橡胶沥青及其工程应用技术

橡胶沥青及其工程应用技术白琦峰总经理，江苏燕宁金邦科技发展公司2010.10上海国际沥青峰会主要内容1国内外应用现状2橡胶沥青断级配沥青混合料AR-AC3橡胶沥青开级配AR-OGFC4橡胶沥青应力吸收层SAMI5橡胶沥青桥面防水层6其他工程技术我国橡胶沥青的应用区域据不完全统计，大约2/3的省份（自治区、直辖市）尝试使用或正在使用橡胶沥青。使用橡胶沥青的省份（自治区、直辖市）国内废胶粉应用路面中的技术途径大颗粒胶粉替代细集料、冰冻地区抗滑粗胶粉粗胶粉：10~30目现场加工、高掺量SAMI、断级配AR-AC、AR-OGFC细胶粉细胶粉:40~80目现场加工、高掺量断级配（油石比低）、开级配细胶粉替代SBS改性剂工厂化加工、储存稳定(TerminalBlending)江苏省橡胶沥青应用研究江苏交科院承担8个研究项目参与项目推广400km获得RPA支持举办国际橡胶沥青大会AR20092005开始研究2006总结提高2007技术成熟2008应用推广《橡胶改性沥青在高速公路上的应用研究》；第一条橡胶沥青试验路G328泰州段维修。标志工程：沿海高速公路、常武路维修；完善了AR-AC13S设计方法。标志工程：2007年宁常高速公路；形成完整技术体系：SAMI、AR-AC13S、AR-OGFC13S、桥面防水粘结层；2007年，“橡胶沥青应用技术交流会”。标志工程：宁杭高速公路二期工程；国际认可：承办2009年国际橡胶沥青会议AR2009。江苏省橡胶沥青技术发展历程断级配橡胶沥青混合料AR-AC评估国外两种典型断级配橡胶沥青混合料亚里桑那、加州、佛罗里达州减少2.36mm以下的用量，严格控制0.075mm用量；德州按照SMA的思路，增加粗集料用量，2.36~4.75mm间断，橡胶沥青构成玛蹄脂。江苏省形成了具有特色的橡胶沥青断级配混合料设计体系，称之为AR-AC13S江苏省AR-AC13S江苏省AR-AC13S：级配更为间断，矿料间隙率VMA更大，为容纳胶粉提供空间；高油石比，发挥橡胶沥青抗裂性能，提高耐久性；铺面构造深度更大，提高性能安全性。橡胶粉颗粒断级配集料亚利桑那州德州江苏AR-AC混合料——嵌挤密实AR-AC13S型断级配混合料设计标准试验项目技术标准马歇尔试验指标击实次数（次）两面各75次稳定度（kN）不小于5.0流值（0.1mm）20～50空隙率（%）5.5±1.0沥青饱和度（%）70～85矿料间隙率VMA(%)不小于20.0性能验证要求浸水残留稳定度（%）不小于85冻融残留强度比（%）不小于80车辙试验动稳定度（次/mm）不小于3000弯曲破坏应变(με)不小于2000性能比较混合料类型橡胶沥青AR-AC13S改性沥青SMA-13改性沥青AC-13C高温性能混合料类型油石比（%）车辙动稳定度（次/mm）要求123平均AR-AC138.64846484648464846＞3000SMA-136.17000572752505992AC-13C5.23938370635003715车辙动稳定度试验动态模量动态模量主曲线（参考温度25度）低温性能-10℃小梁弯曲试验混合料类型最大荷载跨中挠度抗弯拉强度（MPa）劲度模量（MPa）破坏应变要求(N)（mm）（με）（με）AR-AC13S0.500.929.171922.54823>2000SMA-13S1.260.6210.692767.53270AK-13S0.930.537.672727.22815约束试件温度应力试验(TSRST)水稳定性混合料类型试件空隙率（%）马歇尔稳定度（kN）浸水马歇尔稳定度（kN）残留稳定度SO（%）要求（%）AR-AC13S5.48.637.9792.4≥85SMA-13S4.110.039.2692.3AC-13C5.213.1511.8289.9混合料类型试件空隙率（%）非条件劈裂强度（MPa）条件劈裂强度（MPa）劈裂强度比（%）要求（%）AR-AC13S6.01.00270.815281.3≥80SMA-13S5.31.02390.828880.9AC-13C6.31.06440.901784.7浸水马歇尔试验冻融劈裂试验四点梁弯曲疲劳试验AR-AR13S工程特点1）路面压实后的现场空隙率小于7%，路面密实不渗水。2）路面构造深度0.8~1.2mm，均匀粗糙，具有较好的抗滑性能。3）混合料粒径相对单一，沥青用量高，施工中的离析现象少AR-AR13S工程特点4）施工中增加了橡胶沥青现场加工环节，需要增加现场加工设备；橡胶沥青粘度大，需对沥青泵进行改造，以提高泵送能力。5）施工工艺、施工难度与SMA混合料相似，拌和温度比常规改性沥青混合料高5~10℃，路面压实采用双钢轮振动压路机，为防止粘轮一般不采用胶轮压路机。6）在采用相同路面集料的情况下，由于沥青用量较高，AR-AR13S混合料的造价较SBS改性沥青SMA-13高约15%，较SBS改性沥青AC-13C高约30%。AR-AR13S的适用条件AR-AR13S的使用范围较广，在工程造价许可的前提下，且具备施工条件的情况下，可以替代传统的AC-13混合料或SMA-13混合料，用于新建或改建的工程项目，作为沥青路面表层。AR-AR13S的特别适用于旧水泥混凝土路面、旧沥青路面罩面项目，以提高面层抗反射裂缝能力，或减薄罩面层厚度，或提高路面抗滑性能。项目检查频率质量要求或允许差试验方法压实度（%）每层1次/200m/车道不小于98（马歇尔密度），94～96.5（最大理论密度）现场钻孔试验（用核子密度仪随时检查）厚度不超过1次/200m/车道

4mm钻孔检查并铺筑时随时插入量取，每日用混合料数量校核平整度不大于每车道连续检测0.8mm用连续式平整度仪检测宽度2处/100m不小于设计宽用尺量纵断面高度3处/100m±15mm用水准仪或全站仪横坡度3处/100m±0.3%用水准仪检测中线平面偏位不大于4点/200m20mm用经纬仪检测渗水系数不大于1次/200m/车道50ml/min改进型渗水仪（〉80%）摩擦系数1处/200m符合设计要求摆式仪构造深度铺砂法橡胶沥青应力吸收层橡胶沥青SAMI室内试验疲劳性能试验材料改性乳化沥青下封层橡胶沥青SAMI10万次残留劲度（%）55.069.4剪切强度试验结果（50℃）室内成型现场取芯抗剪强度（MPa）0.330.35破坏面在混和料层撒布碎石轮式压路机碾压清扫松散碎石洒布橡胶沥青施工工艺流程

190-200℃紧跟撒布紧跟碾压AR-SAMI外观未裹附的碎石撒布预裹附碎石撒布碎石预裹附(沥青用量0.3%)容易出现的质量问题碎石撒布量不均匀接缝处理不好过早开放交通开级配橡胶沥青混合料AR-OGFC橡胶沥青60℃粘度可达到高粘沥青要求（20000Pa·s），在美国已成为用于OGFC的胶结料之一；价格远低于高粘沥青，可显著降低OGFC的造价。AR-OGFC混合料设计技术国外橡胶沥青开级配混合料设计方法（1）级配范围下列筛孔（mm）通过百分率1912.59.54.752.361.180.60.075加州10095~10078~8929~377~180~10/0～3德州10095~10050~800~80~4//0～4佛罗里达州10085~10055~7515~255~10//2～4亚历桑那州10010010030~454~8//0~2.5西班牙10070~10050~8015~3010~22/6~133~6（2）成型方法与设计标准

①亚历桑那州成型方法:静压法。沥青用量:预估橡胶沥青用量

AC＝（0.38×W+8.6）×2.6/CAC——沥青用量；

W——合成吸水率；

C——合成毛体积密度性能验证析漏试验，要求析漏损失不大于0.3%。（2）加州维姆法包括开级配RAC-O和富沥青开级配RAC-O-HB。项目技术要求空隙率，％≥18析漏试验，％≤0.3（3）德州采用50次旋转压实试验确定混合料体积指标

项目技术要求析漏试验，％≤0.2压实度（50次），％78～82橡胶粉用量，％≥15飞散试验，％≤20橡胶沥青AR-OGFC13设计方法

（1）级配范围综合加州、德州、佛罗里达州和亚历桑那州级配要求，初步提出橡胶沥青开级配混合料级配范围。通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%）1613.29.54.752.360.075上限1001008030154下限1008545300（2）试件成型方法不同击实次数空隙率对比。75次击实空隙率与静压法相差近1倍;50次击实空隙率与静压法更为接近。静压法(Arizona)双面击实50次双面击实75次密度（g/cm3）空隙率（%）密度（g/cm3）空隙率（%）密度（g/cm3）空隙率（%）1.90724.32.04918.72.20112.3不同击实方法集料击碎情况实次数由50次增加到75次，9.5mm筛孔通过率增加了5.7%，9.5~13.2mm之间的集料有15％左右被击碎。（3）空隙率要求排水性能随空隙率增加而提高，而力学性能、水稳定性、疲劳性能等则随空隙率增大而降低。加州：大于18％德州：18％~22%我国部颁规范：18％～25％。初步确定AR-OGFC13S的空隙率要求为18％～25％。（4）沥青用量预估亚里桑那州公式预估油石比：9.2%AC＝（0.38×W+8.6）×2.6/C按照析漏、飞散试验确定的油石比范围为8.9%~9.4%

推荐按照亚里桑那州公式进行AR-OGFC沥青用量预估（5）AR-OGFC13混合料技术要求

试验项目单位技术要求马歇尔试件尺寸mmφ101.6mm×63.5mm马歇尔试件击实次数双面击实50次空隙率％18～25析漏损失％<0.3肯特堡飞散损失％<20结合室内试验、江苏省OGFC应用经验和橡胶沥青性能特点，提出了橡胶沥青开级配混合料AR-OGFC13S的设计方法。AR-OGFC13S技术要求

试验项目单位技术要求马歇尔试件尺寸mmφ101.6mm×63.5mm马歇尔试件击实次数两面各击实50次空隙率％18～25析漏损失％<0.3肯特堡飞散损失％<20AR-OGFC13S设计实例（宁高高速）AR-OGFC13S马歇尔试验油石比（%）稳定度（kN）流值（0.1mm）空隙率（%）VMA（%）VFA（%）毛体积密度（g/cm3）理论密度（g/cm3）8.93.783622.436.236.71.9512.512AR-OGFC13S析漏试验析漏1（%）析漏2（%）析漏3（%）平均（%）要求（%）0.20.30.30.3≤0.3AR-OGFC13S飞散试验飞散率