维他连接剂橡胶粉改性沥青路面设计与应用

维他连接剂橡胶粉改性沥青路面设计与应用东南大学王捷

GTR/TOR

可用于干法或湿法工艺维他连接剂—TOR德国EVONIK专利产品美国UIRINC公司代理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

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

8～10

秒。3.加入沥青（160℃）,再拌和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175～180℃,摊铺温度不能低於160℃

。9.碾压可以用胶轮压路机。GTR/TOR-湿法步驟设备要求是:

A.沥青罐要附有加热器及搅拌器。 B.搅拌时间4-8小时,根据加热器的热量及搅拌器大小和转速而定(测试粘度,达到要求,即完成湿拌)。

2.拌和时,沥青加热至180℃,橡胶粒和维他连接剂必须混在一块,要分批小量缓慢投入沥青罐搅拌。

3.拌好之料,可立刻备用。若因天气影响,亦可放置3天再用,材料品质改变有限,分离现象不明显,再用时要经过加热及搅拌过程。但建议及时使用。100份GTR4.5份TORTOR材料特性一.化变性能:

双键结构是与沥青中硫质及橡胶粉中的硫交联,形成大分子聚合物的网状结构，产生化学反应以提高使用性能。二.抗车辙/抗裂缝三.不易分离:混合料可储存数日后使用,亦可经长途运输,未有分离现象。VESTENAMER®aDispergantAgentcarbonblackRubbersample–50µ(mikron)

electronmicroscopybyDr.P.Albers,DegussaAG,Jan.2006Morehomogeneousdistributionofcarbon

blackNoVESTENAMERVESTENAMERappliedVESTENAMER®andGTRandthePlaygroundinASPHALTMaltenes(liquidphase)Asphaltenes

(solidmicellewithresincover)ParafinsSSSSSSSSulfur

ParafinNest!

CriticalBondingSBitumen/LiquidAsphaltschematicVESTENAMER®andGTRandthePlaygroundinASPHALTMaltenes(liquidphase)Asphaltenes

(solidmicellewithresincover)ParafinsSSSSSSSulfurSSSSVESTENAMER®/GTRReactiontime–Viscositycurve(WET)Curveflattensafter60min.Time(minutes)时间(分钟)Reactioncompleteafter90-120minutesReactionTime（粘度）GTR/TOR

–更好的路用性能May,2006–placed2000

17%GTRnoTOR

crackingMay,2006–placed1999

17%GTRand4%TORVESTENAMER®makesthedifference

Route12,GreyCounty-CanadaGTR/TORGTRVESTENAMER®makesthedifference

RomaStreet,PhoenixAZ,2006(placed2000)100yards2.5cm橡胶粉改性HMA1年后5年后10年后VESTENAMER®makesthedifference

Ruttingresistance-DynamicShearRheometerVESTENAMER/GTRGTRGermanSpec.維他連接劑复数模量时间(小时）维他连接剂一、解决橡胶沥青施工困难，提高施工和易性二、环保特性

三、全世界已有160项路段完工四、

使用范围广:高速,城市,乡镇五、组成:沥青+GTR+TORTOR提高施工和易性Herzlia-Allee,Marl(Germany)环保特性少烟雾、少气味路面排水污染少VESTENAMER®/GTRemissiontestVESTENAMER

GTR试验路方案实例试验路方案普通沥青：壳牌70号石油沥青集料：上面层≥4.75mm玄武岩，＜4.75mm石灰岩中面层石灰岩填料：矿粉，普通硅酸盐水泥（42.5）外掺剂：干法—维他连接剂TOR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#10010096.231.58.20.440~60目1#10094.853.117.09.21.320~30目2#10098.598.060.710.70.950目试验路使用的胶结料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）掺量越大软化点增加越多，综合来说软化点提高在5~11℃。3）干法软化点比湿法的要大。试验路使用的胶结料延度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。试验路方案目标配合比级配类型油石比，%通过率，%（筛孔尺寸，mm）26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AR-Sup135.15//10095.572.544.728.419.914.210.58.16.2AR-Sup204.7010098.386.168.558.340.226.118.212.79.26.95.2AR-AC137.5//10095.371.129.718.612.99.16.75.23.9AR-AC206.510098.487.069.554.228.420.214.310.27.45.64.3经济技术分析从经济方面分析，可分为3个层次：一是单纯从材料成本测算，分析混合料的单价；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；三是经过多年的使用，考虑建设成本、运营成本和养护成本进行全寿命的技术经济比较（LCCP）。生产方法橡胶粉掺量，%沥青用量，%单价，元/t湿法AR-Sup13154.9281.118280.821280.5Sup13SBS改性4.9322.8干法AR-Sup13（+4.5%TOR）154.9296.318304.021311.6湿法AR-Sup20154.5262.718262.421262.1Sup20SBS改性4.5301.0湿法AR-AC13156.98377.118376.721376.3湿法AR-AC20156.10331.918331.521331.2经济技术分析上面层AR-Sup13与SBS-Sup13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：干法橡胶粉掺量为：15%；湿法橡胶粉掺量为：18%。级配类型橡胶粉掺量，%浸水马歇尔残留稳定度S0，%冻融劈裂强度比，%动稳定度，次低温小梁弯曲应变（-10℃），μεAR-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-AC131587.484.6340825431886.588.3453828452189.485.250302413橡胶沥青混合料性能指标汇总施工指导意见主要内容：级配设计范围材料配合比设计施工准备施工（拌和、运输、摊铺、碾压、接缝）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//90～10016.010075～9013.290～10065～809.568～8247～634.7522～3725～402.3613～2315～250.65~155~150.0750～62～7级配设计范围方筛孔尺寸，mmAR-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//—100—13.290～10090~10080~10090~10090~10090～1009.568～8283~8765~8078~9245~6565～754.7522～3733~3728~4228~4212~3230～402.3613～2318~2214~2215~258~1815～251.18—8~12———10~190.65~15——5~15—7~150.0750～60~70~2.52~70~33～5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测项目技术指标粘度，180℃，Pa.s1.5～4.0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配合比设计橡胶沥青混凝土的技术标准表5-11AR-Sup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Sup13≤8996≤98≥1465～750.6～1.2Sup20≤8996≤98≥1365～750.6～1.2*注：当级配在禁区下方通过时，粉胶比可取值0.8～1.6。表5-12AR-Sup马歇尔指标表沥青混合料类型空隙率（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）VFA（%）VMA（%）Sup134.0～6.0≥8.020~5060～70≥15Sup204.0～6.0≥8.020~5060～75≥14表5-13AR-AC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）20～5020～50空隙率（%）5.5±1.04.5±1.0沥青饱和度（%）70～8570～85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5-14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（με）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、胶轮压路机等做好面层下一层的检查与清扫缺陷修复、粘层油、检修设备等施工拌和：湿法橡胶沥青要满足泵送要求断级配需加入1%水泥干法采用橡胶粉+TOR

温度要求见下表混合料类型沥青加热温度矿料加热温度出料温度混合料废弃温度干法160