维他连接剂橡胶粉改性沥青路面设计与应用

1、维他连接剂橡胶粉改性沥青路面维他连接剂橡胶粉改性沥青路面设计与应用设计与应用东南大学东南大学王捷王捷 GTR/TOR可用于干法或湿法工艺4维他连接剂TOR4德国 EVONIK专利产品4美国UIR INC 公司代理4橡胶粉改性沥青混合料：可以有两种方式得到：1、干法，直接将胶粉投入拌缸和集料拌合，再加入沥青得到混合料；2、湿法，先将胶粉和沥青制成橡胶粉改性沥青，再拌制成混合料。性能优良的橡胶粉改性沥青混合料离不开TORGTR /TOR - 干法步骤干法步骤 1. 石料預热至 190 ( 要看石料潮湿程度)。2. 加入适量 (GTR/TOR), 先干拌 810 秒。3. 加入沥青（160）, 再拌

2、和 35 - 40秒。4. 由於增加 橡胶的体积 ( 10% , 15% 或 18% ), 為让胶粉有膨胀空间并满足相同空隙率设计要求,故必須去掉一些細料。用旋转压实仪设计混合料更好。5. 可以设计连续密级配。6.另額外要增加沥青用量, 約是30%所添加的橡胶粒质量7.拌和好的料至開始摊舖, 必須闷料90分钟以上，给足化学反应时间, 才能达到最佳成效。8.拌和料出厂温度 175180 , 摊铺温度不能低於 160 。9.碾压可以用胶轮压路机。GTR /TOR - 湿湿 法法 步步 驟驟1.1.设备要求是设备要求是: :A. A. 沥青罐要附有加热器及搅拌器。沥青罐要附有加热器及搅拌器。B. B

3、. 搅拌时间搅拌时间4-84-8小时小时, , 根据加热器的热量及搅拌器大根据加热器的热量及搅拌器大小和转速而定小和转速而定( (测试粘度测试粘度, ,达到要求达到要求, ,即完成湿拌即完成湿拌 ) )。 2. 2. 拌和时拌和时, , 沥青加热至沥青加热至 180 180 , , 橡胶粒和维他连接剂必橡胶粒和维他连接剂必须混在一块须混在一块, , 要分批小量缓慢投入沥青罐搅拌。要分批小量缓慢投入沥青罐搅拌。 3. 3. 拌好之料拌好之料, , 可立刻备用。可立刻备用。 若因天气影响若因天气影响, , 亦可放置亦可放置 3 3天再用天再用, , 材料品质改变有限材料品质改变有限, ,分离现象不

4、明显分离现象不明显, , 再用时再用时要经过加热及搅拌过程。但建议及时使用。要经过加热及搅拌过程。但建议及时使用。 100 份 GTR4.5 份 TORTOR材材 料料 特特 性性一一 . 化化 变变 性性 能能 : 双双 键键 结结 构构 是是 与与 沥沥 青青 中中 硫硫 质质 及及 橡橡 胶胶 粉中粉中 的的 硫硫 交交 联联 , 形形 成成 大大 分分 子子 聚聚 合合 物物 的的 网网 状状 结结 构构 ，产生化学反应以提高使用性能。，产生化学反应以提高使用性能。二二 . 抗抗 车车 辙辙 / 抗抗 裂裂 缝缝三三 . 不不 易易 分分 离离 : 混混 合合 料料 可可 储储 存存

5、数数 日日 后后 使使 用用 , 亦亦 可可 经经 长长 途途 运运 输输 , 未未 有有 分分 离离 现现 象象 。VESTENAMER a Dispergant Agentcarbon blackRubber sample 50 (mikron)electron microscopy by Dr. P. Albers, Degussa AG, Jan. 2006More homogeneous distribution of carbon blackNo VESTENAMERVESTENAMER appliedVESTENAMER and GTR and the Playground in

6、 ASPHALTMaltenes (liquid phase)Asphaltenes(solid micelle with resin cover)ParafinsSSSSSSSSulfurParafin Nest!Critical BondingSBitumen/Liquid AsphaltschematicVESTENAMER and GTR and the Playground in ASPHALTMaltenes (liquid phase)Asphaltenes(solid micelle with resin cover)ParafinsSSSSSSSulfurSSSSVESTEN

7、AMER / GTR Reaction time Viscosity curve (WET)Curveflattensafter60min.Time (minutes)时间(分钟)Reactioncompleteafter 90-120minutesReactionTime（粘度）GTR/TOR 更好的路用性能May, 2006 placed 200017% GTR no TOR cracking May, 2006 placed 199917% GTR and 4% TORVESTENAMER makes the differenceRoute 12, Grey County - Canad

8、aGTR/TORGTR VESTENAMER makes the differenceRoma Street, Phoenix AZ, 2006 (placed 2000)100 yards2.5cm 橡胶粉改性HMA1年后5 年后10 年后VESTENAMER makes the differenceRutting resistance - Dynamic Shear RheometerVESTENAMER/GTRGTRGerman Spec.維他連接劑复数模量时间(小时）维他连接剂维他连接剂一一 、解、解 决决 橡橡 胶胶 沥沥 青青 施施 工工 困困 难，提高施难，提高施工和易性工和易性

9、二二 、环保特性、环保特性 三三 、全、全 世世 界界 已已 有有 160项项 路路 段段 完完 工工四、四、 使使 用用 范范 围围 广广 : 高高 速速 , 城城 市市 , 乡乡 镇镇五五 、组、组 成成 : 沥沥 青青 + GTR + TORTOR 提高施工和易性提高施工和易性 Herzlia-Allee, Marl (Germany)环保特性4少烟雾、少气味4路面排水污染少VESTENAMER / GTR emission testVESTENAMERGTR试验路方案实例试验路方案4普通沥青：壳牌70号石油沥青4集料：上面层4.75mm玄武岩，4.75mm石灰岩 中面层石灰岩4填料：矿

10、粉，普通硅酸盐水泥（42.5）4外掺剂：干法维他连接剂TOR4橡胶粉研究内容橡胶粉筛孔橡胶粉通过方孔筛的百分率（%）备注2.361.180.60.30.150.0758目16目30目60目100目200目0#10010096.231.58.20.44060目1#10094.853.117.09.21.32030目2#10098.598.060.710.70.950目试验路使用的胶结料4针入度干法橡胶沥青的针入度（平均值43.9）比湿法的要小（平均值54.4，干法橡胶沥青更硬。试验路使用的胶结料4软化点1）比70#沥青的软化点大，但是2种胶粉之间有一定的差别，0#胶粉软化点提高较大；2）掺量越大

11、软化点增加越多，综合来说软化点提高在511。3）干法软化点比湿法的要大。 试验路使用的胶结料4延度1）掺量大，延度逐渐增大2）橡胶粉越细延度越大 试验路使用的胶结料4粘度1）随着橡胶粉掺量的增加，橡胶沥青的粘度增大比较显著，呈指数增长。2）橡胶粉越细粘度越大。 试验路使用的胶结料4弹性恢复1）胶粉掺量的增大，弹性恢复增加迅速。2）橡胶粉的粗细对弹性恢复有较大的影响。 试验路方案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）26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.15 0.075AR-Sup135.15/10095.57

12、2.544.728.419.914.210.58.16.2AR-Sup204.7010098.3 86.168.558.340.226.118.212.79.26.95.2AR-AC137.5/10095.371.129.718.612.99.16.75.23.9AR-AC206.510098.4 87.069.554.228.420.214.310.27.45.64.3经济技术分析4从经济方面分析，可分为3个层次：4一是单纯从材料成本测算，分析混合料的单价；4二是发挥橡胶沥青及混合料特点（延长使用年限、减薄厚度） ，结合路面结构设计，测算整体路面的建设成本；4三是经过多年的使用，考虑建设成本

13、、运营成本和养护成本进行全寿命的技术经济比较（LCCP）。生产方法生产方法橡胶粉掺量，橡胶粉掺量，%沥青用量，沥青用量，%单价，单价，元元/t湿法湿法AR-Sup13154.9281.118280.821280.5Sup13SBS改性改性4.9322.8干法干法AR-Sup13（+4.5%TOR）154.9296.318304.021311.6湿法湿法AR-Sup20154.5262.718262.421262.1Sup20SBS改性改性4.5301.0湿法湿法AR-AC13156.98377.118376.721376.3湿法湿法AR-AC20156.10331.918331.521331.

14、2经济技术分析上面层上面层AR-Sup13与与SBS- Sup13混合料比较混合料比较生产方法湿法AR-Sup13（不加TOR）Sup13干法AR-Sup13（+4.5%TOR）橡胶粉掺量，%151821SBS改改性性151821单价，元/t281.1280.8280.5322.8296.3304311.6和SBS相比，%87.187.086.9100.091.894.296.5节省，%12.913.013.1/8.25.83.5试验路方案4根据橡胶沥青的技术要求以及混合料的单价，考虑采用的橡胶粉添加量为：4干法橡胶粉掺量为：15%；4湿法橡胶粉掺量为：18%。级配类型橡胶粉掺量，%浸水马歇尔

15、残留稳定度S0，%冻融劈裂强度比，%动稳定度，次低温小梁弯曲应变（-10），AR-Sup13-D1588.384.7418322351892.586.5493724782194.689.357603134AR-Sup13-W1590.385.7353323421889.383.5423821642193.386.347502847AR-Sup20-W1590.587.3374521341892.485.4456324572194.688.751252753AR-AC201589.483.7320726541893.586.5358930762196.489.238422895AR-AC1315

16、87.484.6340825431886.588.3453828452189.485.250302413橡胶沥青混合料性能指标汇总 施工指导意见主要内容：4级配设计范围4材料4配合比设计4施工准备4施工（拌和、运输、摊铺、碾压、接缝）4质量控制级配设计范围AR-Sup的范围和限制区与SUPERPAVE要求相同；AR-AC的范围如右：方筛孔尺寸，mmAR-AC13AR-AC2026.5/10019.0/9010016.0100759013.29010065809.5688247634.75223725402.36132315250.65155150.0750627级配设计范围方筛孔尺寸，mmAR

17、-AC13加州断级配13亚利桑那断级配13美绿皮书国内澳大利亚14型19.0/100100100/10016.0100/10013.29010090100801009010090100901009.56882838765807892456565754.752237333728422842123230402.36132318221422152581815251.1881210190.65155157150.075060702.5270335材料普通沥青70#集料玄武岩，石灰岩橡胶粉密度、含水量、灰分含量、筛分等填料矿粉，断级配中加水泥胶结料橡胶沥青：GTR+TOR 干法、湿法橡胶沥青的技术指标检

18、测项目技术指标粘度，180，Pa.s1.54.0针入度（25，100g，5s）（0.1mm）， 最小25软化点（环球法）（）， 最小54弹性恢复，25, 最小50配合比设计4橡胶沥青混凝土的技术标准 表表5-11 AR-Sup旋转压实体积性质指标旋转压实体积性质指标沥青混合料类型压实度（%）VMA（%）VFA（%）F/A*N初始N设计N最大Sup138996981465750.61.2Sup208996981365750.61.2*注：当级配在禁区下方通过时，粉胶比可取值0.81.6。表表5-12 AR-Sup马歇尔指标表马歇尔指标表沥青混合料类型空隙率（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）V

19、FA（%）VMA（%）Sup134.06.08.02050607015Sup204.06.08.02050607514表表5-13 AR-AC马歇尔试验技术标准马歇尔试验技术标准试验项目ARAC13技术标准ARAC20技术标准击实次数（次） 两面各75次两面各75次稳定度（KN） 不小于8.08.0流值（0.1mm） 20502050空隙率（%）5.51.04.51.0沥青饱和度（%）70857085矿料间隙率VMA（%）不小于19.018.0橡胶沥青混凝土的技术标准表表5-14 热拌橡胶沥青混凝土性能要求热拌橡胶沥青混凝土性能要求试验项目性能要求残留稳定度（%） 不小于 85冻融劈裂残留强度比（%） 不小于80动稳定度（次/mm） 不小于3000弯曲破坏应变（） 不小于2000配合比设计目标配合比：集料比例，最佳沥青用量等生产配合比：热料仓进料比例等生产配合比验证：试拌、试铺，性能验证施工准备4施工机械与质量检测仪器 拌合楼须配有热储料仓不少于100T，用于闷料双钢轮压路机、胶轮压路机等4做好面层下一层的检查与清扫