一種橡膠粉路面材料及施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于公路鋪面材料技術領域，涉及一種橡膠粉路面材料;本發(fā)明還涉及一 種用該路面材料鋪設公路路面的施工方法。
【背景技術】
[0002] 高等級公路建設的發(fā)展，對路面的使用品質和功能提出了更高的要求。實踐表明， 舊路面改造中所面臨的技術問題比新建公路瀝青路面要復雜的多。例如舊路面加鋪中需要 注意加鋪層的抗反射裂縫能力、高溫性能及與舊路面良好的粘結效果等。不少工程由于這 些問題處理不當，導致維修后迅速破壞，造成維修費用的巨大浪費，甚至陷入年年修、反復 修的困境。對于以上技術問題，除了改進瀝青路面的結構設計外，采用性能良好的路用材料 也是一個重要的方面。橡膠瀝青由于其優(yōu)良路用性能和對環(huán)境保護的特殊意義，日益受到 國內工程界的重視。
[0003] 甘肅省河西地區(qū)屬中溫帶干旱氣候區(qū)，降雨少、蒸發(fā)量大、日照長、晝夜溫差顯著、 冬春季節(jié)不太明顯，夏季炎熱而冬季寒冷，風大砂多，植被稀少，具有典型的大陸性荒漠氣 候特征，日溫差較大。根據(jù)氣象資料統(tǒng)計，多年平均氣溫6.9°C，極端最高氣溫38.4°C，極端 最低氣溫-31.6°C。多年平均降水量63.3~86.7 mm，在全國公路氣候自然分區(qū)中屬于西北 干旱VI區(qū)。將現(xiàn)有的橡膠瀝青應用于該地區(qū)的公路路面時，存在集料剝落、瀝青老化等問 題，最大病害是裂縫，平均間距較大，都為橫向貫通基層反射裂縫，裂縫寬度一般為2.5_左 右。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種應用于日溫差較大地區(qū)的橡膠粉路面材料，能夠耐受較 大的溫度變化，不輕易出現(xiàn)裂縫。
[0005] 本發(fā)明的另一個目的是用上述路面材料進行公路路面鋪設的施工方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種橡膠粉路面材料，按以下方法 制得： 步驟1:取報廢的全鋼載重子午線輪胎，常溫下破碎，分離鐵和纖維，常溫下粉碎成粒徑 為1~3mm的粗膠粉，再次去除鐵和纖維后輸送至儲料倉，常溫下研磨粗膠粉，得粒徑40~ 120目的膠粉； 步驟2:按質量百分比，分別取膠粉18~20%、穩(wěn)定助劑3~7%、改性劑0.5~1.5%和余量 的基質瀝青;基質瀝青加熱至195 ± 2°C，加入膠粉和改性劑，高速剪切攪拌2~5min后，加入 穩(wěn)定助劑，在180~190°C的溫度下攪拌45~60min，得橡膠瀝青； 步驟3:取橡膠瀝青、礦料和礦粉，橡膠瀝青與礦料的質量百分比為7.5~8.7%，礦粉與 礦料的質量百分比為3~7%，礦料加熱到185~195°C，加入溫度為180~190°C的橡膠瀝青， 攪拌95~115s，再加入溫度為185~195°C的礦粉，攪拌95~115s，得橡膠粉路面材料； 所述的礦料采用AR-AC13S型混合料、AR-AC-13型混合料或者ARHM-13W型混合料。
[0007] 本發(fā)明所采用的另一個技術方案是:一種用上述橡膠粉路面材料鋪設公路路面的 施工方法，具體按以下步驟進行： 步驟1:對需要鋪設路段的下承層進行清掃、吹塵和清洗； 步驟2:將溫度180~190°C的橡膠瀝青均勻撒鋪在清理后的下承層上； 步驟3:將粒徑9.5~13.2_的碎石料加熱至溫度不低于80°C，均勻撒布在橡膠瀝青層 上； 步驟4:若下承層溫度超過40°C，則在20min內完成3遍碾壓;若下承層溫度為18~40°C， 則在IOmin內完成3遍碾壓，若下承層溫度低于18°C，則停止施工； 步驟5:按現(xiàn)有橡膠瀝青路面材料的鋪設方法鋪設橡膠粉路面材料，鋪設時，螺旋布料 器中橡膠粉路面材料的高度為螺旋布料器高度的1/2~2/3;橡膠粉路面材料的溫度不低于 160°C，松鋪系數(shù)為1 · 25，攤鋪厚度3 · 5~5 · 5cm; 步驟6:鋪設橡膠粉路面材料后，其溫度降至157~164°C時，進行第一次碾壓，碾壓速度 為2.Okm/h;當鋪設的橡膠粉路面材料溫度降至143~153°C時，進行第二次碾壓，碾壓速度 為3.Okm/h;當鋪設的橡膠粉路面材料溫度降至100~104°C時，進行第三次碾壓，碾壓速度 為3. Okm/h，得橡膠粉混凝土路面;之后，按現(xiàn)有橡膠瀝青路面施工方法在該橡膠粉混凝土 路面上均勻灑布粘層油，粘層油的灑布量為0.20~0.30kg/m 2，形成應力吸收層，完成公路 路面的施工。
[0008] 本發(fā)明路面材料是利用膠粉制備的適合于大溫差范圍下的橡膠瀝青膠結料，應用 于路面之中，解決了大溫差地區(qū)的公路裂縫問題，為大溫差下地區(qū)的橡膠粉應用打下良好 的基礎，同時也是橡膠瀝青優(yōu)良路用性能和對環(huán)境保護特殊意義的具體體現(xiàn)。大溫差范圍 下橡膠粉路面材料的制備，不僅僅解決了廢橡膠的"黑色污染"問題，還促進了節(jié)約資源與 環(huán)境保護，加強了材料的再循環(huán)利用，推進了材料新技術的發(fā)展。同時也加強了我國橡膠瀝 青研究的進展，對于橡膠瀝青的路面施工應用有了一定的實際參考價值，推動了橡膠瀝青 在我國的更進一步發(fā)展。
【具體實施方式】
[0009] 下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0010] 高等級公路建設的發(fā)展，對路面的使用品質和功能提出了更高的要求。進一步尋 求性能更優(yōu)越、價格更便宜的改性瀝青材料，仍是道路工作者不倦的追求。開展橡膠瀝青的 應用研究，一方面可以拓展材料選擇的空間，延長路面使用壽命，是道路工程發(fā)展的需要； 另一方面是回收利用廢輪胎的需要，是對我國環(huán)境保護事業(yè)的貢獻，是一件利國利民的好 事。尤其是晝夜溫差顯著、冬春季節(jié)不太明顯、日溫差較大、夏季炎熱而冬季寒冷、風大砂 多、植被稀少、具有典型大陸性荒漠氣候特征的地區(qū)。目前使用的橡膠瀝青材料容易出現(xiàn)裂 縫，影響到公路路面的質量，存在巨大的安全隱患。為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題， 本發(fā)明提供了一種橡膠粉路面材料，能夠應用于晝夜溫差顯著、日溫差較大的具有典型大 陸性荒漠氣候特征的地區(qū)，不容易出現(xiàn)裂縫，保證公路路面質量，消除安全隱患。該橡膠粉 路面材料按以下方法制得:步驟1:取報廢的全鋼載重子午線輪胎，常溫下將整胎破碎成50 X 50mm的碎塊后，經破膠機兩次搓切成10 X IOmm的膠塊，分離鐵和纖維，送入細碎機，常溫 下粉碎成粒徑為1~3mm的粗膠粉，再次去除鐵和纖維后輸送至儲料倉，常溫下研磨粗膠粉， 得粒徑40~120目的膠粉； 該膠粉中天然橡膠組分的含量和橡膠烴的含量分別是33%和59%。該膠粉的加熱減量< 1. 〇%、鐵含量< 0.03%、纖維含量< 0.1%、體積密度260~460kg/m3、灰分< 8%、丙酮抽出物< 8%、橡膠烴含量2 42%、炭黑含量2 26%。
[0011]全鋼載重子午線輪胎采用載重車輛報廢的9.00R20型載重輪胎、10.00R20型載重 輪胎、11.00R20型載重輪胎和12.00 R20型載重輪胎。
[0012] 步驟2:按質量百分比，分別取膠粉18~20%、穩(wěn)定助劑3~7%、改性劑0.5~1.5%和 余量的基質瀝青;基質瀝青加熱到195 ± 2°C，加入膠粉和改性劑，高速剪切攪拌2~5min后， 加入穩(wěn)定助劑，在180~190°C的溫度下攪拌45~60min，得橡膠瀝青； 該橡膠瀝青的180°C旋轉黏度2.0~4. OPa · s、25°C針入度(0. lmm)40~80、軟化點>58 °C、25°C 彈性恢復 > 55%、5°C 延度 > 20cm。
[0013]穩(wěn)定助劑采用催化裂化油漿糠醛抽出油、維他連接劑或多聚磷酸(PPA)。
[0014]改性劑采用熱塑性丁苯橡膠（SBS)。
[0015]步驟2中在180~190°C的溫度下采用葉片攪拌機進行攪拌。
[0016]步驟3:取橡膠瀝青、礦料和礦粉，橡膠瀝青與礦料的質量百分比為7.5~8.7%，礦 粉與礦料的質量百分比為3~7%，將礦料加熱到185~195°C，加入溫度為180~190°C的橡膠 瀝青，攪拌95~115s，再加入溫度為185~195°C的礦粉，攪拌95~115s，得橡膠粉路面材料。 [00 17] 礦粉為粒徑小于6mm的礦石。
[0018] 礦料采用AR-AC13S型混合料(《安徽建筑》2013年01期《廣祠高速公路AR-AC13S橡 膠瀝青路面施工技術》，作者:王成彬）、AR-AC-13型混合料(江蘇省交通科學研究院《斷級配 橡膠瀝青混凝土AR-AC-13施工指南》)或者ARHM-13W型混合料(《橡膠瀝青及混合料設計施 工技術指南》，交通部公路科學研究院）。
[0019] 制得的橡膠粉路面材料的空隙率為3.0~5.5%、穩(wěn)定度為9.45~11.03kN。本發(fā)明 采用橡膠細碎與精細研磨工藝相結合的方法將全鋼載重子午線輪胎在高速阻尼剪切和摩 擦的工作條件和"無源溫度升融漲"（無源溫度升融漲指的是生產過程中沒有外源提升溫 度，只靠自身的剪切和摩擦自行升溫）的過程中粗膠粉的質體打開制備膠粉。同時，各工序 間通過氣流風選輸送物料，氣流在輸送物料過程中對物料進行有效降溫，使物料的溫度始 終在常溫狀態(tài)下粉碎以及精細研磨，而物料所處的設備的溫度為60~70°C，以保證膠粉不 至溫升過高而燒焦或粘接破壞其物理性能，制備的膠粉表面活性高，比表面積高，含氧基團 含量高，與聚合物材料、瀝青和混凝土具有良好的相容性，而采用較為先進的平面式精細研 磨機與開煉式破膠機破碎型式從線速度、速度比與相比有質的不同，所生產出的膠粉質量 穩(wěn)定。