橡胶改性沥青QC成果发布

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、小组简介小组名称景鹰公司第一QC小组小组类型创新型成立时间2007年1月活动时间2007年2月-2007年9月小组成员姓名性别年龄文化程度职称小组分工QC教育时间组长旷小林男46本科高级工程师制定方案＞100h副组长姚文清男42本科高级工程师工作协调＞100h组员赵宝山男51本科高级工程师对策实施＞60h组员肖新春男30本科助理工程师对策实施,总结成果＞60h组员刘军男27研究生助理工程师试验检测＞40h组员张克武男27本科助理工程师现场管理＞40h

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的难易度、代表性、可实施性及工期影响等方面进行了评估（见表1）。表1各种方案的可行性分析及评估表方案可行性分析评价综合得分选定方案项目评分一在隧道内铺筑试验路1.隧道内风大,潮湿,所处环境与外界不同2.隧道内的路面结构设计与普通路基上的不同,不具代表性3.隧道内空间小,不利于施工4.受隧道施工的工期制约所处环境代表性可实施性工期影响○○◎○6不选二在特大桥上铺筑试验路1.在桥面上受环境影响大,在严热和寒冷季节与周围温差大2.桥面上的路面结构设计与普通路基不同,不具代表性3.大量的机械设备和人员集中在桥面上作业,容易引起特大桥的共振,对特大桥的结构安全存在一定的影响,且对施工安全也不利4.特大桥的施工工期制约了试验路的铺筑所处环境代表性可实施性工期影响◎○◎○8不选三在普通路基上铺筑试验路1.在严热和寒冷季节路基温度与周围温度无太大的变化2.景鹰高速公路全长202公里,路基长160多公里,占总长69%,具有很强的代表性3.在路基上施工方便,不受其它条件限制4.大部分路基已具备路面面层施工条件,不影响工期所处环境代表性可实施性工期影响●●●●20选定表中：●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。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、根据方方案三制定定对策表小组成员经经过进一步步的讨论，，认为要使使橡胶粉改改性沥青在在江西高速速公路中的的应用，必必须研究并并掌握橡胶胶粉改性沥沥青的生产产工艺、橡橡胶粉的掺掺量、橡胶胶粉改性沥沥青混合料料的路用性性能。根据据以上要素素我们制定定了对策表表（见表2）。序号对策目标措施责任人完成时间1橡胶粉的生产工艺掌握橡胶粉的生产工艺1.确定一家具有橡胶粉改性沥青生产丰富经验的厂商展开合作2.通过试验对比确定最佳的生产工艺旷小林姚文清2007.2～2007.32橡胶粉掺配量确定最佳掺配用量1.采取不同的掺量进行对比试验2.根据试验结果确定最佳掺配用量肖新春刘军2007.3～2007.43橡胶粉改性沥青的路用性能研究混合料高温、低温及抗水损害性能满足规范要求与权威性的试验室展开合作，进行相关的室内试验研究工作。肖新春刘军2007.4～2007.74铺筑试验路实体工程试验路的各项性能指标满足规范要求现场指导进行生产配合比，按照生产配合比设计，铺筑试验路实体工程赵宝山张克武2007.95经费申请上述预算62万元向总公司申请旷小林2007.1表2对策策表七.方案实实施过程▲实施一1、通过多多家比选，，最后确定定与国内实实力较强的的北京温格格汉氏资源源再利用技技术有限公公司和天津津海泰环保保科技发展展有限公司司展开合作作，分别负负责橡胶粉粉的生产和和橡胶粉改改性沥青的的生产，确确保了胶粉粉的及时供供应和胶粉粉改性沥青青的质量。。2、通过试试验对比，，最终确定定的生产工工艺是：采采用常温粉粉碎法粉碎碎废旧轮胎胎将将粉碎后废废旧轮胎橡橡胶粉直接接添加到普普通道路石石油沥青内内（湿法））180℃下简简单机械搅搅拌60分分钟。▲实施二我们分别按按10%、、18%、、26%的的橡胶粉掺掺量进行了了沥青的高高温性能、、低温性能能和老化性性能试验（（基质沥青青采用设计计的壳牌公公司的Shell70#））。试验数数据见表3：表3不同同掺量的橡橡胶粉改性性沥青性能能指标汇总总表试验项目单位规范要求橡胶粉掺量普通沥青改性沥青10%18%26%25℃针入度0.1mm60～8060～8063.064.764.35℃延度,不小于cm/3036.832.224.2软化点,不小于℃465551.4559.560.2135℃粘度,不大于Pa.s/31.62.13.5TFOT后质量变化,不大于%±0.8±1.0±0.02±0.3±0.525℃残留针入度比,不小于%616084.394.074.55℃延度,不小于cm/2026.826.224.2试验结果表表明：10%和26%的橡胶胶粉掺量其其各项性能能指标虽然然都能满足足普通沥青青的规范要要求，但分分别有1项项和2项指指标不符合合改性沥青青的规范要要求，改性性效果不明明显。18%的掺量量各项指标标均符合改改性沥青的的规范要求求，且对于于沥青的改改性非常明明显。首先先，能够提提高沥青的的高温性能能，主要表表现在针入入度降低、、软化点升高高和粘度提提高。其次次，能够提高沥沥青的老化化性能，表表现为残留留针入度比比的提高和和质量损失失的减小。。因此确定定橡胶粉的的掺量为18%。▲实施三1、为了掌掌握橡胶粉粉改性沥青青混合料的的路用性能能，QC小小组与国内内土木工程程研究领域域处于领先先地位的同同济大学进进行合作，，由同济大大学负责部部分试验研研究，确保保了试验精精度及结果果的权威性性。2、橡胶粉粉改性沥青青混合料的的路用性能能试验研究究。本次试验验进行了了AC-13细细型（设设计规定定）混合合料设计计，并采采用SBS改性性沥青进进行同种种级配的的混合料料设计，，以比较较橡胶粉粉改性沥沥青混合合料的实实际性能能，其试试验结果果见表4、表5及图1：表4混混合料料高温、、低温及及抗水损损害性能能试验项目单位规范要求AC-13普通沥青混合料改性沥青混合料SHELL+18%SBS6O℃车辙试验动稳定度指标，不小于次/mm1000280033404636冻融劈裂试验冻融劈裂比指标，不小于%758080.3185.82浸水马歇尔试验残留稳定度指标，不小于%808590.4386.52表5橡橡胶粉改改性沥青青混合料料高度变变化条件级配0h12h24h36h最终变化比15℃AC-1364.265.265.465.41.87%AC-2063.864.364.864.81.57%15℃水浴AC-1362.463.463.663.61.92%AC-2063.564.564.864.82.06%60℃水浴AC-1362.763.563.9642.07%AC-2062.26363.263.21.61%图1橡橡胶粉改改性混合合料高度度变化图图通过车辙辙试验、、浸水马马歇尔试试验、冻冻融劈裂裂试验，，发现橡橡胶粉改改性沥青青混合料料的动稳稳定次数数在3500次次左右，，虽然比比SBS改性沥青要低低，但已已达到我我国对改改性沥青青动稳定定度2800次次以上的的要求，，相对于于普通基基质沥青青，其性性能有了了很大提提高。橡橡胶粉改改性沥青青混合料料的残留留稳定度度要比SBS改改性沥青青混合料料高5%左右，，体现了了橡胶粉粉改性沥沥青较好好的水稳稳定性。。此外，研研究也发发现，橡橡胶粉改改性沥青青混合料料的体积积膨胀主主要来自自于混合合料内橡橡胶粉颗颗粒的弹弹性恢复复，从上上表可以以看到70%以以上的弹弹性恢复复在12小时内内就已完完成，在在36小小时后基基本上体体积已不不再发生生变化。。这种弹弹性恢复复的特性性能够提提供更舒舒适的驾驾车环境境，并在在一定程程度上减减少行驶驶过程中中的噪音音。▲实施四四QC小组组在掌握握了橡胶胶粉改性性沥青的的生产工工艺、橡橡胶粉的的掺量、、橡胶粉粉改性沥沥青混合合料的路路用性能能的基础础上，现现场指导导进行生生产配合合比，按按照生产产配合比比设计，，于2007年年9月份份完成在在景鹰高高速公路路K130～K135右幅上上面层的的橡胶粉粉改性沥沥青试验验路的铺铺筑。1、路用用性能效效果我们对试试验路现现场各项项性能进进行了检检测，并并将检测测结果进进行了汇汇总（见见表6、、表7和和图2））。表6橡橡胶粉粉改性沥沥青路面面现场试试验汇总总表八.效效果检查查项目检测值规范标准检测点数合格点数合格率（%）渗水系数平均值(ml/min)22≤1201515100压实度平均值(%)94.4≥9255100构造深度平均值(mm)0.83≥0.551515100摆值平均值（BPN）54≥451515100表7路路面噪噪声测定定小车卡车15t橡胶改性沥青6080120607080右幅分贝77.680.386.788.191.894.2距离8.277.380.88690.19292.1背景49.3平均77.4580.5586.3589.191.993.15SBS改性沥青左幅分贝76.780.885.990.892.793.3距离8.275.580.785.29091.593.2背景45.2平均76.180.7585.5590.492.193.25图2路路面噪噪声测定定试验表明明，橡胶胶粉改性性沥青路路面表面面渗水试试验、钻钻芯试验验、面层层构造深深度试验验、面层层抗滑性性能试验验等各项项现场试试验指标标均符合合规范要要求，合合格率达达100%，且且橡胶改改性沥青青对降低低行车噪噪音有一一定作用用，相对对于SBS改改改沥青可可以降低低大约4dB。。2、经济济效益按目前重重交沥青青、改性性沥青和和橡胶粉粉的市场场价计算算，我们们对橡胶胶粉改性性沥青与与SBS改性沥沥青材料料价格进进行了比比较，见见表8。。名称SBS改性沥青橡胶粉沥青材料名称70#SBS70#橡胶粉单位（吨）10.0510.2单价（元）29502000029503300材料价格295010002950660材料重量（吨）1.051.2材料价格合计（元）39503610每吨材料价格（元）37623008节约比例17%表8两两种材料料价格比比较从表中可可以看出出使用橡橡胶粉改改性沥青青混凝土土代替传传统的SBS改改性沥青青混凝土土每吨材材料可节节约654元，，节约比比例达17%。。按照景景鹰高速速公路4cm壳壳牌改性性沥青上上面层的的结构形形式及最最佳油石石比5%计算，，采用橡橡胶粉改改性沥青青后每公公里节约约沥青成成本7.01万元。计计算过程程如下：：▲每公里沥沥青用量量=(22.5××1000×0.04)m3×2500kg/m3×(0.05÷1.05)=107.14(吨)▲每公里节节约沥青青成本=107.14×654=7.01(万万元)3、环保保效果按实际生生产时每每吨胶粉粉消耗240条条废轮胎胎的生产产消耗量量及18%的掺掺量计算算，则每每公里还还可消耗耗废轮胎胎4629