维他橡胶粉改性沥青路面设计与应用研

1、橡胶粉改性沥青路面优点 4碳黑： 更耐磨，增加磨耗层使用寿命 提高沥青路面抗老化性能 减少噪声 4油质橡胶聚合物 提高抗疲劳性能 模量大，满足承载力时可以减少厚度 增加抗裂性 增大粘附性，提高水稳定性 4节约资源、节省投资、降低养护费用 1、工艺较为复杂，需要增加搅拌罐和反应罐 2、生产中的浓烟和恶臭对环境影响大 3、粘度高，施工和易性差，不利摊铺 4、对路面路用性能改善大 传统湿法 橡胶沥青 1、工艺与传统（干法、湿法）橡胶沥青基本一致 2、生产中有毒气体、浓烟大为减少 3、施工和易性好，摊铺与SBS改性沥青基本一致 4、化学反应进一步提升了橡胶沥青性能 维他橡胶沥青 （添加维他连接剂） 1

2、、工艺简单 2、但是对沥青路用性能改善较小 传统干法 橡胶沥青 橡胶粉和维他联接剂？橡胶粉和维他联接剂？ 橡胶粉维他联接剂 TOR 沥青结合料研究橡胶粉 筛孔 橡胶 粉 通过方孔筛的百分率（%） 备注 2.361.180.60.30.150.075 8目16目30目60目100目200目 0#10094.853.117.09.21.3粗 1#10010096.231.58.20.4中 2#10098.598.060.710.70.9细 检测项目单位 对比胶粉1 （0#） 试验路胶粉 （1#） 对比胶粉2 （2#） 技术要求 相对密度/1.2051.1761.1541.05-1.25 含水量%0

3、.50.40.81 金属含量%0.0200.010.1 纤维含量%0.060.010.601 灰分含量%0.370.170.208 橡胶沥青结合料研究TOR TOR是一种白色颗粒 ，具有双键结构 的聚合物，它促 成橡胶粉颗粒和 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， 也能和橡胶粉面 层的硫交联，形 成一大片环状和 链状聚合物的网 状结构 4研究方法： 4湿法 4维他干法 橡胶沥青结合料研究 加工时间确 定 橡胶沥青结合料研究 4针入度 1）受基质沥青（70#沥青）的影响 2）相差较小。 3）维他橡胶沥青的针入度（平均值43.9）比湿法的 要小（平均值54

4、.4），相差10.5。 胶结料研究 4软化点 1）比70#沥青的软化点大，但是3种胶粉之间有一定的 差别，1#胶粉软化点提高较大； 2）掺量越大软化点增加越多，综合来说软化点提高幅 度在511。 3）维他法软化点比湿法的要大，一般要大24。 胶结料研究 4延度 1）掺量大，延度逐渐增大， 2）维他法比湿法的小，一般要小20mm， 3）橡胶粉越细延度越大 胶结料研究 4弹性恢复 1）胶粉掺量的增大，弹性恢复增加迅速。 2）基质沥青对橡胶沥青的弹性恢复影响较小， 3）但是橡胶粉的粗细对弹性恢复有较大的影响。 橡胶沥青技术指标试验分析粘度 1）胶粉增加，橡 胶沥青的粘度增 大比较显著，呈 指数增长。

5、 2）橡胶粉越细， 粘度越大。 橡胶改性沥青混合料性能研究 4中面层使用的是石灰岩集料 4上面层4.75mm使用玄武岩集料， 4.75mm使用石灰岩集料 4Sup-13、AC-13（断）两组级配，AR- Sup-13为两种生产工艺（维他干法和传 统湿法）；中面层采用AR-Sup-20、SBS- Sup-20两组级配 橡胶改性沥青混合料性能研究 4研究的级配 级配类级配类 型型 油石比油石比 ，% 通过率，通过率，%（筛孔尺寸，（筛孔尺寸，mm） 26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075 AR- Sup13 5.15/10095.572.544.728.4

6、19.914.210.58.16.2 AR- Sup20 4.7010098.368.558.340.226.118.212.79.26.95.2 AR- AC13 7.5/95.371.129.718.612.99.16.75.23.9 橡胶改性沥青混合料性能研究 4橡胶沥青混合料的马歇尔空隙率与SBS改性沥青混合 料无明显区别 体积指标 橡胶改性沥青混合料性能研究 4胶粉增加，动 稳定度增加 4间断处于中间 4维他干法略大 于传统湿法 高温性能指标 橡胶改性沥青混合料性能研究 低温性能研究 4随橡胶粉增加， 有所增加 4间断最好，都满 足要求 4上面层干法略优 于湿法 橡胶改性沥青混合料性

7、能研究 水稳定性能研究 4浸水马歇尔 橡胶改性沥青混合料性能研究 水稳定性能研究 4冻融劈裂 4与SBS相比相当 4满足要求 橡胶改性沥青混合料性能研究 疲劳性能研究 在相同的应力水平 下，橡胶沥青混合 料，优于SBS改性 沥青混合料 维他橡胶沥青混合料比 湿法的抗疲劳性能要好 维他橡胶沥青混合料闷料时间与路用性能的关系 l试验表明，维他橡胶沥青混合料闷料时间越长，则其动稳定度值 提高得越明显，而浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比变化不 大，均能满足要求。 闷料时间闷料时间残留稳定度残留稳定度S0S0（% %）TSRTSR（% %）动稳定度（次动稳定度（次/mm/mm） 1.5h1.5h87

8、.983.53720 2.5h2.5h89.584.25350 3.5h3.5h88.984.96300 4.5h4.5h89.185.28700 试验路铺筑及跟踪观测 4试验路最终确定的方案 4种路面结构 试验路铺筑及跟踪观测 4目标配合比 级配类级配类 型型 油石比油石比 ，% 通过率，通过率，%（筛孔尺寸，（筛孔尺寸，mm） 26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075 AR- Sup13 5.15/10095.572.544.728.419.914.210.58.16.2 AR- Sup20 4.7010098.368.558.340.226.118

9、.212.79.26.95.2 AR- AC13 7.5/95.371.129.718.612.99.16.75.23.9 试验路施工 4废橡胶粉改性沥青 混合料拌制、运输、摊铺、碾压 试验路施工 4混合料拌和 试验路施工 4混合料拌和 胶粉的自动添加和称量 4在正式施工过程中，可以采用边提升边 使用的方式，提前提升适量橡胶粉进入 称量罐，避免橡胶粉起拱。 试验路施工 4混合料拌和 保温至 少1h 试验路施工 4混合料摊铺 试验路施工 4混合料碾压 可以用胶轮碾压 试验路 AR-Sup20-D试验路效果试验路效果 试验路 AR-Sup20-D试验路效果试验路效果 试验路检测 试验路检测 试验路

10、检测上面层 路面芯样高度及压实度（施工后）路面芯样高度及压实度（施工后） 类型 芯样 编号 芯样高 度 （mm） 芯样 密度 标准 密度 理论 密度 压实度，% 毛/马毛/理 AR- AC13 1382.338 2.348 2.451 99.6 95.4 2402.31698.6 94.5 3412.33499.4 95.2 试验路检测上面层 表表4-23 AR-AC13试验路检测试验结果（试验路结束后）试验路检测试验结果（试验路结束后） 桩号 芯样编号及位 置 渗水系数 （ml/min ） 路面磨擦 系数（ BPN） 构造深 度（mm ） AR- AC13 k118+25 0 1距中分带2.

11、3m60820.7 k118+30 0 2距中分带8.6m40850.7 k118+42 0 3距中分带2.0m33850.8 平 均/840.73 试验路 AR-Sup13试验路效果试验路效果 试验路 AR-Sup13试验路效果试验路效果 跟踪观测 4通过两次跟踪观测，由于通车时间相对 较短，交通量较小，重车比例约占50% 。路面无开裂、车辙等变形，服务性能 良好，表面粗糙度较好，行驶安全性能 够得到保证。 试验路段FWD检测数据分析 4FWD落锤式弯沉仪模拟行车作用的冲击荷载下的弯沉量测，计算 机自动采集数据，速度快、精度高。通过测定路面的动态弯沉， 来反算路面的回弹模量，特备适用于高速公

12、路路面和机场的弯沉 量测和承载能力评定。落锤式弯沉仪是目前国际上最先进的路面 强度无破损检测设备之一。 试验路段FWD检测数据分析 试验路采用的路面厚度是和其他路段完全相同的，路 面的动态模量明显大于原结构采用的SBS改性沥青路 面的动态模量. 试验路段FWD检测数据分析 弯沉小于SBS改性沥青路面24，这说明在达 到相同的使用寿命前提下，可以减薄路面 结构的厚度。 试验路噪声检测 原设计橡胶沥青 第一次检 测 车内噪声 76.572.5 路边噪声 84.981.6 第二次检 测 车内噪声 74.270.2 路边噪声 85.281.9 1、不管是车内还是路边的噪声，SBS改性沥青路面噪声分别比

13、 橡胶沥青路面大4.4、3.3、4.0和3.3分贝，考虑到噪声测试中其 他声源的影响，橡胶沥青路面的噪声要比SBS改性沥青路面小 34分贝。 2、维他干法路面没有明显区别，在车上、数据上区别不明显 路面色差分析 4橡胶沥青路段的路面颜色较SBS改性沥青路段黑 4橡胶轮胎中，为了提高轮胎的耐磨性能，添加了 部分碳黑，而在橡胶粉的加工过程中，这部分碳 黑就留在了橡胶粉中 橡胶沥青路面结构理论计算分析 4橡胶粉混合料抗压回弹模量 4橡胶粉混合料动态模量 橡胶沥青路面结构理论计算分析 4有限元分析模型 橡胶沥青路面结构理论计算分析 4路表弯沉 类 别层次类型LS（0.01mm） 结构14cmSUP-1

14、3C+6cmSUP-20+8cmSUP-2518.16 结构23cmAR-SUP-13+6cmSUP-20+8cm SUP-2518.64 结构34cmAR-SUP-13+6cm AR-SUP-20+8cm SUP-2517.83 结构43cmAR-SUP-13+5cm AR-SUP-20+8cm SUP-2519.32 橡胶沥青路面结构理论计算分析 4拉应力 橡胶沥青路面结构理论计算分析 4压应力 橡胶沥青路面结构理论计算分析 4小结 本章通过室内试验获得了橡胶粉改性沥青混合料 的抗压回弹模量等数据，采用ANSYS有限元方法， 分析计算了4种路面结构的受力情况，通过对路面结 构层路面弯沉，压

15、应力、拉应力随深度的分布等指 标的分析得出，使用橡胶粉改性沥青混合料减薄中 上面层的设计厚度理论上是可行的。 厚度减薄，混合料粒径要和厚度匹配 经济技术分析施工成本 对于上面层混合料，费用最高的是断级配，其次是湿 法橡胶沥青密级配混合料，再次是SBS改性沥青混 合料，最后是干法橡胶沥青密级配混合料。 上面层沥青混合料施工费用排序上面层沥青混合料施工费用排序 混合料类别 AR- Sup13-D AR- Sup13-W AR-AC- 13 SBS- Sup13 每吨价格449.62570.99751.4503.42 排序（高 低） 经济技术分析施工成本 混合料类别AR-Sup20-DSBS-Sup20 每吨价格394.36443.77 排序（高低） 维他干法橡胶沥青混合料要比SBS改 性沥青混合料费用低。 中面层沥青混合料施工费用排序中面层沥青混合料施工费用排序 AR-Sup13路面 京沪高速通车一年后 车坊连接线通车3年后 SBS改性沥青路面裂缝扩展 干法路面裂缝未扩展 谢 谢！ 王捷（研究员） 联系方式： 013382062136 胶结料研究 4延度 1）掺量大，延度逐渐增大， 2）维他法比湿法的小，一般要小20mm， 3）橡胶粉越细延度越大 胶结料研究 4弹性恢复 1）胶粉掺量的增大，弹性恢复增加迅速。 2）基质沥青对橡胶沥青的弹性恢复影响较小， 3）但是橡胶粉的粗细