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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(cháng)了路面使用壽命，在道路壽命期內節省了維修養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，具有廣闊的應用前景。本文著(zhù)重分析利用GTM法進(jìn)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計;施工
1、GTM膠粉瀝青砼的現狀和特點(diǎn)
1.1GTM膠粉瀝青砼路面簡(jiǎn)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剪切試驗機(GYRATORY TESTING MACHINE，簡(jiǎn)稱(chēng)GTM)進(jìn)行混合料配合比設計，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(jìn)行瀝青混合料配合比設計，于1978年列入美國ASTM規范，在2003年進(jìn)行了修訂。它最大限度的模擬了汽車(chē)對路面的實(shí)際作用情況，以推理的方法來(lái)設計瀝青混合料，使瀝青混合料的剪切強度大于其所受的剪應力，并使應變控制在適當的范圍內，可以減少瀝青路面在重載交通下出現車(chē)轍、推移、擁包等破壞。
本公司從2009年開(kāi)始，結合安徽省地域特點(diǎn)，逐步推廣應用該項新技術(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用，適用于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(diǎn)
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(zhì)量，延長(cháng)了使用壽命。
1.2.2 降低了建設成本
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 節能環(huán)保
對廢舊輪胎的廢物利用，減輕了其帶來(lái)的環(huán)境壓力，符合我國當前建設節約型社會(huì )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(huì )效益。對降低城市道路的行車(chē)噪音亦有明顯效果。
2、工藝原理
采用GTM法進(jìn)行配合比設計及作為施工質(zhì)量控制的標準，GTM旋轉壓實(shí)密度一般為馬歇爾擊實(shí)密度的1.02～1.04倍，這就能夠有效地避免了因室內成型方法與施工實(shí)際成型方式不符造成的壓實(shí)度超百現象，提高了壓實(shí)標準，從而進(jìn)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(gè)階段，最核心的環(huán)節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(diǎn)
3.1配合比設計
3.1.1 GTM瀝青混合料配合比設計原則
配合比設計壓強由設計單位根據道路預計交通輛中有代表性的車(chē)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范圍內，采用GTM平衡狀態(tài)時(shí)確定的最佳瀝青用量和標準密度，礦料級配采用連續密級配瀝青混合料。
3.1.2 GTM配合比設計試驗步驟
GTM試驗方法配合比設計采用三步法進(jìn)行，分為目標配合比設計階段、生產(chǎn)配合比設計階段和生產(chǎn)配合比驗證階段。
目標配合比設計階段：對實(shí)際使用的原材料檢驗合格后，進(jìn)行配合比設計，優(yōu)選礦料級配、確定設計瀝青用量，進(jìn)行車(chē)轍試驗、低溫彎曲試驗、凍融劈裂試驗等配合比設計檢驗，均符合要求后，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(jìn)料速度及試拌使用。
生產(chǎn)配合比設計階段：按照目標配合比確定好冷料比例及進(jìn)料速度后，在熱料倉取料進(jìn)行材料的級配試驗，取料時(shí)應將每個(gè)熱料倉的熱料放出，用裝載機接下放到硬化的場(chǎng)地充分拌勻，取有代表性的熱倉料進(jìn)行級配試驗，確定熱料倉的配合比。并取目標配合比設計的瀝青用量及±0.3%等三個(gè)瀝青用量進(jìn)行GTM試驗和試拌，通過(guò)室內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于±0.2%。同時(shí)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)配合比結果進(jìn)行試拌、鋪筑試驗段，并取樣進(jìn)行GTM驗證，同時(shí)從路上鉆芯檢測空隙率大小，由此確定生產(chǎn)用的標準配合比。試拌試鋪必須由項目法人、施工、監理等有關(guān)單位各方共同實(shí)施，由此確定的標準配合比必須得到監理工程師批準。標準配合比的礦料合成級配中，至少應包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公稱(chēng)最大粒徑篩孔的通過(guò)率接近優(yōu)選的工程設計級配范圍的中值，并避免在0.3～0.6mm處出現“駝峰”。對確定的標準配合比，宜再次進(jìn)行車(chē)轍試驗和水穩定性檢驗。
確定施工級配允許波動(dòng)范圍。根據標準配合比及質(zhì)量管理要求中各篩孔的允許波動(dòng)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)設計確定的標準配合比在施工過(guò)程中不得隨意變更。生產(chǎn)過(guò)程中應加強跟蹤檢測，嚴格控制進(jìn)場(chǎng)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)指標不符要求時(shí)，應重新進(jìn)行配合比設計。
3.2施工準備
路面施工前，倉面應干燥清潔，測量施工環(huán)境溫度，大氣溫度應不低于10℃，地表溫度應不低于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(jìn)行瀝青混合料的拌和，拌和時(shí)間根據試拌確定的為50S(干拌時(shí)間6S，濕拌時(shí)間44S);拌和樓逐盤(pán)打印在線(xiàn)檢測，避免小于0.075mm顆粒含量偏低現象出現，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)現場(chǎng)研究決定左側在路緣石上鋪設鋁合金條，路緣石上畫(huà)上攤鋪線(xiàn)隨時(shí)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(jìn)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(chē)卸料方式
在攤鋪機前有三輛運輸車(chē)輛時(shí)可以開(kāi)始攤鋪，車(chē)輛在離攤鋪機10～30cm處停住，避免撞擊攤鋪機，卸料過(guò)程上運料車(chē)掛空檔，依靠攤鋪機推動(dòng)前進(jìn)，倒料時(shí)，起頂不要一次起的過(guò)高，待攤鋪機受料斗料滿(mǎn)后，緩慢均勻地向攤鋪機的料斗內卸料，避免卸料時(shí)有混合料溢出。
3.4.3 攤鋪溫度
兩臺攤鋪機配15輛自卸車(chē)循環(huán)作業(yè)，在運料車(chē)到達攤鋪現場(chǎng)時(shí)，有專(zhuān)人用插入式數控溫度計測量并記錄每輛料車(chē)混合料的到場(chǎng)溫度和攤鋪溫度。
3.4.4 攤鋪速度及初步振搗夯實(shí)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，先預熱40～50分鐘，使熨平板溫度達到100℃以上;開(kāi)始攤鋪后，有專(zhuān)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熱，并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(tài)，調好螺旋布料器兩端的自動(dòng)料位器，使料門(mén)開(kāi)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保持一致，避免攤鋪層出現離析現象。
在攤鋪過(guò)程中保持勻速前進(jìn)，盡量減少收斗次數，縮短收斗時(shí)間，避免攤鋪收斗離析現象。
3.6瀝青混合料的壓實(shí)工藝
膠粉改性瀝青砼對溫度特別敏感，如碾壓過(guò)慢，膠粉瀝青溫度下降，壓實(shí)就很困難，故采用的壓實(shí)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(jìn)行碾壓，碾壓遍數均為2遍，壓路機碾壓采用前進(jìn)振動(dòng)、后退振動(dòng)，堅持“高頻、低幅、及時(shí)碾壓”的原則，速度控制如下表所述：
瀝青混合料壓實(shí)方案表(每臺攤鋪機)
初壓溫度均在160℃以上，復壓溫度均在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
通過(guò)對鋪筑前下承層測點(diǎn)的高程，攤鋪后同一測點(diǎn)的高程，以及碾壓結束后同一測點(diǎn)高程的檢測計算，反復進(jìn)行了比對校核，實(shí)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，作為后鋪部分的高程基準面，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(shí)間在混合料攤鋪碾壓結束尚未完全冷卻硬化之前進(jìn)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(shí)用壓路機進(jìn)行橫向碾壓。碾壓時(shí)壓路機位于已壓實(shí)的路面上，錯過(guò)新鋪層15cm左右，然后每壓一遍，向新鋪層移動(dòng)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、結語(yǔ)
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(jìn)行技術(shù)查新，膠粉改性瀝青施工技術(shù)在省內屬領(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)規程(J10732-2006).
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