橡胶沥青路面铺装技术 PPT课件

1 橡胶沥青路面铺装技术 重庆中交科技股份有限公司重庆鹏方路面工程技术研究院2010年4月18日 2 汇报主要内容 什么是橡胶沥青橡胶沥青的发展历史橡胶沥青路面铺装方案橡胶沥青及沥青混合料的加工 生产及施工橡胶沥青的应用前景及工程案例 3 什么是橡胶沥青 橡胶沥青 美国材料试验协会ASTM是这样定义的 橡胶沥青是由沥青黏结料 回收的废轮胎橡胶和某种添加剂组成 其中至少有总质量15 的橡胶成分 在沥青黏结料加热时 橡胶颗粒能在黏结料中充分反应并发生溶胀 4 组成 沥青 占75 85 废旧轮胎胶粉 占15 25 一般采用20 40目 外掺剂 可选 条件 反应温度 至少190 反应时间 至少45min 反应完成后 胶结料的指标需满足ASTMD6114 97要求 5 废旧轮胎 橡胶沥青 1 2 3 4 6 这样做的好处 7 重型试验车模拟加载 1993年在加利福尼亚伯克莱国家实验室 由加州交通运输部及南非科学与工业研究委员会共同主持试验 增强路面优良抗裂性 75mm普通沥青混凝土 38mm橡胶沥青混凝土 25mm橡胶沥青混凝土 这样做的好处 8 按结构整体强度标准减薄路面厚度 feet 9 按反射裂缝标准减薄路面厚度 feet 10 这样做的好处 延缓反射裂缝 11 噪音每降低3dB A 相当于 距离增加1倍 交通量减少50 车速降低25 降幅3 8dB 这样做的好处 12 提高行车安全性 这样做的好处 由于废旧轮胎中含有炭黑 路面更加黝黑 增强与标线的对比度 由于橡胶沥青具有良好的弹性 行车舒适 13 事故数据 FM1431 TravisCounty 崔维斯郡 琼斯镇附近 橡胶沥青混合料是在2004年2月使用的 部分重伤人员最后死亡数据来源 CedarPark警察局和AustinMabry气象台 提高行车安全性 14 橡胶沥青路面 普通沥青路面 路面更黑 更美观 这样做的好处 与周边道路相比 路面颜色较黑 15 橡胶沥青的发展历史 16 1966年麦克唐纳发明橡胶沥青 在厨房里熬出一锅橡胶沥青 可见 橡胶沥青的加工原理很简单 17 应力吸收层 SAMI 开级配沥青混合料 连续级配沥青混合料 断级配混合料 60年代 70年代 80年代 90年代 沥青混合料 当代 国际上橡胶沥青与沥青混凝土的发展历程 20世纪 18 70年代 橡胶沥青加工方式的演变 19 80年代初洒布车作反应罐 20 80年代末固定设备 21 成熟的移动式生产设备1992 22 八十年代的起步阶段伴随着我国高等级沥青路面的建设而产生九十年代的技术积累阶段三个技术瓶颈的解决近十年的快速发展阶段 我国橡胶沥青的发展历史 23 三个瓶颈技术问题 废胎胶粉低成本加工 橡胶沥青的大规模加工设备及工艺 橡胶沥青混合料的级配构成原理 24 2001年交通部科教司 西部办在第一批交通部西部科技项目中专门立项开展 废旧轮胎胶粉用于筑路的技术研究 2004年结题 该研究主要以干拌工艺为主研究 该项目获中国公路学会科学技术奖三等奖 肇庆马房大桥钢桥面铺装 广东中山105国道沙朗至细滘桥实体工程 成都石胜路 城市一级路 河北衡小高速公路试验路 25 2003年北京市交通委员会 废胎胶粉改性沥青应用研究 项目立项 2006年结题 以湿拌工艺为主研究 26 2004年 从美国引进了第一套橡胶沥青加工设备 第一台橡胶沥青热洒铺设备 2005年 研制了我国第一套橡胶沥青的加工设备 2005年美国技术 南非技术先后引入我国 河北京秦高速公路养护罩面 广东中山实体工程 门头沟南雁试验路 顺义顺平辅线试验路 广东中山105国道鸦岗段一级路 27 2006年 由交通部公路院和中国公路学会道路分会 在海南召开了 橡胶沥青在路面工程中应用技术交流会 以橡胶沥青及混合料为主的废胎胶粉在公路和城市道路建设 养护中的应用逐步展开 北京 四川 江苏 河北 广东 辽宁等省市开展了大规模的实体工程的实施 28 2007年 快速发展的一年 29 重庆遂宁橡胶沥青路面 重载道路 30 蜀南竹海景区道路 橡胶沥青路面 31 忠县橡胶沥青路面 一 二期 铺装结构 原水泥路面 二阶反应型防水材料 1cmSAMI 4 5cm橡胶沥青混凝土 32 忠县橡胶沥青路面 一 二期 33 2008年 湖北沪蓉西示范工程实施首都新机场高速公路的大规模使用山西忻阜高速公路科技示范工程落实年产量预计7 8万吨 34 1 2江西下湾隧道橡胶沥青罩面 2009年 3四川绵阳机场高架橡胶沥青罩面 4武汉汉阳橡胶沥青罩面 1 2 3 4 35 国家或地方陆续编制的规范或指南 公路工程废胎胶粉橡胶沥青技术要求 中华人民共和国交通行业标准起草中 征求意见稿已定 2010年 公路工程湿拌工艺橡胶沥青混合料 中华人民共和国交通行业标准起草中 征求意见稿已定 2010年 橡胶沥青及混合料设计施工技术指南 交通部公路科学研究院2008年此外 北京 广州等地相继制定了橡胶沥青应用方面的地方性指南 36 橡胶沥青路面铺装方案 37 橡胶沥青即可以应用于新建路面 也可以用于 白改黑 复合式路面 38 橡胶沥青用于新建路面 土路基 压实 25 30cm级配碎石底基层 20 25cm5 水泥稳定碎石基层 6 7cmAC 20下面层 4 5cm橡胶沥青RAC上面层 典型结构 1cm橡胶沥青应力吸收层 39 优点 减轻氧老化极好的抗疲劳性能由于抗裂性更好 可以减薄路面厚度施工时间较短提高行车安全性较低的噪音节约资源和费用较低的养护费用 40 与常规新建路面性价比分析 两种路面结构的造价比较 新建路面 橡胶沥青路面用于新建路面 其造价比常规路面降低10 如果考虑减少一层沥青混凝土的摊铺 可缩短沥青面层施工工期近1 3 所带来的社会效益和经济效益将更加显著 41 美国俄勒根州立大学等相关人士专门分析了亚利桑那州 加利福尼亚州 得克萨斯州橡胶沥青路面和传统沥青混凝土路面的全寿命费用分析 分析发现 在亚利桑那州 采用橡胶沥青路面和非橡胶沥青路面厚度基本一样 但是橡胶沥青路面的寿命平均比非橡胶沥青路面的寿命延长2 5年 在加利福尼亚州 采用橡胶沥青混凝土的结构厚度比非橡胶沥青混凝土的厚度薄40 50 但是两者的使用寿命却基本相当 在得克萨斯州 在相同结构厚度的情况下 橡胶沥青路面的使用寿命一般比非橡胶沥青的使用寿命延长30 80 通过国外的一些研究以及国内的实践发现 橡胶沥青的费用效益比明显高于传统的沥青路面 使用寿命统计 42 橡胶沥青用于白改黑路面 典型结构 1cm橡胶沥青应力吸收层 43 组成 橡胶沥青用量2 3kg m2集料规格为 9 5mm 13 2mm 用量约为15 22kg m2 以铺满为准胶轮压路机碾压 碎石嵌入深度达到50 70 最好 施工机械 橡胶沥青撒布车 碎石撒布车 胶轮压路机 橡胶沥青应力吸收层SAMI 44 作用及作用原理 应力吸收防水提高层间粘结力 45 等粒径碎石 顶天立地 确保了其上沥青层具有良好的基础支承 使沥青面层保持较为有利的受力状态 较厚的橡胶沥青在水泥混凝土板表面形成一个连续的沥青膜 可以有效地阻止水分下渗 在水泥混凝土板上洒布的橡胶沥青既具有一定的厚度 橡胶沥青弹性恢复率大 保证了其上铺装的沥青面层与水泥混凝土板之间存在一定的水平相对位移余量 具有一定粒径的碎石颗粒本身具有一定的转动能力 可以削减传到沥青层底面上的应力 原理 46 优点 抗反射裂缝性能好 可以减薄一半的厚度 美观 降噪 降低造价 提高路面使用安全性 缩短施工工期 47 两种路面结构的造价比较 白改黑工程 48 橡胶沥青路面用于 白改黑 路面 造价可以降低至少40 而且如果考虑减少一层沥青混凝土的摊铺 可缩短沥青面层施工工期近1 3 所带来的社会效益和经济效益将更加显著 49 橡胶沥青及沥青混合料的加工 生产及施工 50 胶粉掺量18 22 胶粉粒径 20目以上基质沥青加热温度 204 226 反应温度 190 218 反应时间至少45min 橡胶沥青的加工与生产 51 改性机理 橡胶颗粒在高温的沥青中浸泡 沥青中的轻质油分发生溶胀后 仍然保持固体颗粒的核心 始终保持着液 固两相的状态 52 橡胶沥青技术指标 粘度 关键指标 53 用旋转粘度计检测 单位厘泊 cP 或帕斯卡秒 Pa s 布氏粘度计哈克粘度计 监控橡胶沥青流动性 控制可泵送能力 检测橡胶沥青性质变化 一般采用布氏粘度计 现场控制也可以用哈克粘度计 表观粘度的检测 54 表观粘度的检测 3 转子20转 分 室内粘度检测设备 55 手持式粘度计 56 粘度与掺量的关系 57 南非科委 粘度与温度时间的关系 58 弹性恢复率 T0662弹性恢复率对橡胶沥青特别重要 结果也很可靠 注意 T0662测弹性恢复的方法与ASTMD5329不同 因此 对应的指标也不同 其它指标 针入度 软化点也应满足要求 59 在整个加工过程中 最重要的两个因素 温度 温度 温度 粘度 粘度 粘度 60 矿料的选择橡胶沥青混合料设计中 矿料最好选择玄武岩碎石 辉绿岩等高强度石料 且质量应满足设计要求 合格的玄武岩 不合格的玄武岩 不同产地的玄武岩 橡胶沥青混合料的设计 61 橡胶沥青混合料石料技术要求 62 橡胶沥青混凝土配合比设计与其他类型的沥青混合料基本相同 使用马歇尔击实试验方法确定沥青混合料的配合比 国内外研究表明 橡胶沥青混合料优选的级配是断级配或开级配 橡胶沥青混合料矿料级配范围 63 橡胶沥青混凝土断级配的油石比一般在7 9 橡胶沥青混凝土开级配抗滑磨耗层油石比一般在6 8 具体油石比通过试验确定 方法同普通沥青混凝土一样 橡胶沥青混合料中一般不添加矿粉 用1 2 的水泥或消石灰代替 64 橡胶沥青混合料技术要求 65 橡胶沥青混合料拌和 66 拌和参数 石料加热到170 橡胶沥青大于170 2 水泥或消石灰粉拌和40秒以上混合料出厂温度170 180 67 橡胶沥青混凝土的施工注意事项 运输需保温 68 摊铺要连续 69 碾压需紧跟摊铺机 且必须使用钢轮压