試論GTM膠粉改性瀝青砼路面施工技術(shù)
摘要：廢舊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(nèi)節(jié)省了維修養(yǎng)護資金并保持了道路良好的服務(wù)水平， 還使廢舊輪胎得到廢物利用，減小了環(huán)境壓力，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文著重分析利用GTM法進行瀝青砼配合比試驗，而后施工的關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞：GTM法;膠粉瀝青砼配合比設(shè)計;施工
1、GTM膠粉瀝青砼的現(xiàn)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%的比例摻合到瀝青中去，再加入改性劑或其他聚合物而得到的路用膠凝材料。
GTM膠粉瀝青砼是利用美國工程兵旋轉(zhuǎn)剪切試驗機(GYRATORY TESTING MACHINE，簡稱GTM)進行混合料配合比設(shè)計，采用膠粉瀝青拌合生產(chǎn)、經(jīng)攤鋪、碾壓成型后得到的路面瀝青混合料。GTM進行瀝青混合料配合比設(shè)計，于1978年列入美國ASTM規(guī)范，在2003年進行了修訂。它最大限度的模擬了汽車對路面的實際作用情況，以推理的方法來設(shè)計瀝青混合料，使瀝青混合料的剪切強度大于其所受的剪應(yīng)力，并使應(yīng)變控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，可以減少瀝青路面在重載交通下出現(xiàn)車轍、推移、擁包等破壞。
本公司從2009年開始，結(jié)合安徽省地域特點，逐步推廣應(yīng)用該項新技術(shù)、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項工程中應(yīng)用，取得良好效果。膠粉瀝青砼地域氣候適用性廣，安徽全省范圍皆可應(yīng)用，適用于各種等級新建和改建公路和城市道路路面各結(jié)構(gòu)層位。
1.2性能特點
1.2.1 改善了路用性能
橡膠粉用于瀝青混合料有利于改善瀝青砼的高溫穩(wěn)定性、疲勞性能、水穩(wěn)定性和低溫性能等路用性能，提高了路面質(zhì)量，延長了使用壽命。
1.2.2 降低了建設(shè)成本
相比于普通瀝青和SBS改性瀝青，膠粉瀝青混合料每噸能降低成本50～70元。
1.2.3 節(jié)能環(huán)保
對廢舊輪胎的廢物利用，減輕了其帶來的環(huán)境壓力，符合我國當(dāng)前建設(shè)節(jié)約型社會和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的政策，是資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(shè)計及作為施工質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)，GTM旋轉(zhuǎn)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內(nèi)成型方法與施工實際成型方式不符造成的壓實度超百現(xiàn)象，提高了壓實標(biāo)準(zhǔn)，從而進一步提高瀝青路面的使用性能。
膠粉瀝青砼施工分生產(chǎn)、運輸、攤鋪、碾壓四個階段，最核心的環(huán)節(jié)是溫度控制和碾壓方式的選擇。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℃。膠粉的摻量不小于15%(內(nèi)摻)或17.6%(外摻)，本文介紹的`采用內(nèi)摻法得到的成品膠粉瀝青。
3、施工要點
3.1配合比設(shè)計
3.1.1 GTM瀝青混合料配合比設(shè)計原則
配合比設(shè)計壓強由設(shè)計單位根據(jù)道路預(yù)計交通輛中有代表性的車輛輪胎接地壓強確定。設(shè)計的密級配瀝青混合料粉膠比宜控制在1.2～1.6范圍內(nèi)，采用GTM平衡狀態(tài)時確定的最佳瀝青用量和標(biāo)準(zhǔn)密度，礦料級配采用連續(xù)密級配瀝青混合料。
3.1.2 GTM配合比設(shè)計試驗步驟
GTM試驗方法配合比設(shè)計采用三步法進行，分為目標(biāo)配合比設(shè)計階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計階段和生產(chǎn)配合比驗證階段。
目標(biāo)配合比設(shè)計階段：對實際使用的原材料檢驗合格后，進行配合比設(shè)計，優(yōu)選礦料級配、確定設(shè)計瀝青用量，進行車轍試驗、低溫彎曲試驗、凍融劈裂試驗等配合比設(shè)計檢驗，均符合要求后，以此作為目標(biāo)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(chǎn)配合比設(shè)計階段：按照目標(biāo)配合比確定好冷料比例及進料速度后，在熱料倉取料進行材料的級配試驗，取料時應(yīng)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驗，確定熱料倉的配合比。并取目標(biāo)配合比設(shè)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(nèi)GTM試驗和拌和機取樣試驗，綜合確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量及標(biāo)準(zhǔn)密度，由此確定的最佳瀝青用量與目標(biāo)配合比設(shè)計的結(jié)果的差值不宜大于±0.2%。同時選擇適宜的篩孔尺寸和安裝角度，盡量使各熱料倉的供料大體平衡。
生產(chǎn)配合比驗證階段：拌和機按生產(chǎn)配合比結(jié)果進行試拌、鋪筑試驗段，并取樣進行GTM驗證，同時從路上鉆芯檢測空隙率大小，由此確定生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。試拌試鋪必須由項目法人、施工、監(jiān)理等有關(guān)單位各方共同實施，由此確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比必須得到監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)配合比的礦料合成級配中，至少應(yīng)包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公稱最大粒徑篩孔的通過率接近優(yōu)選的工程設(shè)計級配范圍的中值，并避免在0.3～0.6mm處出現(xiàn)“駝峰”。對確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比，宜再次進行車轍試驗和水穩(wěn)定性檢驗。
確定施工級配允許波動范圍。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)配合比及質(zhì)量管理要求中各篩孔的允許波動范圍，制定施工用的級配控制范圍，用以檢查瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量。經(jīng)設(shè)計確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比在施工過程中不得隨意變更。生產(chǎn)過程中應(yīng)加強跟蹤檢測，嚴(yán)格控制進場材料的質(zhì)量，如遇材料發(fā)生變化并經(jīng)檢測瀝青混合料的級配、GTM技術(shù)指標(biāo)不符要求時，應(yīng)重新進行配合比設(shè)計。
3.2施工準(zhǔn)備
路面施工前，倉面應(yīng)干燥清潔，測量施工環(huán)境溫度，大氣溫度應(yīng)不低于10℃，地表溫度應(yīng)不低于15℃，雨天和大風(fēng)不得施工。
3.3瀝青混合料拌和工藝
采用DG-4000S型間歇式拌和樓進行瀝青混合料的拌和，拌和時間根據(jù)試拌確定的為50S(干拌時間6S，濕拌時間44S);拌和樓逐盤打印在線檢測，避免小于0.075mm顆粒含量偏低現(xiàn)象出現(xiàn)，拌和樓各熱料倉用量為5#倉:4#倉:3#倉:2#倉:1#倉:礦粉=27%：21%：19%：12%：17%：4%，瀝青用量下面層為4.4%，上面層為5.1%。膠粉瀝青基質(zhì)瀝青采用70#道路石油瀝青。
GTM瀝青砼的正常施工溫度范圍
3.4瀝青砼運輸、攤鋪工藝
3.4.1 攤鋪機作業(yè)情況及找平方式
采用ABG423和LTU90SC攤鋪機梯隊鋪筑，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，走鋼絲較為困難，經(jīng)現(xiàn)場研究決定左側(cè)在路緣石上鋪設(shè)鋁合金條，路緣石上畫上攤鋪線隨時調(diào)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(cè)采用架設(shè)鋼絲進行找平，兩臺攤鋪機攤鋪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車輛時可以開始攤鋪，車輛在離攤鋪機10～30cm處停住，避免撞擊攤鋪機，卸料過程上運料車掛空檔，依靠攤鋪機推動前進，倒料時，起頂不要一次起的過高，待攤鋪機受料斗料滿后，緩慢均勻地向攤鋪機的料斗內(nèi)卸料，避免卸料時有混合料溢出。
3.4.3 攤鋪溫度
兩臺攤鋪機配15輛自卸車循環(huán)作業(yè)，在運料車到達攤鋪現(xiàn)場時，有專人用插入式數(shù)控溫度計測量并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
攤鋪機選擇攤鋪速度為2～2.5m/min，做到緩慢均勻，不間斷地攤鋪。攤鋪機就位后，先預(yù)熱40～50分鐘，使熨平板溫度達到100℃以上;開始攤鋪后，有專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，確定夯錘3級。
3.5消除鋪面離析的技術(shù)
做好攤鋪機熨平板的預(yù)熱，并在熨平板底抹植物油，使熨平板底不毛糙。
攤鋪機調(diào)整到最佳工作狀態(tài)，調(diào)好螺旋布料器兩端的自動料位器，使料門開度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相匹配，螺旋布料器內(nèi)混合料表面略高于螺旋布料器2/3為度，使熨平板的擋板前混合料的高度在全寬范圍內(nèi)保持一致，避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象。
在攤鋪過程中保持勻速前進，盡量減少收斗次數(shù)，縮短收斗時間，避免攤鋪收斗離析現(xiàn)象。
3.6瀝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臺雙鋼輪壓路機并排按照兩臺攤鋪機攤鋪寬度緊跟攤鋪機由路肩向中分帶處進行碾壓，碾壓遍數(shù)均為2遍，壓路機碾壓采用前進振動、后退振動，堅持“高頻、低幅、及時碾壓”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(fù)壓溫度均在140℃以上，碾壓終了溫度均不低于120℃。
3.7瀝青砼面層松鋪系數(shù)
通過對鋪筑前下承層測點的高程，攤鋪后同一測點的高程，以及碾壓結(jié)束后同一測點高程的檢測計算，反復(fù)進行了比對校核，實測松鋪系數(shù)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，作為后鋪部分的高程基準(zhǔn)面，并有10cm左右的攤鋪層重疊，以熱接縫形式在最后作跨接縫碾壓以消除縫跡。
橫向施工縫采用平接縫，切縫時間在混合料攤鋪碾壓結(jié)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(tài)，以攤鋪層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，并用瀝青涂抹，待下次施工時用壓路機進行橫向碾壓。碾壓時壓路機位于已壓實的路面上，錯過新鋪層15cm左右，然后每壓一遍，向新鋪層移動20cm左右，直至全部在新鋪層上，再改為縱向碾壓。橫縫處要求橫向接縫平順、緊密。
4、結(jié)語
2010年9月，經(jīng)蚌埠市交通運輸局組織的技術(shù)鑒定，以及在安徽省科學(xué)技術(shù)情報研究所進行技術(shù)查新，膠粉改性瀝青施工技術(shù)在省內(nèi)屬領(lǐng)先水平，由此關(guān)鍵技術(shù)形成的工法被評為2010年安徽省級工法。
參考文獻：
[1] 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004).人民交通出版社，2004.
公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 036-98). 人民交通出版社，1998.
天津市市政工程局.天津市廢輪胎膠粉改性瀝青路面技術(shù)規(guī)程(J10732-2006).
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