橡胶沥青配比方法及橡胶沥青碎石下封层工艺

摘要

本发明涉及沥青，特别是橡胶沥青配比方法及橡胶沥青碎石下封层工艺，橡胶沥青配比方法，其方法是：至少包括橡胶、基质沥青及单粒级碎石，其中，橡胶屑规格为20目，橡胶屑掺量为20％；基质沥青按气候区域选取，热区，50－70号沥青；温区，70－90号沥青；寒区，90－110号沥青；基质沥青的掺量为77％；单粒级碎石，采用9.5－13.2mm规格的石灰岩碎石，单粒级碎石掺量为3％；将橡胶、沥青及单粒级碎石通过橡胶沥青的加工设备进行混比形成橡胶沥青，其步骤是：1)沥青拌和单粒级碎石烘干加热至150－160℃；2)经拌和楼加热除尘后的沥青及橡胶加热至160℃输送高速剪切搅拌器拌合，并快速升温至190℃；3)然后降温至177℃的环境下剪切，输送至反应罐进行至少45分钟的反应，并升温到200℃进行施工。

说明书

技术领域

本发明涉及沥青，特别是橡胶沥青配比方法及橡胶沥青碎石下封层工艺。

背景技术

橡胶粉改性沥青在公路路面施工得到非常广阔应用，橡胶粉改性沥青的橡胶粉量的控制直接影响着公路路面的质量。橡胶粉量太高，会给路面施工增加难度，同时需要高标准的沥青调配。橡胶粉量太低达不到橡胶粉沥青路面设计要求。橡胶沥青应用在橡胶沥青碎石下封层技术中，是在下承层上喷撒一定量的热橡胶沥青，同步撒布一层单一粒径碎石，经碾压后碎石嵌入沥青膜，起到粘结、防水、防反射裂缝等作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种橡胶沥青的橡胶和沥青配比合理、性能稳定，工艺简单的橡胶沥青配比方法及橡胶沥青碎石下封层工艺。

本发明的目的是这样实现的，橡胶沥青配比方法，使用湿法生产橡胶沥青，其方法是：至少包括橡胶、基质沥青及单粒级碎石，

其中，橡胶屑规格为20目，橡胶屑掺量为20％；

基质沥青按气候区域选取，热区，50-70号沥青；温区，70-90号沥青；寒区，90-110号沥青；基质沥青的掺量为77％；

单粒级碎石，采用9.5-13.2mm规格的石灰岩碎石，单粒级碎石掺量为3％。

将橡胶、沥青及单粒级碎石通过橡胶沥青的加工设备进行混比形成橡胶沥青，其步骤是：

1)沥青拌和单粒级碎石烘干加热至150-160℃；

经拌和楼加热除尘后的沥青及橡胶加热至160℃输送高速剪切搅拌器拌合，并快速升温至190℃；然后降温至177℃的环境下剪切，输送至反应罐进行至少45分钟的反应，并升温到200℃进行施工。

所述的20％橡胶屑掺量可参入有碳黑和天然胶。

利用上述配比橡胶沥青进行橡胶沥青碎石下封层工艺，

1)清扫基面；

2)在起步和终止位置铺设工程纸；

3)按撒布路线橡胶沥青洒布车以2.2kg/m²橡胶沥青撒布量进行撒布，撒布温度不低于130℃；

4)随后碎石撒布车相距5米，按16kg/m²的撒布量沿橡胶沥青洒布车路线撒布，封层用碎石加热到150-160℃进行撒布；

5)轮式压路机的相随距离不大于5m对橡胶沥青洒布车洒布的橡胶沥青和碎石撒布车撒布的单粒级碎石进行碾压，碾压速度2-2.5km/h。

所述的碾压后橡胶沥青对碎石的裹覆率要达到50％。

本发明的优点是：橡胶沥青具有很好的防水性和高变形能力，它能够吸收裂缝部位的集中应力，有效解决水泥混凝土桥面的反射裂缝问题，同时可以实现层间粘结、防水等。由于橡胶屑的橡胶性能与碳黑有关，因此，橡胶沥青路面的好坏也与碳黑有关，为了实现对不同性能的橡胶屑充分利用，同时达到路面施工要求，本发明中通过增加碳黑量，调整橡胶属性，可以达到对不同橡胶屑使用的目的，同时达到质量要求，从环境保护还是施工成本都会带来好处。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是橡胶沥青配比工艺图；

图2是图1中橡胶与沥青配比黏度与时间关系图。

具体实施方式

一、原材料的选取，

1)橡胶屑

橡胶沥青所用的橡胶屑由废旧轮胎和高天然橡胶含量的橡胶屑所组成。橡胶屑不应含有钢丝、纤维和其他杂质，钢丝的含量不得超过0.01％，其他杂质的含量应接近于零。为了防止橡胶屑的黏结，适当加入少量碳酸钙或滑石粉，但其用量不得超过CRM质量的3％。

橡胶屑规格为20目(0.83mm)，经过试验检测，其各项指标均满足技术要求。(详见表1、表2、表3)

表1橡胶屑级配通过率(％)

  筛孔尺寸  筛分结果  技术要求  2.36mm  100  100  1.18mm  99.4  70-100  600μm  65.4  25-100  300μm  28.0  0-45  75μm  4.8  0-5

表2橡胶屑化学成分试验汇总表

  试验项目  试验结果  下限  上限  丙酮提取物(％)  8.9  6.0  16.0

  橡胶烃含量(％)  48  42.0  65.0  天然胶含量(％)  36  22.0  39  碳黑含量(％)  34  28.0  38.0  灰分kg/m³  0.4  -  8.0

表3橡胶屑物理特性技术指标

  试验项目  试验结果  要求值  含水量，不大于(％)  0.45  0.75  铁质金属颗粒含量，不大于(％)  0  0.01  纤维含量，不大于(％)  0  0.05

由于橡胶屑的橡胶性能与碳黑有关，因此，橡胶沥青路面的好坏也与碳黑有关，为了实现对不同性能的橡胶屑充分利用，同时达到路面施工要求，20％橡胶屑掺量可参入有碳黑和天然胶，达到路面施工要求。

2)基质沥青

基质沥青应选取气候一致的地区，较热的地区选用较硬的基质沥青，而对于较冷的地区则选用较软的基质沥青。但是由于橡胶沥青粘结剂的温度敏感性较低，它对基质沥青劲度的要求可以不像普通沥青那样严格。在我国，可按表4来选择橡胶沥青的基质沥青。

表4基质沥青的选择

  气候区域  热区  温区  寒区  沥青标号  50-70号沥青  70-90号沥青  90-110号沥青

在陕西咸阳机场高速公路中，咸阳机场属温区，该工程中采用新疆克拉玛依石化公司生产的昆仑牌A级70号道路石油沥青。相关技术指标均满足规范要求(详见表5)。

表5 A级70号道路石油沥青技术指标

3)单粒级碎石

单粒级碎石可选用9.5-13.2mm的石灰岩碎石，单粒级碎石经沥青拌和楼吸尘烘干加热至150-160℃，单粒级碎石外表均匀，可以形成抗滑表层，减少石料散失。经拌和楼加热除尘后，与橡胶沥青有更好的粘结力，碎石具体检测指标如下：

表6集料技术指标

  指标  试验值  要求值  集料视密度(g/cm³)  2.736  ≥2.5  集料压碎值(％)  15.7  ≤20  坚固性(％)  1.2  ≤12  洛杉矶磨耗损失(％)  18.6  ≤30  集料吸水率(％)  0.55  ≤3.0  针片状含量(％)  6.5  ≤15  与沥青的粘附性(级)  5  ≥5  软石含量(％)  1.2  ≤3

将橡胶、沥青及单粒级碎石通过橡胶沥青的加工设备进行混比形成橡胶沥青，其工艺如图1所示：

1)沥青拌和单粒级碎石烘干加热至150-160℃；

2)经拌和楼加热除尘后的沥青及橡胶加热至160℃输送高速剪切搅拌器拌合，并快速升温至190℃；然后降温至177℃的环境下剪切，输送至反应罐进行至少45分钟的反应，并升温到200℃进行施工。

橡胶、沥青及单粒级碎石通过橡胶沥青的加工设备包括以下主要设备：沥青储存罐、沥青加热器、橡胶屑给料装置、沥青和橡胶屑混和装置、沥青和橡胶屑反应罐。在这一工艺过程中橡胶沥青粘结剂的温度、搅拌和反应时间是影响橡胶沥青生产质量的三大要素。

橡胶沥青在45分钟的反应之后，如果4小时之内不使用，应停止加热，允许其自由冷却，但是在使用前需要再加热到规定的温度。橡胶沥青冷却后再加热到使用温度称为一个加热循环，橡胶沥青允许两个加热循环，并经检测达到黏度要求。如果黏度达不到设计要求范围，可以再额外添加10％左右橡胶屑，并在规定的温度下混合发育45分钟生成橡胶沥青。利用上述配比橡胶沥青进行橡胶沥青碎石下封层工艺，

6)清扫基面；

7)在起步和终止位置铺设工程纸；

8)按撒布路线橡胶沥青洒布车以2.2kg/m²橡胶沥青撒布量进行撒布，撒布温度不低于130℃；

9)随后碎石撒布车相距5米，按16kg/m²的撒布量沿橡胶沥青洒布车路线撒布，封层用碎石加热到150-160℃进行撒布；

10)轮式压路机的相随距离不大于5m对橡胶沥青洒布车洒布的橡胶沥青和碎石撒布车撒布的单粒级碎石进行碾压，碾压速度2-2.5km/h。

所述的碾压后橡胶沥青对碎石的裹覆率要达到50％。

由于橡胶屑的最高含量主要受施工和易性的制约，22％的高掺量橡胶屑，其黏度值太大，不利于实际操作。18％与20％橡胶屑掺量的沥青，从以上数据来看，各项指标均满足要求，主要区别：18％橡胶屑掺量的沥青黏度值偏小，20％掺量的沥青黏度值偏大，确定选用20％橡胶屑掺量，原因是黏度值偏高的橡胶沥青能够增强水泥砼桥面与沥青路面的粘结力。

以20％橡胶屑掺量为准，确定搅拌时间，如图2和图8所示，

表8177℃黏度与时间关系(掺量20％)

  时间/min  15  30  45  60  75  90  105  120  黏度/  Pa·s  3.1  3.4  4.0  4.2  4.4  4.4  4.5  4.4  时间/min  135  150  165  180  195  210  225  240  黏度/  Pa·s  4.2  4.1  4.2  4.1  4.0  3.9  3.8  3.7

试验结果可以看出，黏度值在前60分钟随搅拌时间递增，其后一段时间在小范围内波动，最后有一个下降的趋势。60分钟的搅拌时间能使橡胶充分分散到沥青中，橡胶沥青的性质比较稳定。因此将橡胶沥青的搅拌时间确定为60min。