橡胶沥青产业化介绍

1、汇报人：何立平 2013.1.18,橡胶沥青产业化介绍,汇报提纲,一、橡胶沥青产业化内容 二、橡胶粉生产基地介绍 三、我院所产橡胶粉性能 四、橡胶沥青西部课题研究成果 四、橡胶沥青技术应用情况,一、橡胶沥青产业化内容,1、橡胶沥青产业化简介 一方面通过提高科研攻关水平系统研究橡胶沥青反应机理、橡胶粉和橡胶沥青改性工艺、橡胶沥青加工参数及工艺、橡胶沥青混合料路用性能、橡胶沥青混合料施工工艺及控制技术等，提高橡胶沥青技术的应用水平，促进橡胶沥青路面的推广应用。 另一方面通过建设橡胶沥青产业化基地、橡胶沥青加工和橡胶沥青路面施工技术咨询服务、橡胶沥青技术交流会等形式，实现年产15000t的橡胶粉和9

2、0000t橡胶沥青的目标，实现产、学、研的有机结合。 目前已购置年产5000t橡胶粉的生产线，建成面积为3500的橡胶粉生产基地，已生产橡胶粉1300多吨；购置了产量为15t/h的橡胶沥青加工设备，已完成了隆百路近9000吨的橡胶沥青加工项目。,一、橡胶沥青产业化内容,2、已完成和开展的橡胶沥青研究项目 （1）2009年，广西交通科技项目橡胶粉改性沥青的性能及实用技术研究，完成了橡胶沥青制备及施工工艺研究、橡胶沥青及混合料性能研究和橡胶沥青应力吸收膜施工工艺研究。 （2）2010年，广西交通科技项目橡胶沥青路面施工技术地方规范编制项目，结合隆林至百色高速公路的建设，完成了橡胶沥青生产工艺、橡胶

3、沥青混合料组成设计方法和橡胶沥青路面施工工艺研究，编制了橡胶沥青地方规范指南（试行版），于2012年8月由广西壮族自治区交通运输厅颁布试行。 （3）2011年，交通部西部项目薄层橡胶在北部湾水泥混凝土路面中的应用技术研究在研究过程中。,一、橡胶沥青产业化内容,4、技术团队 橡胶沥青产业化项目组由谭华院长主管、何立平所长负责，下有博士2名，硕士6名、本科2名，大专4人的研发与应用技术团队，还有毛贵明负责的橡胶粉厂。,一、橡胶沥青产业化内容,5、生产和检测设备,橡胶沥青生产设备(产量:15t/h),一、橡胶沥青产业化内容,5、生产和检测设备 采用手持式粘度计和布氏粘度计检测橡胶沥青的粘度，此外还有

4、针入度仪、软化点仪和延度仪。,手持式Haake粘度仪,brookfield粘度计,针对目前我国橡胶粉生产市场较为混乱，胶粉质量参差不齐的现状，为保证橡胶粉的质量稳定性，2011年我院购置了一套年产5000t的橡胶粉生产线，建立了橡胶粉生产基地，专门生产公路用橡胶粉，以便为广西地区乃至全国提供质量稳定的公路橡胶粉。 1、占地面积 橡胶粉生产基地占地面积3500m2，厂房面积：3200m2。 2、人员组成 设生产负责人1名，分项负责人3两名，生产操作和维修人员19名。,一、橡胶粉生产基地介绍,3、橡胶粉生产线,一、橡胶粉生产基地介绍,橡胶粉生产线主要由轮胎割口机、轮胎分切机、轮胎破碎机、破胶对辊机

5、、磨粉机组成。,一、橡胶粉生产基地介绍,轮胎割口机 用途：切除废旧轮胎的钢口,橡胶粉生产线主要由轮胎分切机、轮胎破碎机、破胶对辊机、 磨粉机组成。,一、橡胶粉生产基地介绍,轮胎分切机 用途：将切口的整个轮胎切割成20cm的橡胶块。,轮胎粗碎机 用途：将20cm的橡胶块切割成5cm的橡胶块。,一、橡胶粉生产基地介绍,对辊破胶机 用途：将5cm的橡胶块搓碾成6-10目的橡胶颗粒。,轮胎粗碎机 用途：将6-10目的橡胶颗粒研磨成20-80目的橡胶粉。,4、原材料 胶粉的胎源不同，其天然橡胶、炭黑等成分的含量也将有所不同，将会对橡胶沥青的性能产生很大的影响。900mm的大货车轮胎天然橡胶和炭黑含量较高

6、，因此为了保证橡胶粉的质量和稳定性，我院加工橡胶粉所用的胎源全部采用900mm以上的大货车轮胎。大货车轮胎与轻型货车轮胎的主要化学成分对比如下表所示：,一、橡胶粉生产基地介绍,一、橡胶粉生产基地介绍,5、轮胎化学指标对橡胶沥青性能影响 天然橡胶：橡胶粉中天然橡胶含量越高，橡胶沥青反应速度越快，橡胶沥青的粘度就越大，性能越好。 丙酮抽出物：是一些软化剂或油脂类物质，这些物质有些本身就具有挥发性，在高温下油脂类软化会导致废胎胶粉结团。 炭黑：炭黑可以增强橡胶沥青的抗老化性能、路面的黑色度和橡胶沥青的粘度。 灰分主要反映胶粉中无机材料的含量，灰分是把胶粉经过高温灼烧，使胶粉中的有机物(也就是其所谓的

7、有效成分)燃烧掉，剩下的就为无机物。理论上讲，灰分越低，说明其有效含量越高。,一、橡胶粉生产基地介绍,6、生产工艺 橡胶粉的生产采用常温研磨加工工艺，生产20-80目的橡胶粉，为了使橡胶粉易于分散，防止潮湿和结块，在橡胶粉中掺加了1.5%的分散剂（滑石粉）。生产流程如下所示：,废旧轮胎橡胶粉常温生产工艺流程,6、生产工艺,三、我院橡胶粉性能,1、橡胶粉物理技术指标,我院20-80目橡胶粉与其它厂家橡胶粉物理指标对比,由我院橡胶粉与其它厂家所产橡胶粉物理指标对比结果可知，我院所产橡胶粉的金属含量小于其它厂家所产橡胶粉的金属含量，金属含量高，会加速橡胶沥青加工设备的磨损。,三、我院橡胶粉性能,2、

8、橡胶粉化学技术指标,我院20-80目橡胶粉与其它厂家橡胶粉化学指标对比,由我院橡胶粉与其它厂家橡胶粉化学指标对比结果可知，我院橡胶粉的天然橡胶含量、炭黑含量都高于其它厂家，这主要是我院全部采用天然胶含量高的900mm以上的大货车轮胎加工而成。,三、我院橡胶粉性能,3、我院橡胶粉与其它厂家橡胶粉所制备的橡胶沥青性能对比,不同厂家橡胶粉所制备的橡胶沥青性能指标,由我院橡胶粉与其它厂家橡胶粉所制备的橡胶沥青性能指标对比结果可知，我院橡胶粉所制备的橡胶沥青都优于其它厂家，广西远景最差，其胎源基本上都是天然胶含量较低的小车轮胎、胶鞋底等材料。,四、橡胶沥青西部课题研究情况,（1）橡胶粉和基质沥青的配伍性

9、研究 （2）橡胶沥青的指标体系研究 （3）橡胶沥青存储稳定性研究,2011年3月薄层橡胶沥青在北部湾水泥路面中的应用技术研究项目获得立项，其中对橡胶沥青胶结料的研究内容如下：,1、基质沥青与橡胶粉配伍性研究,不同品牌基质沥青性能指标测试结果,不同品牌基质沥青制备的橡胶沥青性能测试结果,四、橡胶沥青西部课题研究情况,1、基质沥青与橡胶粉配伍性研究,从几种基质沥青的性能指标测试结果可以看出，泰普克-70号和茂名-70号沥青老化前的25针入度和10延度以及老化前后的针入度比都较小，老化前后后的软化点较高，从而可以分析出这两种基质沥青中的沥青质含量较高，即大分子成分，芳香分和饱和分小分子成分含量较少。

10、,从基质沥青与橡胶粉的配伍性研究数据可知，胶粉掺量同为20%时，不同品牌的基质沥青对橡胶沥青的性能指标有较大影响，其中沥青质含量较高的泰普克-70号沥青制备的橡胶沥青的性能最好， 与其他几种橡胶沥青比较，180粘度高1.42.4Pa.s,软化点高712，弹性恢复高911，因而与橡胶粉的配伍性较好。,四、橡胶沥青西部课题研究情况,分析泰普克-70#沥青与橡胶粉配伍性最好的原因是：胶粉在沥青中溶胀时，吸收沥青中的油分后，胶粉颗粒表面与基质沥青形成凝胶体，由于泰普克-70#沥青中含有较多的沥青质，即大分子成分，这些大分子成分在与橡胶粉发生反应的过程中，橡胶粉不易溶于沥青中，因而粘度较大，其余品牌的基

11、质沥青中小分子成分含量较，橡胶粉与沥青发生反应的过程中，橡胶粉降解为小分子，橡胶沥青粘度小。 因此选择基质沥青品种时，应优先选用与橡胶粉配伍性好的基质沥青。,以美国、南非、澳大利亚等国家为代表，采用级配的方法，控制废胎胶粉粒径的大小。 在中国，以目数控制橡胶粉的细度，因目前没有工业化生产符合一定级配的废胎胶粉，采用人工掺配为一定级配的橡胶粉，生产成本增加。为了适应我国目前废胎胶粉的生产现状，降低生产成本，便于质量控制，我院也采用以目数为控制标准的路用废胎胶粉，胶粉粒度规格为20-80目。,国外路用橡胶粉规格,我国的废胎胶粉按细度分为3种规格：类胶粉，粒度在30目（含）以下；类胶粉，粒度在30目

12、80目（含）之间；类胶粉，粒度在80目200目（含）之间。,2、废胎胶粉的技术标准,四、橡胶沥青西部课题研究情况,（1）橡胶粉规格,国内外废胎胶粉的化学指标对比,交通部制定的标准中，灰分指标要求太严格，对于大车轮胎胶粉，如若不掺加任何添加剂（如1.5%-2%的分散剂（滑石粉）的话，刚好可以满足要求，但是为了使橡胶粉易于分散，防止潮湿、结块，不得不添加分散剂时，所检测的灰分指标就会超标，因此我院们建议应将灰分指标放宽到10%。 丙酮抽出物指标要求太宽松了，轻型轮胎最大只有11%，所以建议将丙酮抽出物指标降低到14%.,2、废胎胶粉的技术标准,四、橡胶沥青西部课题研究情况,（2）废胎胶粉的化学指标

13、,国内外橡胶沥青技术指标对比,国内外橡胶沥青技术指标对比,国内外橡胶沥青技术指标对比,各国将粘度指标作为核心指标。 由于胶粉颗粒的存在，橡胶沥青针入度受胶粉颗粒影响存在很大离散性。因此，国外用25的锥入度代替针入度。 California、南非采用的是现场190Haake度。,国内外橡胶沥青技术指标对比,四、橡胶沥青西部课题研究情况,3、橡胶沥青技术指标体系,我国橡胶沥青技术标准,由上表可知，我国橡胶沥青技术指标主要为：粘度、针入度、软化点、弹性恢复和5延度，其核心指标是180布什旋转粘度。,四、橡胶沥青西部课题研究情况,3、橡胶沥青技术指标体系,Haake粘度计用于现场质量控制,橡胶沥青18

14、0旋转粘度测试方法有两种，一种是现场施工质量监控过程中采用的便携式粘度仪，一种是室内试验用的布洛克菲尔德粘度仪，两种测试方法的优缺点对比如下：,（1）橡胶沥青180旋转粘度测试方法,3、橡胶沥青技术指标体系,四、橡胶沥青西部课题研究情况,交通部提出的橡胶沥青技术标准中，其针入度要求范围较宽，研究表明，25针入度宜为3560。用5延度评价橡胶沥青的低温性能并不合适，因为橡胶沥青中有橡胶颗粒，延度拉伸的过程中，应力在废胎胶颗粒周围集中，拉断的断口宽而齐，如下图所示。,本研究认为，不能采用5延度来评价橡胶沥青的低温性能，对橡胶沥青的低温性能应该通过混合料的路用性能进行评价较为合理。,改性沥青或基质沥

15、青5延度断裂面,（2） 25针入度、 5延度,3、橡胶沥青技术指标体系,在借鉴国内外橡胶沥青技术标准的基础上，结合本文研究成果和广西地区的气候状况，提出了适合广西地区应用的橡胶沥青技术标准，如下表所示。,广西橡胶沥青技术标准,以粘度为核心控制指标,（3）广西橡胶沥青技术标准,3、橡胶沥青技术指标体系,3、橡胶沥青存储稳定性研究,四、橡胶沥青西部课题研究情况,（1）存储时间对180布氏粘度影响,3、橡胶沥青存储稳定性研究,四、橡胶沥青西部课题研究情况,（2）存储时间对软化点影响,3、橡胶沥青存储稳定性研究,四、橡胶沥青西部课题研究情况,（3）存储时间对25 弹性恢复影响,3、橡胶沥青存储稳定性研

16、究,四、橡胶沥青西部课题研究情况,（4）结论,存储时间对橡胶沥青各项性能均造成不同程度的影响，一般体现为： 1、初期溶胀反应的发生，导致其中沥青轻质组分减少，高温性能上升，而其它性能随着变化； 2、中期脱硫及降解速度加快，导致橡胶沥青分子量变小，高温性能下降，其它性能随着变化； 3、后期溶胀反应及脱硫反应的基本结束，性能主要受离析及老化作用影响，其性能逐步趋于稳定。,五、橡胶沥青应用情况,1、2010年8月-2011年1月：百色至隆林高速公路，4cm橡胶沥青面层+1cm橡胶沥青防水粘结层+28cm水泥混凝土路面（机制砂）。完成了双幅50Km，8970吨橡胶沥青的加工及177公里的橡胶沥青路面施

17、工技术服务项目。,百色至隆林高速公路橡胶沥青加工现场,目前我院以湿法橡胶沥青加工工艺为主。 胶粉掺量为20%左右(外掺法)。 采用纯搅拌加工工艺，反应釜为横卧，采用卧桨搅拌。 橡胶沥青加工温度控制在180190之间，不超过200 。 橡胶沥青加工时间为45min1h。 产量要求不高时，可采用下限180，这样可以储存较长时间。 需要较高产量时，宜用上限190，反应较快，但不易储存。,（1）橡胶沥青加工工艺,五、橡胶沥青应用情况,生产过程质 量控制,成品质量监测,加工工艺参数,加工温度、加工和存储时间,原材料控制,(2)、施工质量过程控制,定时抽检成品橡胶沥青的质量,五、橡胶沥青应用情况,(3)遇到雨天、机械故障等不可抗力时，对成品橡胶沥青的处理方式 （1）当由于不可抗力需临时存储时，应将橡胶沥青的温度降到150160范围存储，同时停止橡胶沥青发育罐和储存罐内的卧式搅拌器的搅拌。在这种情况下成品橡胶沥青储存1-2天内，橡胶沥青的性能也不会有较大