維他連接劑橡膠粉改性瀝青路面設(shè)計(jì)與應(yīng)用

維他連接劑橡膠粉改性瀝青路面設(shè)計(jì)與應(yīng)用東南大學(xué)王捷

GTR/TOR

可用于干法或濕法工藝維他連接劑—TOR德國(guó)EVONIK專(zhuān)利產(chǎn)品美國(guó)UIRINC公司代理橡膠粉改性瀝青混合料：可以有兩種方式得到：1、干法，直接將膠粉投入拌缸和集料拌合，再加入瀝青得到混合料；2、濕法，先將膠粉和瀝青制成橡膠粉改性瀝青，再拌制成混合料。性能優(yōu)良的橡膠粉改性瀝青混合料離不開(kāi)TORGTR/TOR-干法步驟

1.石料預(yù)熱至190℃(要看石料潮濕程度)。2.加入適量

(GTR/TOR),

先干拌

8～10

秒。3.加入瀝青（160℃）,再拌和35-40秒。4.由於增加橡膠的體積(10%,15%或18%),為讓膠粉有膨脹空間并滿(mǎn)足相同空隙率設(shè)計(jì)要求,故必須去掉一些細(xì)料。用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀設(shè)計(jì)混合料更好。5.

可以設(shè)計(jì)連續(xù)密級(jí)配。6.另額外要增加瀝青用量,約是30%所添加的橡膠粒質(zhì)量7.拌和好的料至開(kāi)始攤舖,必須悶料90分鐘以上，給足化學(xué)反應(yīng)時(shí)間,才能達(dá)到最佳成效。8.拌和料出廠溫度175～180℃,攤鋪溫度不能低於160℃

。9.碾壓可以用膠輪壓路機(jī)。GTR/TOR-濕法步驟設(shè)備要求是:

A.瀝青罐要附有加熱器及攪拌器。 B.攪拌時(shí)間4-8小時(shí),根據(jù)加熱器的熱量及攪拌器大小和轉(zhuǎn)速而定(測(cè)試粘度,達(dá)到要求,即完成濕拌)。

2.拌和時(shí),瀝青加熱至180℃,橡膠粒和維他連接劑必須混在一塊,要分批小量緩慢投入瀝青罐攪拌。

3.拌好之料,可立刻備用。若因天氣影響,亦可放置3天再用,材料品質(zhì)改變有限,分離現(xiàn)象不明顯,再用時(shí)要經(jīng)過(guò)加熱及攪拌過(guò)程。但建議及時(shí)使用。100份GTR4.5份TORTOR材料特性一.化變性能:

雙鍵結(jié)構(gòu)是與瀝青中硫質(zhì)及橡膠粉中的硫交聯(lián),形成大分子聚合物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)以提高使用性能。二.抗車(chē)轍/抗裂縫三.不易分離:混合料可儲(chǔ)存數(shù)日后使用,亦可經(jīng)長(zhǎng)途運(yùn)輸,未有分離現(xiàn)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)時(shí)間(分鐘)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橡膠粉改性HMA1年后5年后10年后VESTENAMER?makesthedifference

Ruttingresistance-DynamicShearRheometerVESTENAMER/GTRGTRGermanSpec.維他連接劑復(fù)數(shù)模量時(shí)間(小時(shí)）維他連接劑一、解決橡膠瀝青施工困難，提高施工和易性二、環(huán)保特性

三、全世界已有160項(xiàng)路段完工四、

使用范圍廣:高速,城市,鄉(xiāng)鎮(zhèn)五、組成:瀝青+GTR+TORTOR提高施工和易性Herzlia-Allee,Marl(Germany)環(huán)保特性少煙霧、少氣味路面排水污染少VESTENAMER?/GTRemissiontestVESTENAMER

GTR試驗(yàn)路方案實(shí)例試驗(yàn)路方案普通瀝青：殼牌70號(hào)石油瀝青集料：上面層≥4.75mm玄武巖，＜4.75mm石灰?guī)r中面層石灰?guī)r填料：礦粉，普通硅酸鹽水泥（42.5）外摻劑：干法—維他連接劑TOR橡膠粉研究?jī)?nèi)容——橡膠粉篩孔橡膠粉通過(guò)方孔篩的百分率（%）備注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目試驗(yàn)路使用的膠結(jié)料針入度干法橡膠瀝青的針入度（平均值43.9）比濕法的要?。ㄆ骄?4.4，干法橡膠瀝青更硬。試驗(yàn)路使用的膠結(jié)料軟化點(diǎn)1）比70#瀝青的軟化點(diǎn)大，但是2種膠粉之間有一定的差別，0#膠粉軟化點(diǎn)提高較大；2）摻量越大軟化點(diǎn)增加越多，綜合來(lái)說(shuō)軟化點(diǎn)提高在5~11℃。3）干法軟化點(diǎn)比濕法的要大。試驗(yàn)路使用的膠結(jié)料延度1）摻量大，延度逐漸增大2）橡膠粉越細(xì)延度越大

試驗(yàn)路使用的膠結(jié)料粘度1）隨著橡膠粉摻量的增加，橡膠瀝青的粘度增大比較顯著，呈指數(shù)增長(zhǎng)。2）橡膠粉越細(xì)粘度越大。試驗(yàn)路使用的膠結(jié)料彈性恢復(fù)1）膠粉摻量的增大，彈性恢復(fù)增加迅速。2）橡膠粉的粗細(xì)對(duì)彈性恢復(fù)有較大的影響。試驗(yàn)路方案目標(biāo)配合比級(jí)配類(lèi)型油石比，%通過(guò)率，%（篩孔尺寸，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經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析從經(jīng)濟(jì)方面分析，可分為3個(gè)層次：一是單純從材料成本測(cè)算，分析混合料的單價(jià)；二是發(fā)揮橡膠瀝青及混合料特點(diǎn)（延長(zhǎng)使用年限、減薄厚度），結(jié)合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，測(cè)算整體路面的建設(shè)成本；三是經(jīng)過(guò)多年的使用，考慮建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本和養(yǎng)護(hù)成本進(jìn)行全壽命的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（LCCP）。生產(chǎn)方法橡膠粉摻量，%瀝青用量，%單價(jià)，元/t濕法AR-Sup13154.9281.118280.821280.5Sup13SBS改性4.9322.8干法AR-Sup13（+4.5%TOR）154.9296.318304.021311.6濕法AR-Sup20154.5262.718262.421262.1Sup20SBS改性4.5301.0濕法AR-AC13156.98377.118376.721376.3濕法AR-AC20156.10331.918331.521331.2經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析上面層AR-Sup13與SBS-Sup13混合料比較生產(chǎn)方法濕法AR-Sup13（不加TOR）Sup13干法AR-Sup13（+4.5%TOR）橡膠粉摻量，%151821SBS改性151821單價(jià)，元/t281.1280.8280.5322.8296.3304311.6和SBS相比，%87.187.086.9100.091.894.296.5節(jié)省，%12.913.013.1/8.25.83.5試驗(yàn)路方案根據(jù)橡膠瀝青的技術(shù)要求以及混合料的單價(jià)，考慮采用的橡膠粉添加量為：干法橡膠粉摻量為：15%；濕法橡膠粉摻量為：18%。級(jí)配類(lèi)型橡膠粉摻量，%浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度S0，%凍融劈裂強(qiáng)度比，%動(dòng)穩(wěn)定度，次低溫小梁彎曲應(yīng)變（-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橡膠瀝青混合料性能指標(biāo)匯總施工指導(dǎo)意見(jiàn)主要內(nèi)容：級(jí)配設(shè)計(jì)范圍材料配合比設(shè)計(jì)施工準(zhǔn)備施工（拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、接縫）質(zhì)量控制級(jí)配設(shè)計(jì)范圍AR-Sup的范圍和限制區(qū)與SUPERPAVE要求相同；AR-AC的范圍如右：方篩孔尺寸，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級(jí)配設(shè)計(jì)范圍方篩孔尺寸，mmAR-AC13加州斷級(jí)配13亞利桑那斷級(jí)配13美綠皮書(shū)國(guó)內(nèi)澳大利亞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材料普通瀝青——70#集料——玄武巖，石灰?guī)r橡膠粉—密度、含水量、灰分含量、篩分等填料——礦粉，斷級(jí)配中加水泥膠結(jié)料——橡膠瀝青：GTR+TOR

干法、濕法橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)粘度，180℃，Pa.s1.5～4.0針入度（25℃，100g，5s）（0.1mm），最小25軟化點(diǎn)（環(huán)球法）（℃），最小54彈性恢復(fù)，25℃,最小50配合比設(shè)計(jì)橡膠瀝青混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表5-11AR-Sup旋轉(zhuǎn)壓實(shí)體積性質(zhì)指標(biāo)瀝青混合料類(lèi)型壓實(shí)度（%）VMA（%）VFA（%）F/A*N初始N設(shè)計(jì)N最大Sup13≤8996≤98≥1465～750.6～1.2Sup20≤8996≤98≥1365～750.6～1.2*注：當(dāng)級(jí)配在禁區(qū)下方通過(guò)時(shí)，粉膠比可取值0.8～1.6。表5-12AR-Sup馬歇爾指標(biāo)表瀝青混合料類(lèi)型空隙率（%）穩(wěn)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馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)項(xiàng)目ARAC13技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ARAC20技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)次數(shù)（次）兩面各75次兩面各75次穩(wěn)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瀝青飽和度（%）70～8570～85礦料間隙率VMA（%）不小于19.018.0橡膠瀝青混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表5-14熱拌橡膠瀝青混凝土性能要求試驗(yàn)項(xiàng)目性能要求殘留穩(wěn)定度（%）不小于85凍融劈裂殘留強(qiáng)度比（%）不小于80動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）不小于3000彎曲破壞應(yīng)變（με）不小于2000配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)配合比：集料比例，最佳瀝青用量等生產(chǎn)配合比：熱料倉(cāng)進(jìn)料比例等生產(chǎn)配合比驗(yàn)證：試拌、試鋪，性能驗(yàn)證施工準(zhǔn)備施工機(jī)械與質(zhì)量檢測(cè)儀器拌合樓須配有熱儲(chǔ)料倉(cāng)不少于100T，用于悶料雙鋼輪壓路機(jī)、膠輪壓路機(jī)等做好面層下一層的檢查與清掃缺陷修復(fù)、粘層油、檢修設(shè)備等施工拌和：濕法橡膠瀝青要滿(mǎn)足泵送要求斷級(jí)配需加入1%水泥干法采用橡膠粉+TOR

溫度要求見(jiàn)下表混合料類(lèi)型瀝青加熱溫度礦料加熱溫度出料溫度混合料廢棄溫度干法160