橡胶沥青简介 PPT课件

高性能改性橡胶沥青混合料及橡胶沥青应力吸收层简介 北京华帆公路科技开发有限公司二O一O年八月 1 高性能改性橡胶沥青混合料简介高性能改性橡胶沥青应力吸收层简介 2 一 高性能改性橡胶沥青混合料 简介性能应用优点 3 1 简介 橡胶沥青起源于上世纪60年代 在美国的亚利桑那州 加州 德州 佛州等地区 橡胶沥青已经成为最常用的道路材料 经过近50年的发展应用证明 把橡胶沥青应用于道路工程中 可以在提高道路各种使用性能的同时大大降低建造成本与养护费用 降低行车噪音提高居民生活质量 而且橡胶沥青生产可环保利用废旧轮胎 符合国家提倡的 建立节约型社会 发展循环经济 等政策 橡胶沥青在道路工程中的应用得到了各级政府的大力支持 受到了愈来愈多项目业主的欢迎 在亚洲日本与韩国率先应用 我国早在上世纪80年代也在实验室里进行相关的实验 2003年才开始向国外学习与引进生产设备 全国第一条橡胶沥青试验路于2004年10月份在北京开铺 从此拉开了橡胶沥青在中国的应用序幕 4 轮胎橡胶 GTR 用於沥青路面已有20多年历史 以往GTR虽不断改进采用特殊专用设备的帮助和沥青拌和 仍产生许多施工难以克服的困难问题 橡胶和沥青混合后分解出二种材料 一是CarbonBlack 碳黑 另一是油质很高的RubberOligomer 橡胶聚合物 碳黑可帮助路面抗老化 而橡胶聚合物的产生使沥青混合料过於稠而粘 难以施工 因而心须提高沥青加热温度 导致沥青的老化 影响路面品质 故过去20多年未能大面积推广 自1998年开始 美国首先试用维他连接剂 TOR Vestenamer 以化学将橡胶和沥青改性 解决了物理改性的困难 TOR促成GTR和沥青经由化学变化合成新分子 它可以与沥青中所含沥青质和石油质的硫交联 也能和GTR面层的硫交联 形成一大片环状和链状聚合物的网状结构 加强对石料的附着力 减少沥青剥落的产生 TOR即解决混合料稠而粘施工问题 更进一步将拌和温度降低至170C 大大改善生产工艺 提升了橡胶沥青的性能 经多年试用和评估 与SBS改性沥青比较 成本较低 但品质提升许多 与其他橡胶沥青用特殊设备改性相比 价格相近 但施工和易性强 路面品质提升更高 尤其是抗车辙及抗反射缝性能 5 6 2 性能 根据实际的工程说明高性能橡胶沥青混合料的性能 以石家庄裕华路橡胶沥青上面层铺装工程为例 下面是部分室内和现场试验结果 供参考 7 第一次现场取样试验结果 对现场摊铺的沥青混合料取样进行抽提筛分和60 车辙试验 检测结果如右表和下表所示 8 第二次室内试验数据 为了解加TOR胶粉沥青混合料在高温和低温击实情况下对混合料密度的影响 分别在低温160 165 和高温175 180 的情况下分别进行马歇尔试验 试验结果如下 1 低温 160 165 马歇尔试验结果 9 取目标空隙率 4 0 所对应的油石比为最佳油石比 确定最佳油石比为4 9 最佳油石比时沥青混合料各项技术指标如下 10 2 高温 175 180 马歇尔试验结果 11 取目标空隙率 4 0 所对应的油石比为最佳油石比 确定最佳油石比为4 8 最佳油石比时沥青混合料各项技术指标如下 从室内试验结果看 高温和低温沥青混合料的马歇尔试验结果相差不大 因此按照低温 温度为160 165 来进行加TOR胶粉沥青混合料性能试验 试验结果如下 12 第三次现场取样试验数据 现场取样进行动稳定度 低温弯曲 冻融劈裂和抽提筛分试验 试验结果如右表和下标所示 13 3 工程实际应用 石家庄市裕华路 槐安路改造工程裕华路和槐安路改造是石家庄市09年重点工程 道路全长约30KM 我公司承揽了上面层橡胶沥青加工项目 橡胶沥青面层铺装从2009年5月4日实施 2009年7月1日竣工 14 石家庄市二环路改造工程二环路改造是石家庄市09年重点工程之一 道路全线长41 2km 我公司承揽了上面层橡胶沥青加工项目 橡胶沥青面层铺装从2009年9月15日实施 2009年11月10日结束 15 沧州迎宾大道上面层铺装沧州市迎宾大道位于市区西侧 南接石黃高速沧州西口 北与京沪高速沧州北出口永济路相交 长7 4Km 宽28m 市交通局 西客站 百狮园 杂技园等党政机关和文化体育设施分布两侧 是沧州市一条重要干道 我公司承揽了上面层橡胶沥青加工项目 橡胶沥青面层铺装从2009年9月24日实施 2009年10月1日结束 16 4 优点 根据实际应用及试验结果 通过和基质沥青 SBS改性沥青综合比较 高性能改性橡胶沥青主要拥有以下特性和优点 高温稳定性低温抗裂性抗老化抗水损坏 17 抗高温车辙 橡胶沥青本身拥有较强的高温稳定性和粘性 所以用于路面结构中的橡胶沥青胶结料具有高粘性与不易流动性 另外碎石外层所裹附的橡胶沥青胶结料中含有大颗粒的橡胶粉 可产生较大的磨阻力 也使碎石不易滑动 可减少车辙形成 同时保证结构能力 研究表明在沥青中加入SBS或橡胶粉改性剂后 其耐高温性能得到明显改善 过大车辙 是我国当前高等级道路最常见的早期损坏类型 一方面由于全球性的气候异常 我国大部分地区的高温季节都有延长和加剧的趋势 另一方面 我国公路货运超载超限形势严峻 国内外的研究均一致表明 橡胶粉对于沥青的高温性能的改性效果是非常明显的 在采用的掺量 18 下 橡胶沥青的高温分级比基质沥青提高两级到三级 其提高幅度完全不输于当前最常用的SBS改性沥青 18 低温抗裂性 由于橡胶本身的可塑性和延展性 使得橡胶沥青低温延度增大 橡胶沥青路面抗低温脆裂能力大大增强 右边是橡胶沥青和SBS改性沥青抗低温的比较 19 在我国的东北地区和西北地区 冬季的极端最低温度可达 40 在大风降温季节大量产生的温度收缩裂缝一直是这些地区的主要病害类型 实践证明 单纯的采用高标号的沥青解决不了问题 反而还会增加夏季高温季节车辙的危险 而即使采用室内低温检测效果较好的SBS改性沥青 在很多地区表现出来的效果也仅仅是将裂缝产生的时间向后推移了一些时间 橡胶粉来自轮胎 其设计低温性能要显著优于SBS改性剂 另一方面 橡胶粉的添加剂量都是SBS改性剂的4倍以上 沥青室内试验和模拟低温条件的混合料低温拉裂试验都显示了橡胶沥青在低温性能方面的优势 此外 橡胶沥青和混合料在低温状态的模量都显著低于包括SBS改性沥青在内的其他沥青 这一特性被很多寒冷国家和地区用于建设冬季自动除冰道路 20 抗老化 老化的物理因素有热 光 电 高能辐射 和机械应力作用 化学因素有 氧 臭氧和其他化学介质 水 酸 碱 盐雾等 还有生物因素等 在我国南方地区 高温状态下的氧化是路面老化的主要因素 而在高海拔地区 比如广阔的西部地区 光致老化就已经成为了不可忽视的因素 在橡胶制作轮胎的配方中 曾加入了大量的防老化剂 包括抗氧剂 主抗氧化剂的作用就是要抑制甚至终止游离基形成和积累过程 还有辅助防老剂专门用于破坏氢过氧化物 热稳定剂 变价金属抑制剂 紫外线吸收剂和光屏蔽剂等 这些抗老化剂 加上对光屏蔽非常有效的碳黑填充剂 在橡胶沥青的混炼过程中会大量释放到沥青中 从而极大改善沥青混合料的抗老化性能 21 5 小结 综上所述 橡胶沥青较之基质沥青 SBS改性沥青各方面的性能都有不同程度的提高 除了上述主要特性和优点之外 橡胶沥青还具有以下几个特点 是道路降低噪音的新材料 与普通沥青相比 可降低行车噪音3 6分贝 提高人居舒适环境 橡胶沥青道路是国际公认的噪音最小的道路 因为橡胶沥青掺有18 以上的轮胎橡胶粉 这些胶粉均匀的分布在橡胶沥青中 当行驶中的汽车轮胎与路面接触时 同时也接触到大量的橡胶粉 橡胶粉具有弹性 并与轮胎属同种材料 所以与轮胎接触时相对不会产生较大噪音 也就降低了行车噪音 粘结作用 因为橡胶沥青拥有超强的粘性 所以它可以非常劳固的吸附粘结在水稳层或旧水泥路面上 从而起到与路面的粘结作用 橡胶沥青应力吸收层完全可以解决路面的粘结问题 提高行车安全 路面摩擦力增大 刹车阻力增大 提高了行车安全 尤其是在雪水路面上效果更加显著 降低建造成本 缩短建设工期 橡胶沥青砼罩面设计正常为5cm厚 因此一般情况下不用处理路沿石 这就降低了建设成本 缩短了建设工期 22 二 高性能改性橡胶沥青橡胶应力吸收层 作用机理作用和优点 23 1 橡胶沥青应力吸收层的作用机理 保持沥青铺装受力状态良好的前提下 通过较厚的界面橡胶膜水平剪切变形和碎石的转动 削减和吸收由半刚性基层在接缝或裂缝处的相对位移引起的沥青层的应力或应变 达到预防或延缓反射裂缝的作用 右图为橡胶沥青应力吸收层示意图 24 2 橡胶沥青应力吸收层的作用和优点 应力吸收和减少路面反射裂缝橡胶沥青应力吸收层整个结构是一种柔性体系 由于其优良的应力 应变消减和吸收能力 从而减缓沥青混凝土罩面层反射裂缝的产生防水作用橡胶沥青应力吸收层能形成1cm左右厚度的沥青膜 同时其胶结材料对半刚性基层的各种空隙和缝隙的封闭作用 能有效防止水分浸入基层和路基 起到保护路基和基层的作用 其次 在上面摊铺沥青混合料面层时 橡胶沥青应力吸收层顶部的橡胶沥青会二次熔化 经路面压实后会充分填充面层混合料底部的缝隙 可解决防止水渗透问题 从而排除层间存水的可能 25 粘结作用橡胶沥青应力吸收层具有优良的粘结作用 与下面层和上铺装层的粘结力强 能有效将路面铺装层与基层粘结成一个整体 有利于结构整体受力 提高路面的使用寿命 施工速度快橡胶沥青应力吸收层采用一台橡胶沥青洒布车与一台碎石撒布车或者一台同步碎石撒布车即可 施工完毕后即可施工表面铺装层 不需要如稀浆封层的养护和固化过程 故能缩短工期 质量更易于控制橡胶沥青应力吸收层施工时 只需严格控制胶结料和碎石的撒布量以及保证撒布均匀即可保证橡胶沥青应力吸收层的施工质量 这些控制均为机械控制 故能有效地保证施工质量 26 3 小结 由于橡胶沥青应力吸收层在各项功能技术指标及施工技术方面的独到之处 集中 全面的解决了复合式路面在使用过程中存在仍然存在的反射裂缝问题 水泥混凝土路面的粘结问题 面层沥青混凝土的整体稳定性问题 施工工艺问题 能够很好的提高路面铺装层使用性能和使用寿命 同时又具有很好的工程实施效果 其完全具备作为今后复合式路面及其他各型路面铺装的重点发展实施方向的潜力 采用废胶粉改性的橡胶沥青 其橡胶沥青体系不稳定 易离析 施工和易性不好 有关实践表明 如采用弹性活化橡胶粉将有利于改善这一弊病 开展弹性活化橡胶沥青性能的研究将有助于促进橡胶