一种橡胶粉路面材料及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于公路铺面材料技术领域，涉及一种橡胶粉路面材料;本发明还涉及一 种用该路面材料铺设公路路面的施工方法。
【背景技术】
[0002] 高等级公路建设的发展，对路面的使用品质和功能提出了更高的要求。实践表明， 旧路面改造中所面临的技术问题比新建公路沥青路面要复杂的多。例如旧路面加铺中需要 注意加铺层的抗反射裂缝能力、高温性能及与旧路面良好的粘结效果等。不少工程由于这 些问题处理不当，导致维修后迅速破坏，造成维修费用的巨大浪费，甚至陷入年年修、反复 修的困境。对于以上技术问题，除了改进沥青路面的结构设计外，采用性能良好的路用材料 也是一个重要的方面。橡胶沥青由于其优良路用性能和对环境保护的特殊意义，日益受到 国内工程界的重视。
[0003] 甘肃省河西地区属中温带干旱气候区，降雨少、蒸发量大、日照长、昼夜温差显著、 冬春季节不太明显，夏季炎热而冬季寒冷，风大砂多，植被稀少，具有典型的大陆性荒漠气 候特征，日温差较大。根据气象资料统计，多年平均气温6.9°C，极端最高气温38.4°C，极端 最低气温-31.6°C。多年平均降水量63.3~86.7 mm，在全国公路气候自然分区中属于西北 干旱VI区。将现有的橡胶沥青应用于该地区的公路路面时，存在集料剥落、沥青老化等问 题，最大病害是裂缝，平均间距较大，都为横向贯通基层反射裂缝，裂缝宽度一般为2.5_左 右。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种应用于日温差较大地区的橡胶粉路面材料，能够耐受较 大的温度变化，不轻易出现裂缝。
[0005] 本发明的另一个目的是用上述路面材料进行公路路面铺设的施工方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种橡胶粉路面材料，按以下方法 制得： 步骤1:取报废的全钢载重子午线轮胎，常温下破碎，分离铁和纤维，常温下粉碎成粒径 为1~3mm的粗胶粉，再次去除铁和纤维后输送至储料仓，常温下研磨粗胶粉，得粒径40~ 120目的胶粉； 步骤2:按质量百分比，分别取胶粉18~20%、稳定助剂3~7%、改性剂0.5~1.5%和余量 的基质沥青;基质沥青加热至195 ± 2°C，加入胶粉和改性剂，高速剪切搅拌2~5min后，加入 稳定助剂，在180~190°C的温度下搅拌45~60min，得橡胶沥青； 步骤3:取橡胶沥青、矿料和矿粉，橡胶沥青与矿料的质量百分比为7.5~8.7%，矿粉与 矿料的质量百分比为3~7%，矿料加热到185~195°C，加入温度为180~190°C的橡胶沥青， 搅拌95~115s，再加入温度为185~195°C的矿粉，搅拌95~115s，得橡胶粉路面材料； 所述的矿料采用AR-AC13S型混合料、AR-AC-13型混合料或者ARHM-13W型混合料。
[0007] 本发明所采用的另一个技术方案是:一种用上述橡胶粉路面材料铺设公路路面的 施工方法，具体按以下步骤进行： 步骤1:对需要铺设路段的下承层进行清扫、吹尘和清洗； 步骤2:将温度180~190°C的橡胶沥青均匀撒铺在清理后的下承层上； 步骤3:将粒径9.5~13.2_的碎石料加热至温度不低于80°C，均匀撒布在橡胶沥青层 上； 步骤4:若下承层温度超过40°C，则在20min内完成3遍碾压;若下承层温度为18~40°C， 则在IOmin内完成3遍碾压，若下承层温度低于18°C，则停止施工； 步骤5:按现有橡胶沥青路面材料的铺设方法铺设橡胶粉路面材料，铺设时，螺旋布料 器中橡胶粉路面材料的高度为螺旋布料器高度的1/2~2/3;橡胶粉路面材料的温度不低于 160°C，松铺系数为1 · 25，摊铺厚度3 · 5~5 · 5cm; 步骤6:铺设橡胶粉路面材料后，其温度降至157~164°C时，进行第一次碾压，碾压速度 为2.Okm/h;当铺设的橡胶粉路面材料温度降至143~153°C时，进行第二次碾压，碾压速度 为3.Okm/h;当铺设的橡胶粉路面材料温度降至100~104°C时，进行第三次碾压，碾压速度 为3. Okm/h，得橡胶粉混凝土路面;之后，按现有橡胶沥青路面施工方法在该橡胶粉混凝土 路面上均匀洒布粘层油，粘层油的洒布量为0.20~0.30kg/m 2，形成应力吸收层，完成公路 路面的施工。
[0008] 本发明路面材料是利用胶粉制备的适合于大温差范围下的橡胶沥青胶结料，应用 于路面之中，解决了大温差地区的公路裂缝问题，为大温差下地区的橡胶粉应用打下良好 的基础，同时也是橡胶沥青优良路用性能和对环境保护特殊意义的具体体现。大温差范围 下橡胶粉路面材料的制备，不仅仅解决了废橡胶的"黑色污染"问题，还促进了节约资源与 环境保护，加强了材料的再循环利用，推进了材料新技术的发展。同时也加强了我国橡胶沥 青研究的进展，对于橡胶沥青的路面施工应用有了一定的实际参考价值，推动了橡胶沥青 在我国的更进一步发展。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0010] 高等级公路建设的发展，对路面的使用品质和功能提出了更高的要求。进一步寻 求性能更优越、价格更便宜的改性沥青材料，仍是道路工作者不倦的追求。开展橡胶沥青的 应用研究，一方面可以拓展材料选择的空间，延长路面使用寿命，是道路工程发展的需要； 另一方面是回收利用废轮胎的需要，是对我国环境保护事业的贡献，是一件利国利民的好 事。尤其是昼夜温差显著、冬春季节不太明显、日温差较大、夏季炎热而冬季寒冷、风大砂 多、植被稀少、具有典型大陆性荒漠气候特征的地区。目前使用的橡胶沥青材料容易出现裂 缝，影响到公路路面的质量，存在巨大的安全隐患。为了解决上述现有技术中存在的问题， 本发明提供了一种橡胶粉路面材料，能够应用于昼夜温差显著、日温差较大的具有典型大 陆性荒漠气候特征的地区，不容易出现裂缝，保证公路路面质量，消除安全隐患。该橡胶粉 路面材料按以下方法制得:步骤1:取报废的全钢载重子午线轮胎，常温下将整胎破碎成50 X 50mm的碎块后，经破胶机两次搓切成10 X IOmm的胶块，分离铁和纤维，送入细碎机，常温 下粉碎成粒径为1~3mm的粗胶粉，再次去除铁和纤维后输送至储料仓，常温下研磨粗胶粉， 得粒径40~120目的胶粉； 该胶粉中天然橡胶组分的含量和橡胶烃的含量分别是33%和59%。该胶粉的加热减量< 1. 〇%、铁含量< 0.03%、纤维含量< 0.1%、体积密度260~460kg/m3、灰分< 8%、丙酮抽出物< 8%、橡胶烃含量2 42%、炭黑含量2 26%。
[0011]全钢载重子午线轮胎采用载重车辆报废的9.00R20型载重轮胎、10.00R20型载重 轮胎、11.00R20型载重轮胎和12.00 R20型载重轮胎。
[0012] 步骤2:按质量百分比，分别取胶粉18~20%、稳定助剂3~7%、改性剂0.5~1.5%和 余量的基质沥青;基质沥青加热到195 ± 2°C，加入胶粉和改性剂，高速剪切搅拌2~5min后， 加入稳定助剂，在180~190°C的温度下搅拌45~60min，得橡胶沥青； 该橡胶沥青的180°C旋转黏度2.0~4. OPa · s、25°C针入度(0. lmm)40~80、软化点>58 °C、25°C 弹性恢复 > 55%、5°C 延度 > 20cm。
[0013]稳定助剂采用催化裂化油浆糠醛抽出油、维他连接剂或多聚磷酸(PPA)。
[0014]改性剂采用热塑性丁苯橡胶（SBS)。
[0015]步骤2中在180~190°C的温度下采用叶片搅拌机进行搅拌。
[0016]步骤3:取橡胶沥青、矿料和矿粉，橡胶沥青与矿料的质量百分比为7.5~8.7%，矿 粉与矿料的质量百分比为3~7%，将矿料加热到185~195°C，加入温度为180~190°C的橡胶 沥青，搅拌95~115s，再加入温度为185~195°C的矿粉，搅拌95~115s，得橡胶粉路面材料。 [00 17] 矿粉为粒径小于6mm的矿石。
[0018] 矿料采用AR-AC13S型混合料(《安徽建筑》2013年01期《广祠高速公路AR-AC13S橡 胶沥青路面施工技术》，作者:王成彬）、AR-AC-13型混合料(江苏省交通科学研究院《断级配 橡胶沥青混凝土AR-AC-13施工指南》)或者ARHM-13W型混合料(《橡胶沥青及混合料设计施 工技术指南》，交通部公路科学研究院）。
[0019] 制得的橡胶粉路面材料的空隙率为3.0~5.5%、稳定度为9.45~11.03kN。本发明 采用橡胶细碎与精细研磨工艺相结合的方法将全钢载重子午线轮胎在高速阻尼剪切和摩 擦的工作条件和"无源温度升融涨"（无源温度升融涨指的是生产过程中没有外源提升温 度，只靠自身的剪切和摩擦自行升温）的过程中粗胶粉的质体打开制备胶粉。同时，各工序 间通过气流风选输送物料，气流在输送物料过程中对物料进行有效降温，使物料的温度始 终在常温状态下粉碎以及精细研磨，而物料所处的设备的温度为60~70°C，以保证胶粉不 至温升过高而烧焦或粘接破坏其物理性能，制备的胶粉表面活性高，比表面积高，含氧基团 含量高，与聚合物材料、沥青和混凝土具有良好的相容性，而采用较为先进的平面式精细研 磨机与开炼式破胶机破碎型式从线速度、速度比与相比有质的不同，所生产出的胶粉质量 稳定。