橡胶沥青及其工程应用技术

1、江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE橡胶沥青及其工程应用技术橡胶沥青及其工程应用技术白琦峰白琦峰总经理，江苏燕宁金邦科技发展公司总经理，江苏燕宁金邦科技发展公司2010.102010.10上海国际沥青峰会2江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE主要内容主要内容n1 国内外应用现状国内外应用现状n2 橡胶沥青断级配沥青混合料橡胶沥青断级配沥青混合料AR-ACn3 橡胶沥青开级配橡胶沥青开级配AR-OGFCn4 橡胶沥青应力吸收层橡胶

2、沥青应力吸收层SAMIn5 橡胶沥青桥面防水层橡胶沥青桥面防水层n6 其他工程技术其他工程技术3江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE我国橡胶沥青的应用区域n据不完全统计， 大约 2/3的省份（自治区、直辖市）尝试使用或正在使用橡胶沥青。使用橡胶沥青的省份（自治区、直辖市）使用橡胶沥青的省份（自治区、直辖市）4江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE国内废胶粉应用路面中的技术途径n大颗粒胶粉n替代细集料、冰冻地区抗滑n粗胶粉粗胶粉n粗

3、胶粉：1030目n现场加工、高掺量nSAMI、断级配AR-AC、AR-OGFCn细胶粉n细胶粉:4080目n现场加工、高掺量n断级配（油石比低）、开级配n细胶粉n替代SBS改性剂n工厂化加工、储存稳定(Terminal Blending)5江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE江苏省橡胶沥青应用研究n江苏交科院n承担8个研究项目n参与项目推广400kmn获得RPA支持n举办国际橡胶沥青大会AR20096江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTI

4、TUTE橡胶改性沥青在高速公路上的应用研究橡胶改性沥青在高速公路上的应用研究；第一条橡胶沥青试验路第一条橡胶沥青试验路G328G328泰州段维修。泰州段维修。标志工程：沿海高速公路、常武路维修；标志工程：沿海高速公路、常武路维修；完善了完善了AR-AC13SAR-AC13S设计方法。设计方法。标志工程：标志工程：20072007年宁常高速公路年宁常高速公路 ；形成完整技术体系：形成完整技术体系：SAMISAMI、AR-AC13SAR-AC13S、AR- AR- OGFC13SOGFC13S、桥面防水粘结层；、桥面防水粘结层；20072007年，年，“橡胶沥青应用技术交流会橡胶沥青应用技术交流会

5、”。标志工程：宁杭高速公路二期工程；标志工程：宁杭高速公路二期工程；国际认可：承办国际认可：承办20092009年国际橡胶沥青会议年国际橡胶沥青会议AR2009AR2009。江苏省橡胶沥青技术发展历程7江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE断级配橡胶沥青混合料AR-ACn评估国外两种典型断级配橡胶沥青混合料n亚里桑那、加州、佛罗里达州n减少减少2.36mm以下的用量，严格控制以下的用量，严格控制0.075mm用量；用量；n德州n按照按照SMA的思路，增加粗集料用量，的思路，增加粗集料用量，2.364.75mm间断

6、，橡胶沥青构成间断，橡胶沥青构成玛蹄脂。玛蹄脂。n江苏省形成了具有特色的橡胶沥青断级配混合料设计体系，称之为AR-AC13S8江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE江苏省AR-AC13Sn江苏省AR-AC13S：n级配更为间断，矿料间隙率VMA更大，为容纳胶粉提供空间；n高油石比，发挥橡胶沥青抗裂性能，提高耐久性；n铺面构造深度更大，提高性能安全性。橡胶粉颗粒橡胶粉颗粒断级配集料断级配集料9江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE亚利

7、桑那州德州江苏AR-AC10江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE混合料嵌挤密实11江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEAR-AC13S型断级配混合料设计标准型断级配混合料设计标准试验项目技术标准马歇尔试验指标击实次数（次）两面各75次稳定度（kN） 不小于5.0流值（0.1mm）2050空隙率（%）5.51.0沥青饱和度（%）7085矿料间隙率VMA (%) 不小于20.0性能验证要求浸水残留稳定度（%） 不小于85冻融残留强度

8、比（%） 不小于80车辙试验动稳定度（次/mm） 不小于3000弯曲破坏应变() 不小于200012江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE性能比较n混合料类型n橡胶沥青AR-AC13Sn改性沥青SMA-13n改性沥青AC-13C13江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE高温性能混合料类型油石比（%）车辙动稳定度（次/mm）要求123平均AR-AC138.648464846484648463000SMA-136/p>

9、505992AC-13C5.23938370635003715车辙动稳定度试验14江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE动态模量n动态模量主曲线n（参考温度25度）15江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE低温性能n-10小梁弯曲试验 混合料类型最大荷载跨中挠度抗弯拉强度（MPa）劲度模量（MPa）破坏应变要求(N)（mm）（）（）AR-AC13S0.500.929.171922.548232000SMA-13S1.260.6210

10、.692767.53270AK-13S0.930.537.672727.2281516江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE约束试件温度应力试验约束试件温度应力试验(TSRST)17江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE水稳定性混合料类型试件空隙率（%）马歇尔稳定度（kN）浸水马歇尔稳定度（kN）残留稳定度SO（%）要求（%）AR-AC13S5.48.637.9792.485SMA-13S4.110.039.2692.3AC-13C

11、5.213.1511.8289.9混合料类型试件空隙率（%）非条件劈裂强度（MPa）条件劈裂强度（MPa）劈裂强度比（%）要求（%）AR-AC13S6.01.00270.815281.380SMA-13S5.31.02390.828880.9AC-13C6.31.06440.901784.7浸水马歇尔试验冻融劈裂试验18江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE四点梁弯曲疲劳试验19江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEAR-AR13S

12、工程特点n1）路面压实后的现场空隙率小于7%，路面密实不渗水。n2）路面构造深度0.81.2mm，均匀粗糙，具有较好的抗滑性能。n3）混合料粒径相对单一，沥青用量高，施工中的离析现象少20江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEAR-AR13S工程特点n4）施工中增加了橡胶沥青现场加工环节，需要增加现场加工设备；橡胶沥青粘度大，需对沥青泵进行改造，以提高泵送能力。n5）施工工艺、施工难度与SMA混合料相似，拌和温度比常规改性沥青混合料高510，路面压实采用双钢轮振动压路机，为防止粘轮一般不采用胶轮压路机。n6）在采

13、用相同路面集料的情况下，由于沥青用量较高，AR-AR13S混合料的造价较SBS改性沥青SMA-13高约15%，较SBS改性沥青AC-13C高约30%。21江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEAR-AR13S的适用条件nAR-AR13S的使用范围较广，在工程造价许可的前提下，且具备施工条件的情况下，可以替代传统的AC-13混合料或SMA-13混合料，用于新建或改建的工程项目，作为沥青路面表层。nAR-AR13S的特别适用于旧水泥混凝土路面、旧沥青路面罩面项目，以提高面层抗反射裂缝能力，或减薄罩面层厚度，或提高路面

14、抗滑性能。22江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE项目项目检查频率检查频率质量要求质量要求或允许差或允许差试验方法试验方法压实度（压实度（%）每层每层1次次/200m/车道车道不小于不小于98（马歇尔密（马歇尔密度），度），9496.5（最（最大理论密度）大理论密度）现场钻孔试验（用核子密度仪现场钻孔试验（用核子密度仪随时检查）随时检查）厚 度厚 度 不 超 过不 超 过1次次/200m/车道车道 4mm钻孔检查并铺筑时随时插入量钻孔检查并铺筑时随时插入量取，每日用混合料数量取，每日用混合料数量校核校核平 整

15、度平 整 度 不 大 于不 大 于每车道连续检测每车道连续检测0.8mm用连续式平整度仪检测用连续式平整度仪检测宽度宽度2处处/100m不小于设计宽不小于设计宽用尺量用尺量纵断面高度纵断面高度3处处/100m15 mm用水准仪或全站仪用水准仪或全站仪横坡度横坡度3处处/100m0.3%用水准仪检测用水准仪检测中 线 平 面 偏 位中 线 平 面 偏 位 不 大 于不 大 于4点点/200m20mm用经纬仪检测用经纬仪检测渗 水 系 数渗 水 系 数 不 大 于不 大 于1次次/200m/车道车道50ml/min改进型渗水仪改进型渗水仪（80%）摩擦系数摩擦系数1处处/200m符合设计要求符合设

16、计要求摆式仪摆式仪构造深度构造深度铺砂法铺砂法23江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE橡胶沥青应力吸收层n橡胶沥青SAMI室内试验n疲劳性能试验疲劳性能试验材料材料改性乳化沥青改性乳化沥青下封层下封层橡胶沥青橡胶沥青SAMI10万次残留劲度（万次残留劲度（%）55.069.424江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE剪切强度试验结果（50）室内成型室内成型现场取芯现场取芯抗剪强度（抗剪强度（MPa）0.330.35破坏面在混和料层

17、破坏面在混和料层25江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE撒布碎石轮式压路机碾压清扫松散碎石洒布橡胶沥青施工工艺流程 190-200紧跟撒布紧跟碾压26江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEAR-SAMI外观27江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE未裹附的碎石撒布28江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION

18、RESEARCH INSTITUTE预裹附碎石撒布29江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE碎石预裹附(沥青用量0.3%)30江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE容易出现的质量问题n碎石撒布量不均匀31江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE接缝处理不好32江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEAR

19、CH INSTITUTE过早开放交通33江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE开级配橡胶沥青混合料AR-OGFCn橡胶沥青60粘度可达到高粘沥青要求（20000Pas），在美国已成为用于OGFC的胶结料之一；n价格远低于高粘沥青，可显著降低OGFC的造价。34江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEAR-OGFC混合料设计技术n国外橡胶沥青开级配混合料设计方法n（1） 级配范围级配范围下列筛孔（下列筛孔（mm）通过百分率）通过百分率1

20、912.59.54.752.361.180.60.075加州加州1009510078892937718010/03德州德州1009510050800804/04佛罗里达州佛罗里达州 1008510055751525510/24亚历桑那州亚历桑那州100100100304548/02.5西班牙西班牙10070100508015301022/6133635江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE（2）成型方法与设计标准）成型方法与设计标准 n亚历桑那州 n成型方法: 静压法。n沥青用量: 预估橡胶沥青用量 AC （0.

21、38W + 8.6）2.6/C AC沥青用量；沥青用量； W合成吸水率；合成吸水率； C合成毛体积密度合成毛体积密度n性能验证 n析漏试验，要求析漏损失不大于析漏试验，要求析漏损失不大于0.3%。 36江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEn（2）加州n维姆法n包括开级配RAC-O和富沥青开级配RAC-O-HB。项项 目目技术要求技术要求空隙率，空隙率， 18析漏试验，析漏试验， 0.337江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEn（

22、3）德州n采用50次旋转压实试验确定混合料体积指标 项项 目目技术要求技术要求析漏试验，析漏试验， 0.2压实度（压实度（50次），次），7882橡胶粉用量，橡胶粉用量， 15飞散试验，飞散试验， 2038江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE橡胶沥青橡胶沥青AR-OGFC13设计方法设计方法 n（1）级配范围）级配范围 n综合加州、德州、佛罗里达州和亚历桑那州级配要求，初步提出橡胶沥青开级配混合料级配范围。通过下列筛孔（方孔筛，通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（）的质量百分率（%）1613.29.54.

23、752.360.075上限1001008030154下限100854530039江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE（2） 试件成型方法n不同击实次数空隙率对比。n75次击实空隙率与静压法相差近1倍;n50次击实空隙率与静压法更为接近。静压法静压法 (Arizona)双面击实双面击实50次次双面击实双面击实75次次密度（密度（g/cm3）空隙率（空隙率（%）密度（密度（g/cm3）空隙率（空隙率（%）密度（密度（g/cm3）空隙率（空隙率（%）1.90724.32.04918.72.20112.340江 苏 省

24、 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEn不同击实方法集料击碎情况n实次数由50次增加到75次，9.5mm筛孔通过率增加了5.7%，9.513.2mm之间的集料有15左右被击碎。41江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE（3）空隙率要求）空隙率要求n排水性能随空隙率增加而提高，而力学性能、水稳定性、疲劳性能等则随空隙率增大而降低。n加州：大于18n德州：1822%n我国部颁规范：1825。n初步确定AR-OGFC13S的空隙率要求为1825。4

25、2江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE（4）沥青用量预估）沥青用量预估n亚里桑那州公式预估油石比：9.2 %nAC （0.38W + 8.6）2.6/C n按照析漏、飞散试验确定的油石比范围为8.9%9.4% n推荐按照亚里桑那州公式进行AR-OGFC沥青用量预估43江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE（5）AR-OGFC13混合料技术要求混合料技术要求 试验项目试验项目单位单位技术要求技术要求马歇尔试件尺寸马歇尔试件尺寸mm1

26、01.6mm63.5mm马歇尔试件击实次数马歇尔试件击实次数双面击实双面击实50次次空隙率空隙率1825析漏损失析漏损失 0.3肯特堡飞散损失肯特堡飞散损失 2044江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEn结合室内试验、江苏省OGFC应用经验和橡胶沥青性能特点，提出了橡胶沥青开级配混合料AR-OGFC13S的设计方法。45江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEAR-OGFC13S技术要求技术要求 试验项目试验项目单位单位技术要求技术

27、要求马歇尔试件尺寸马歇尔试件尺寸mmmm101.6mm101.6mm63.5mm63.5mm马歇尔试件击实次数马歇尔试件击实次数两面各击实两面各击实5050次次空隙率空隙率18182525析漏损失析漏损失0.30.3肯特堡飞散损失肯特堡飞散损失202046江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEAR-OGFC13S设计实例（宁高高速）设计实例（宁高高速）AR-OGFC13S马歇尔试验油石比（%）稳定度（kN）流值（0.1mm）空隙率（%）VMA（%）VFA（%）毛体积密度（g/cm3）理论密度（g/cm3）8.93.783622.436.236.71.9512.512AR-OGFC13S析漏试验析漏1（%）析漏2（%）析漏3（%）平均（%）要求（%）0.20.30.30.30.3AR-OGFC13S飞散试验飞散率1（%）飞散率2（%）飞散率3（%）平均（%）要求（%）14.513.814.514.32047江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIA