橡胶改性沥青QC成果发布419.ppt

景鹰公司第一QC小组二OO八年四月 研究橡胶粉改性沥青在江西 高温多雨地区 高速公路中的应用 景鹰高速公路是国家高速公路 7918 网规划中的 纵4线 济南至广州公路在江西省境内的北段 全长202 633公里 橡胶粉改性沥青是利用汽车废弃的旧轮胎 经过加工成为一定粒度的粉料 直接添加到道路石油沥青 湿法 或添加到集料中 干法 对沥青进行改性的一种方法 一 概况 二 小组简介 三 选择课题 据统计 我国2005年的废旧轮胎达到1 2亿条 并将以每年12 的速度增加 到2010年将达到2亿条 这样大规模的废旧轮胎将会带来巨大的社会环保问题 环境保护需要 节约成本需要 现状 选定课题 由于国际原油价格的大幅度上涨 高速公路建设用沥青 特别是SBS EVA PE等聚合物改性沥青 成本大幅度提高 交通部办公厅 关于组织实施材料节约和循环利用专项行动计划的通知 厅科教字 2007 141号文件中的重要内容为 重点研究和推广高等级路面再生资源 废旧橡胶轮胎筑路应用技术 聚合物改性水泥混凝土技术 机制砂混凝土技术 江西及江西同纬度的地区 高温多雨气候 还未进行橡胶粉改性沥青试验路的铺筑及相关研究 总公司指令对橡胶粉改性沥青在江西 高温多雨地区 高速公路中的应用进行研究 四 设定课题目标 在景鹰高速公路铺筑橡胶粉改性沥青上面层试验路 在各项路用性能指标满足规范要求的前提下达到节约改性沥青成本 消耗废旧轮胎的目的 五 提出并选择方案 1 提出各种方案由于在江西还未进行橡胶粉改性沥青试验路的铺筑及相关研究 于是小组针对景鹰高速公路的实际情况 提出以下三个方案 方案一 在隧道内铺筑试验路方案二 在特大桥上铺筑试验路方案三 在普通路基上铺筑试验路 2 各种方案的可行性及评估我们对三种方案进行了可行性分析和评估 见表1 表1各种方案的可行性分析及评估表 表中 5分 3分 1分 经过方案的评估打分 方案一综合评分为6分 方案二综合评分为8分 方案三综合评分为20分 因此 确定方案三为实施方案 即在普通路基上铺筑橡胶粉改性沥青试验路 六 根据方案三制定对策表 小组成员经过进一步的讨论 认为要使橡胶粉改性沥青在江西高速公路中应用 必须研究并掌握橡胶粉改性沥青的生产工艺 橡胶粉的掺量 橡胶粉改性沥青混合料的路用性能 根据以上要素我们制定了对策表 见表2 表2对策表 七 方案实施过程 实施一1 通过多家比选 最后确定与国内实力较强的北京温格汉氏资源再利用技术有限公司和天津海泰环保科技发展有限公司展开合作 分别负责橡胶粉的生产和橡胶粉改性沥青的生产 确保了橡胶粉的及时供应和橡胶粉改性沥青的质量 2 通过试验对比 最终确定的生产工艺是 采用常温粉碎法粉碎废旧轮胎将粉碎后废旧轮胎橡胶粉直接添加到普通道路石油沥青内 湿法 180 下简单机械搅拌60分钟 实施二我们分别按10 18 26 的橡胶粉掺量进行了沥青的高温性能 低温性能和老化性能试验 基质沥青采用设计的壳牌公司的Shell70 试验数据见表3 表3不同掺量的橡胶粉改性沥青性能指标汇总表 试验结果表明 10 和26 的橡胶粉掺量其各项性能指标虽然都能满足普通沥青的规范要求 但分别有1项和2项指标不符合改性沥青的规范要求 改性效果不明显 18 的掺量各项指标均符合改性沥青的规范要求 且对于沥青的改性非常明显 首先 能够提高沥青的高温性能 主要表现在针入度降低 软化点升高和粘度提高 其次 能够提高沥青的老化性能 表现为残留针入度比的提高和质量损失的减小 因此确定橡胶粉的掺量为18 实施三1 为了掌握橡胶粉改性沥青混合料的路用性能 QC小组与国内土木工程研究领域处于领先地位的同济大学进行合作 由同济大学负责部分试验研究 确保了试验精度及结果的权威性 2 本次试验进行了AC 13细型 设计规定 混合料设计 并采用SBS改性沥青进行同种级配的混合料设计 以比较橡胶粉改性沥青混合料的实际性能 其试验结果见表4 表4混合料高温 低温及抗水损害性能试验 通过车辙试验 浸水马歇尔试验 冻融劈裂试验 发现橡胶粉改性沥青混合料的动稳定次数在3300次左右 虽然比SBS改性 沥青要低 但已达到我国对改性沥青动稳定度2800次以上的要求 相对于普通基质沥青 其性能有了很大提高 橡胶粉改性沥青混合料的残留稳定度要比SBS改性沥青混合料高5 左右 体现了橡胶粉改性沥青较好的水稳定性 同时我们对橡胶粉改性沥青混合料在不同温度条件下的弹性恢复进行了试验 研究发现 橡胶粉改性沥青混合料的体积膨胀主要来自于混合料内橡胶粉颗粒的弹性恢复 从下表可以看到70 以上的弹性恢复在12小时内就已完成 在36小时后基本上体积已不再发生变化 这种弹性恢复的特性能够提供更舒适的驾车环境 并在一定程度上减少行驶过程中的噪音 见表5及图1 表5橡胶粉改性沥青混合料弹性恢复试验 图1橡胶粉改性混合料高度变化图 实施四QC小组在掌握了橡胶粉改性沥青的生产工艺 橡胶粉的掺量 橡胶粉改性沥青混合料的路用性能的基础上 现场指导进行生产配合比 按照生产配合比设计 于2007年9月份完成在景鹰高速公路K130 K135右幅5km上面层的橡胶粉改性沥青试验路的铺筑 1 路用性能效果我们对试验路现场各项性能进行了检测 并将检测结果进行了汇总 见表6 表6橡胶粉改性沥青路面现场试验汇总表 八 效果检查 试验表明 橡胶粉改性沥青路面表面渗水试验 钻芯试验 面层构造深度试验 面层抗滑性能试验等各项现场试验指标均符合规范要求 合格率达100 同时我们对橡胶粉改性沥青混合料的路面噪声进行了测定 经过测定发现 橡胶粉改性沥青对降低行车噪音有一定作用 相对于SBS改改沥青可以降低大约4dB 见表7及图2 表7路面噪声测定 图2路面噪声测定 表8两种材料价格比较 2 经济效益按目前重交沥青 改性沥青和橡胶粉的市场价计算 我们对橡胶粉改性沥青与SBS改性沥青材料价格进行了比较 见表8 从表中可以看出使用橡胶粉改性沥青混凝土代替传统的SBS改性沥青混凝土每吨材料可节约654元 节约比例达17 按照景鹰高速公路4cm壳牌改性沥青上面层的结构形式及最佳油石比5 计算 采用橡胶粉改性沥青后每公里节约沥青成本7 01万元 计算过程如下 每公里沥青用量 22 5 1000 0 04 m3 2500kg m3 0 05 1 05 107 14 吨 每公里节约沥青成本 107 14 654 7 01 万元 3 环保效果按实际生产时每吨橡胶粉消耗240条废轮胎的生产消耗量及18 的掺量计算 则每公里还可消耗废轮胎4629条 计算过程如下 每公里消耗废轮胎 107 14 0 18 240 4629 条 4 通车后的效果景鹰高速公路通车近5个月 目前橡胶粉改性沥青试验段没有出现一个坑槽 一条裂隙等路面常见病害 试验路取得了圆满的成功 5 效果确认通过对橡胶粉改性沥青混合料各项性能的研究及试验路的检测 可以认为橡胶粉改性沥青混合料适用于江西这种高温多雨地区高速公路中的路面铺筑 且达到了节约改性沥青成本 消耗废旧轮胎的目标 1 我们已对橡胶改性沥青的生产工艺 混合料设计及施工工艺进行了归纳和整理 并编制成了 橡胶粉改性沥在高温多雨地区的应用 2 总公司将在今后南昌至德兴的高速公路中推广使用橡胶粉改性沥