耐久性橡胶沥青在菲尼克斯大放异彩

在亚利桑那州的菲尼克斯市,使用橡胶沥青作为降低材料造价的一种方法,有效地缩减了预算。

亚利桑那州最近进行了一次五年的人口调查,这次调查的部分原因是确定如何分配公路建设和翻新的预算。

亚利桑那州的高速公路的国家税收中的气税是根据是城市人口来分配的。“自从菲尼克斯市扩建后,很多人口都迁往郊区,所以这是第一次我们缩减预算。” 属菲尼克斯市的街道交通部的街道维护部门的总工Jeff Van Skike说。由于菲尼克斯市小区人口的发展,他们逐渐占有了州公路拨款的一大部分。

Van Skike说:“在2006年,我们损失了$300,000,而在接下来的一年中,我们将可能损失2百万美元。”

除了从气税中缩减拨款,菲尼克斯市关于公路项目的预算也由于沥青价格的上涨而变得更为紧张。Van Skike说:“从2005年到2006年,热拌沥青的的价格上涨了80%”。

拨款的减少和原材料价格的上涨直接影响到了菲尼克斯市街道交通部可以支付的能力。Van Skike声称对于菲尼克斯市的住宅区街道罩面工程年预算仍然保持在6.5-7百万美元。“在1999年,我们共完成了120英里的住宅街道,到2006年,则下降到了69英里

成本降低

虽然和其它沥青产品的一样,橡胶沥青的价格也有一定的增长,但是菲尼克斯市利用其耐久性降低了维护街道的造价。从而,节省了资金的投入,使得公共街道条件保持在可接受的水平内。



在住宅区的街道上,正在铺装橡胶沥青。

在索诺兰沙漠地区,强烈的光照使得普通的沥青路面发生了很多问题。“由于阳光对普通沥青有氧化作用,细集料渐渐变得松散,细砂慢慢从路面中脱落。” Van Skike说,“由于橡胶沥青中细集料的含量较少,所以不必要担心细集料脱落的情况发生。”通常情况下,当有细集料从沥青路面中脱落的现象发生时,可以采用稀浆封层等措施。当采用橡胶沥青后,则可以不采用稀浆封层,从而使得城市街道的维护费用降低。

在菲尼克斯市,使用普通沥青后,罩面工程完成一年后就有反射裂缝出现。在使用橡胶沥青后,在反射裂缝贯穿路面基层前,路面的寿命可以提高5-6倍。


混合胶结料、集料和橡胶

2004年,相关机构对第一条橡胶沥青路面进行了调查,查看了目前的路面状况,这条路始建于1989年。“路面出现裂缝,并且需要进行裂缝灌缝。” Van Skike说,“这是温在进行路面养护时,唯一所需做的工作。使用橡胶沥青后,并没有出现路面龟裂,导致有裂缝贯穿路基。从而可以推测:每隔15-20年,在路面养护时,我们只需进行灌缝。”

材料

亚利桑那州和菲尼克斯市率先使用了橡胶沥青。橡胶作为一种沥青改性剂,可以通过两种方式对沥青进行改性。和常规的沥青改性剂一样,橡胶可以成为胶结料的一部分。“对于普通的沥青路面,其中胶结料的含量为5-6%。而橡胶沥青中胶结料的含量达到了7-9%。” England说,“我们之所以在橡胶沥青中加入了更多的胶结料,其主要原因是在集料表面被更多的沥青覆盖。而其最根本的原因是与普通沥青相比,橡胶沥青的粘度更大。”这使得橡胶沥青较为粘稠,所以在生产的过程中需要一种特定的泵。另外,在生产过程中,橡胶可以释放特定的化学物质,从而对沥青起到了改性的作用。


在沥青路面中,橡胶颗粒作为一种添加剂使用。

橡胶对沥青改性的第二种方式是作为一种添加剂,这也是在光照作用下,橡胶沥青没有损失细集料的原因。因为可以使用橡胶沥青部分地代替了细集料。“在路面上,橡胶颗粒充当与细集料相同的作用。这也是在反应时期内,橡胶颗粒没有完全被熔化的原因。” England说。

橡胶沥青可以使用传统的热拌沥青生产设备进行生产,此外还需要一个特定的橡胶沥青拌和设备。“这个两种过程,对沥青和橡胶进行拌和,得到最终的产品。” England说,“我们有两组生产小组,一组用来进行橡胶生产,一组用来进行沥青生产。”

生产橡胶沥青要比普通沥青的难度大。在被称为“反应时间”的过程中,沥青和橡胶要被充分加热。根据亚利桑那州的标准规定,在橡胶加入前,天然沥青要被加热到375-400。在“反应时间”内,沥青和橡胶的拌和温度要控制在325-375范围内。“这比普通热拌沥青的拌和温度要高很多。” England说。

通常情况下,生产橡胶沥青的拌和设备包括两个舱以及一个与之相连的罐。第一个沥青舱用来加热和搅拌橡胶和沥青。第二个沥青罐用来完成“反应时间”,加入集料。为了更有效地进行生产,热拌沥青设备在各个沥青罐之间转换。

橡胶搅拌设备比较昂贵,大概在1.2-1.5百万美元。由于需要一个“反应时间”,所以与普通沥青相比,橡胶沥青需要更长的加热时间,同样地,需要增加一组施工人员来运转橡胶拌和设备,所有这些使得橡胶沥青的造价提高。但是,由于橡胶沥青可以进行再生,从而抵消了这部分造价的提高。“亚利桑那州的工程师对橡胶沥青进行了寿命周期费用分析。我敢断定橡胶沥青的寿命周期费用是其它普通沥青的两倍。而橡胶沥青在性能方面的优点是其它沥青的3-4倍。” England说。

橡胶沥青的另一个有点是可以循环使用。大多数的橡胶来源于废旧轮胎。

现场

今年,M.R. Tanner Construction在北菲尼克斯市使用橡胶沥青完成了住宅区街道的罩面工程,长度为4英里,由Fisher Industries公司完成。整条路面共使用了80000吨橡胶沥青,其中每天大约铺设2500-3200吨。

整个过程是先将街道表面铣削掉1英寸,然后铺设粘结层,并进行防腐处理。在由M.R. Tanner铺设厚度为1-1.5英寸的橡胶沥青。

沥青一旦摊铺后,需要进行碾压,这时需要将温度控制在一定的范围内。摊铺时,沥青的温度应该控制在300。“沥青的温度设定在240-250,” Ralph Conklin说,“这意味着,我们要尽快完成工作。”

承包商使用设备Igersoll Rand PF-3200来摊铺沥青,每分钟可以移动180英尺。选择有轮胎的铺路机,因为住宅区内的街道的空间比较小,所以在铺设的过程中更为方便。

由于铺路机移动速度比较快,所以M.R. Tanner需要一个分摊压实机来保持其工作的连续性。在这里使用的是Ingersoll Rand DD-118HFA


橡胶沥青的厚度为1-1.5英寸。

分摊压路机需要碾压三遍,且使用静态工作模式。“在施工时,我们必须使用静压式压路机,因为在街道下埋有水管或其它设施。”

England介绍说相对于其它沥青而言,承包商在使用压路机对橡胶沥青进行表面处理时需要更长的时间,所以一般将Ingersoll Rand DD-90HFM.R. Tanner联合使用,Ingersoll Rand DD-90HF主要用来对路表面进行饰面处理。

在橡胶沥青路面进行碾压后,需要在其表面喷洒石灰水。“等其水分蒸发后,可以移除沥青中的粘合剂。” Conklin说。这样的话,可以使得橡胶沥青路面在铺设15分钟后,即可使用。

沥青拌和工厂到施工现场的距离为16英里。为了确保沥青的供应可以赶上摊铺的速度,需要准备18辆卡车进行运输。路面铺设需在早上6:00开始,并于下午6:00 完成。在两个交通高峰之间,需要增添更多的卡车。卡车要尽量避开在繁忙的高速公路行驶,而应选择一些旧街道。

England认为橡胶沥青在某些时候之所以被一些代理商所拒绝,主要原因是应为对于橡胶沥青还没有方法去采用性能等级为PG的沥青。“目前还不能使用动态剪力射线测量仪来对橡胶沥青进行评估。他只能在沥青是均质的时候使用,在这种情况下,沥青中的所有物质都是可以溶解的。”

橡胶沥青在菲尼克斯市的使用充分证明了其有效性,特别是在拨款缩减和材料价格上涨的情况下。菲尼克斯市共有4700英里的公路,其中的1760英里使用了橡胶、聚合物或其它类型的改性沥青胶结料。

菲尼克斯市的官员坚信,有限的资金的最好的方法是使用橡胶沥青。“我们更愿意预先支付资金,因为在过去的12-15年中,我们并没有增加路面的维护人员。” Van Skike 说,“我们能够维持下去的一个原因是使用了橡胶沥青。”

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