采用平接縫,切縫時间在混合料攤鋪碾壓結束尚未完全冷卻硬化之前進行。用三米直尺沿縱向位置,在攤鋪段端部的直尺呈懸臂狀態,以攤鋪层與直尺脫離接觸定出接縫位置,用人工刨齊,形成垂直的接縫面,並用瀝青塗抹,待下次施工时用壓路機進行橫向碾壓。碾壓時壓路機位於已壓實的路面上,錯過新鋪層15cm左右,然後每壓一遍,向新鋪層移動20cm左右,直至全部在新铺層上,再改為縱向碾壓。橫縫處要求橫向接縫平順、緊密。
  4結語
  2010年9月,經蚌埠市交通運輸局組織的技術鑒定,以及在安徽省科學技術情報研究所進行技術查新,膠粉改性瀝青施工技術在省内屬領先水平,由此關鍵技術形成的工法被評為2010年安徽省级工法。
  參考文獻:
  [1] 公路瀝青路面施工技術規範(JTG F40-2004).人民交通出版社,2004.
   公路改性瀝青路面施工技術規範(JTJ 036-98). 人民交通出版社,1998.
   天津市市政工程局.天津市廢轮胎膠粉改性瀝青路面技術規程(J10732-2006). 免費论文下載中心 http://www.hi138.com
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