研究橡胶粉改性沥青在江西高速公路中的应用

1、研究橡胶粉改性沥青在江西研究橡胶粉改性沥青在江西( (高温多高温多雨地区雨地区) )高速公路中的应用高速公路中的应用一一. .概况概况二、小组简介二、小组简介四四. .设定课题目标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。达到节约改性沥青成本、消耗废旧轮胎的目的。五五. .提出并选择方案提出并选择方案1 1、提出各种方案、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由于在江西还未进行橡胶粉改性沥青试验路的铺筑及

2、相关研究，于是小组针对景鹰高速公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：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方案三：在普通路基上铺筑试验路 2 2、各种方案的可行性及评估、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（见表性及工期影响等方面进行了评估（见表1 1）。）。表表1 1 各种方案的可行性分析及评估表各种方案的可行性分析及评估表表中：表中：

3、5 5分分 3 3分分 1 1分分经过方案的评估打分，方案一综合评分为经过方案的评估打分，方案一综合评分为6 6分；分；方案二综合评分为方案二综合评分为8 8分；分；方案三综合评分为方案三综合评分为2020分。分。确定方案三为实施方案，即在普通路基上铺筑橡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。胶粉改性沥青试验路。六、根据方案三制定对策表六、根据方案三制定对策表 小组成员经过进一步的讨论，认为要使橡胶小组成员经过进一步的讨论，认为要使橡胶粉改性沥青在江西高速公路中的应用，必须研究粉改性沥青在江西高速公路中的应用，必须研究并掌握橡胶粉改性沥青的生产工艺、橡胶粉的掺并掌握橡胶

4、粉改性沥青的生产工艺、橡胶粉的掺量、橡胶粉改性沥青混合料的路用性能。根据以量、橡胶粉改性沥青混合料的路用性能。根据以上要素我们制定了对策表（见表上要素我们制定了对策表（见表2 2）。）。表表2 2 对策表对策表七七. .方案实施过程方案实施过程 实施一实施一 1 1、通过多家比选，最后确定与国内实力较强的北、通过多家比选，最后确定与国内实力较强的北京温格汉氏资源再利用技术有限公司和天津海泰环保京温格汉氏资源再利用技术有限公司和天津海泰环保科技发展有限公司展开合作，分别负责橡胶粉的生产科技发展有限公司展开合作，分别负责橡胶粉的生产和橡胶粉改性沥青的生产，确保了胶粉的及时供应和和橡胶粉改性沥青的生

5、产，确保了胶粉的及时供应和胶粉改性沥青的质量。胶粉改性沥青的质量。 2 2、通过试验对比，最终确定的生产工艺是：采用、通过试验对比，最终确定的生产工艺是：采用常温粉碎法粉碎废旧轮胎常温粉碎法粉碎废旧轮胎 将粉碎后废旧轮胎橡胶粉将粉碎后废旧轮胎橡胶粉直接添加到普通道路石油沥青内（湿法）直接添加到普通道路石油沥青内（湿法） 180180下简下简单机械搅拌单机械搅拌6060分钟。分钟。 实施二实施二 我们分别按我们分别按10%10%、18%18%、26%26%的橡胶粉掺量进行了的橡胶粉掺量进行了沥青的高温性能、低温性能和老化性能试验（基沥青的高温性能、低温性能和老化性能试验（基质沥青采用设计的壳牌公

6、司的质沥青采用设计的壳牌公司的Shell 70#Shell 70#）。试验）。试验数据见表数据见表3 3：表表3 3 不同掺量的橡胶粉改性沥青性能指标汇总表不同掺量的橡胶粉改性沥青性能指标汇总表试验结果表明：试验结果表明：10%10%和和26%26%的橡胶粉掺量其各项性能的橡胶粉掺量其各项性能指标虽然都能满足普通沥青的规范要求，但分别有指标虽然都能满足普通沥青的规范要求，但分别有1 1项和项和2 2项指标不符合改性沥青的规范要求，改性效果不明显。项指标不符合改性沥青的规范要求，改性效果不明显。18%18%的掺量各项指标均符合改性沥青的规范要求，且对于的掺量各项指标均符合改性沥青的规范要求，且对

7、于沥青的改性非常明显。首先，能够提高沥青的高温性能，沥青的改性非常明显。首先，能够提高沥青的高温性能，主要表现在针入度降低、主要表现在针入度降低、 软化点升高和粘度提高。其次，软化点升高和粘度提高。其次，能够提高沥青的老化性能，表现能够提高沥青的老化性能，表现为残留针入度比的提高和质量损为残留针入度比的提高和质量损失的减小。因此确定橡胶粉的掺失的减小。因此确定橡胶粉的掺量为量为18%18%。 实施三实施三1 1、为了掌握橡胶粉改性沥青混合料的路用性能，、为了掌握橡胶粉改性沥青混合料的路用性能，QCQC小组与国内土木工程研究领域处于领先地位的同济小组与国内土木工程研究领域处于领先地位的同济大学进

8、行合作，由同济大学负责部分试验研究，确保大学进行合作，由同济大学负责部分试验研究，确保了试验精度及结果的权威性。了试验精度及结果的权威性。2 2、橡胶粉改性沥青混合料的路用性能试验研究。、橡胶粉改性沥青混合料的路用性能试验研究。 本次试验进行了本次试验进行了AC-13AC-13细型（设计规定）混合料细型（设计规定）混合料设计，并采用设计，并采用SBSSBS改性沥青进行同种级配的混合料设改性沥青进行同种级配的混合料设计，以比较橡胶粉改性沥青混合料的实际性能，其试计，以比较橡胶粉改性沥青混合料的实际性能，其试验结果见表验结果见表4 4、表、表5 5及图及图1 1：表表4 4 混合料高温、低温及抗水

9、损害性能试验混合料高温、低温及抗水损害性能试验表表5 5 橡胶粉改性沥青混合料高度变化橡胶粉改性沥青混合料高度变化 图图1 1 橡胶粉改性混合料高度变化图橡胶粉改性混合料高度变化图 通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验，发现橡胶粉改性沥青混合料的动稳定次数在验，发现橡胶粉改性沥青混合料的动稳定次数在35003500次左右，虽然比次左右，虽然比SBSSBS改性改性 沥青要低，但已达到我国对沥青要低，但已达到我国对改性沥青动稳定度改性沥青动稳定度28002800次以次以上的要求，相对于普通基质上的要求，相对于普通基质沥青，其性能有了很大提高。沥青，其性

10、能有了很大提高。橡胶粉改性沥青混合料的残橡胶粉改性沥青混合料的残留稳定度要比留稳定度要比SBSSBS改性沥青改性沥青混合料高混合料高5%5%左右，体现了橡左右，体现了橡胶粉改性沥青较好的水稳定胶粉改性沥青较好的水稳定性。性。 此外，研究也发现，橡胶粉改性沥青混此外，研究也发现，橡胶粉改性沥青混合料的体积膨胀主要来自于混合料内橡胶粉合料的体积膨胀主要来自于混合料内橡胶粉颗粒的弹性恢复，从上表可以看到颗粒的弹性恢复，从上表可以看到70%70%以上以上的弹性恢复在的弹性恢复在1212小时内就已完成，在小时内就已完成，在3636小时小时后基本上体积已不再发生变化。这种弹性恢后基本上体积已不再发生变化。

11、这种弹性恢复的特性能够提供更舒适的驾车环境，并在复的特性能够提供更舒适的驾车环境，并在一定程度上减少行驶过程中的噪音。一定程度上减少行驶过程中的噪音。 实施四实施四QCQC小组在掌握了橡胶粉改性沥青的生产工艺、小组在掌握了橡胶粉改性沥青的生产工艺、橡胶粉的掺量、橡胶粉改性沥青混合料的路用性橡胶粉的掺量、橡胶粉改性沥青混合料的路用性能的基础上，现场指导进行生产配合比，按照生能的基础上，现场指导进行生产配合比，按照生产配合比设计，于产配合比设计，于20072007年年9 9月份完成在景鹰高速公月份完成在景鹰高速公路路K130K130K135K135右幅上面层的橡胶粉改性沥青试验右幅上面层的橡胶粉改

12、性沥青试验路的铺筑。路的铺筑。 1 1、路用性能效果、路用性能效果 我们对试验路现场各项性能进行了检测，并将我们对试验路现场各项性能进行了检测，并将检测结果进行了汇总（见表检测结果进行了汇总（见表6 6、表、表7 7和图和图2 2）。）。表表6 6 橡胶粉改性沥青路面现场试验汇总表橡胶粉改性沥青路面现场试验汇总表表表7 7 路面噪声测定路面噪声测定图图2 2 路面噪声测定路面噪声测定 试验表明，橡胶粉改性沥青路面表面渗水试验、试验表明，橡胶粉改性沥青路面表面渗水试验、钻芯试验、面层构造深度试验、面层抗滑性能试验钻芯试验、面层构造深度试验、面层抗滑性能试验等各项现场试验指标均符合规范要求，合格率

13、达等各项现场试验指标均符合规范要求，合格率达100%100%，且橡胶改性沥青对降低行车噪音有一定作用，且橡胶改性沥青对降低行车噪音有一定作用，相对于相对于SBSSBS改改沥青可以降低大约改改沥青可以降低大约4dB4dB。 2 2、经济效益、经济效益 按目前重交沥青、改性沥青和橡胶粉的市场价按目前重交沥青、改性沥青和橡胶粉的市场价计算，我们对橡胶粉改性沥青与计算，我们对橡胶粉改性沥青与SBSSBS改性沥青材料改性沥青材料价格进行了比较，见表价格进行了比较，见表8 8。表表8 8 两种材料价格比较两种材料价格比较 从表中可以看出使用橡胶粉改性沥青混凝土代从表中可以看出使用橡胶粉改性沥青混凝土代替传

14、统的替传统的SBSSBS改性沥青混凝土每吨材料可节约改性沥青混凝土每吨材料可节约654654元，元，节约比例达节约比例达17%17%。按照景鹰高速公路。按照景鹰高速公路4cm4cm壳牌改性沥壳牌改性沥青上面层的结构形式及最佳油石比青上面层的结构形式及最佳油石比5%5%计算，采用橡计算，采用橡胶粉改性沥青后每公里节约沥青成本胶粉改性沥青后每公里节约沥青成本7.017.01万元。计万元。计算过程如下：算过程如下：每公里沥青用量每公里沥青用量=(22.5=(22.5100010000.04)m0.04)m3 32500kg/m2500kg/m3 3 (0.05 (0.051.05)1.05)=107

15、.14(=107.14(吨吨) )每公里节约沥青成本每公里节约沥青成本=107.14=107.14654654=7.01(=7.01(万元万元) ) 3 3、环保效果、环保效果 按实际生产时每吨胶粉消耗按实际生产时每吨胶粉消耗240240条废轮胎的生产条废轮胎的生产消耗量及消耗量及18%18%的掺量计算，则每公里还可消耗废轮胎的掺量计算，则每公里还可消耗废轮胎46294629条。计算过程如下：条。计算过程如下：每公里消耗废轮胎每公里消耗废轮胎=107.14=107.140.180.18240240=4629(=4629(条条) ) 4 4、景鹰高速公、景鹰高速公路通车近路通车近5 5个月，目个

16、月，目前橡胶粉改性沥青试前橡胶粉改性沥青试验段没有出现一个坑验段没有出现一个坑槽、一条裂隙等路面槽、一条裂隙等路面常见病害，试验路取常见病害，试验路取得了圆满的成功。得了圆满的成功。 5 5、通过对橡胶粉改性沥青混合料各项性能的、通过对橡胶粉改性沥青混合料各项性能的研究及试验路的检测，可以认为橡胶粉改性沥青研究及试验路的检测，可以认为橡胶粉改性沥青混合料适用于江西这种高温多雨地区高速公路中混合料适用于江西这种高温多雨地区高速公路中的路面铺筑，且达到了节约改性沥青成本，消耗的路面铺筑，且达到了节约改性沥青成本，消耗废旧轮胎的目标。废旧轮胎的目标。 我们已对橡胶改性沥青的生产工艺、混合料设我们已对橡胶改性沥青的生产工艺、混合料设计及施工工艺进行了归纳和整理，并编制成了计及施工工艺进行了归纳和整理