橡膠瀝青的特性挺豐富課件

橡膠瀝青路面

主要結(jié)構類型與工程應用陳際江總經(jīng)理一 廢舊輪胎資源化我國公路交通的發(fā)展改革開放促進了經(jīng)濟的發(fā)展，我國經(jīng)濟實力有了很大的增強，2008年GDP位于世界第3位，外匯儲備達到1.95萬億美元，為世界上最多的國家。高速公路迅速發(fā)展，到2008年建成高速公路6.03萬公里, 一年中增加了6433公里。在長三角、珠三角以及渤海灣地區(qū)已基本形成四通八達的公路交通網(wǎng)。廢膠對環(huán)境造成污染過去曾采取焚燒輪胎，造成對環(huán)境的嚴重污染；以后又采取深埋處理，同樣造成對地下水等環(huán)境的污染。近年來有采用輪胎提煉汽油，無法避免對環(huán)境產(chǎn)生污染。我國橡膠資源相對短缺我國生膠資源相對短缺，但消費量很。2004年我國消費生膠420萬噸，其中60％用于輪胎生產(chǎn)。橡膠是戰(zhàn)略物資，我國生膠消耗量的70％依賴進口，每年幾乎超過120萬噸，合成膠60萬噸。預測2010年我國僅汽車工業(yè)需求橡膠達到71.6萬噸，到2020年將達到163萬噸。道路建設對橡膠材料的需求鋪筑改性瀝青路面需要消耗大量的熱塑性橡膠SBS材料，近年來全國每年使用改性瀝青達120萬噸，用于建設高速公路、城市道路、機場道面，消耗可觀的SBS聚合物材料。SBS聚合物是石油產(chǎn)品，為生產(chǎn)SBS聚合物一年消耗石油約20萬噸。我國橡膠瀝青的研究與應用在上世紀80年代初，同濟大學與江西公路局合作，采用30目膠粉，摻入勝利100號瀝青，在2-3級公路鋪筑橡膠薄層瀝青路面，到90年累計達400多公里，對改善當時公路行車條件起了積極作用。90年代后又與杭州市公路局、常州市政等單位合作，積極推廣橡膠瀝青的應用。90年代中期，PE、SBS改性瀝青的研發(fā)與廣泛應用，使橡膠瀝青的研究與應用被擱置起來。近十年來，人們進一步提高對環(huán)境保護和資源的循環(huán)利用的認識，積極開展橡膠瀝青的研究與應用，在全國形成了很大的反響。

廢膠資源化再利用，建設生態(tài)文明

積極開展研究，將廢舊輪胎作為資源進行再利用，生產(chǎn)橡膠瀝青，在很大程度上取代SBS改性瀝青，不僅減少了環(huán)境污染，減少資源消耗，而且符合循環(huán)經(jīng)濟，節(jié)能減排的要求，有利于建設生態(tài)文明?？梢哉f這為廢舊輪胎找到了最好的出路。

橡膠瀝青研究與應用產(chǎn)業(yè)化近年來我們還高興地看到，國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)橡膠瀝青產(chǎn)業(yè)化的專業(yè)性企業(yè)，如山東大山路橋工程有限公司、天津及江蘇等地廠家。這些專業(yè)化公司的出現(xiàn)，為橡膠瀝青的推廣應用起著積極的作用，具有重要的社會和經(jīng)濟意義。膠粉利用的方法濕法工藝（wet process)

（1）濕法是將磨細的膠粉按一定比例加入熱熔的瀝青中，在一定溫度下經(jīng)過充分攪拌成為橡膠瀝青,作為瀝青結(jié)合料使用。（2）橡膠粉對瀝青具有增粘和改性作用，在許多場合下可以替代常規(guī)改性瀝青。

橡膠瀝青的制備橡膠粉的粒度選擇（1）20目粒度粗，成本低，能保持橡膠的彈性，但易發(fā)生沉淀。（2）80目粒度細，易與瀝青相融合，不易發(fā)生沉淀，但橡膠顆粒彈性性質(zhì)較差；（3）40-60目，粒度適中，既能與瀝青較好的融合，又能保持一定的彈性性質(zhì)，也不易發(fā)生沉淀。

粒度對橡膠瀝青性質(zhì)的影響對不同粒度橡膠瀝青制備過程中粘度變化觀察，采用15目與100目粘度最低，30目與60目較高。

膠粉粒度的選擇根據(jù)橡膠瀝青的用途選擇不同粒度的膠粉。用于鋪筑橡膠瀝青薄膜（封層）、拌制開級配而又不用或少用礦粉的橡膠瀝青混合料，必須配制高劑量、高粘度橡膠瀝青，采用20-30目粗粒度膠粉。用于拌制間斷級配SMA混合料，使用較多礦粉，宜采用40-60目膠粉。用于鋪筑密級配橡膠瀝青混合料，宜使用80-100目精細膠粉。橡膠粉的劑量確定橡膠粉的劑量應根據(jù)用途、道路等級、基質(zhì)瀝青稠度等因素確定，其變化范圍為15％～30％（外摻），大致可分為：

(1)橡膠瀝青薄膜（封層），膠粉用量約為25％～30％

(2)開級配瀝青磨耗層，膠粉用量約為20％～25％

(3)間斷級配SMA路面，膠粉用量約為15％～20％

(4)開級配混合料應力吸收層，膠粉用量約為25％～30％

橡膠瀝青制備的溫度橡膠瀝青制備需要在較高溫度下進行，橡膠發(fā)生溶脹，并與瀝青發(fā)生一定化學反應。但試驗表明，溫度太高，不僅能源消耗大，而且橡膠發(fā)生裂解，使粘度降低，瀝青也易老化。制備溫度控制在175℃-180℃比較適宜。

橡膠瀝青的性質(zhì)橡膠瀝青的粘溫關系曲線橡膠瀝青的性能

目前橡膠瀝青應用的主要類型

就目前來說，橡膠瀝青主要適用于礦料間隙率（VMA)比較大的間斷級配混合料中，不適宜于密級配混合料。這是因為橡膠瀝青比較粘稠，粘附性好，集料表面瀝青膜比較厚，瀝青用量大反而影響其熱穩(wěn)性。目前主要有三種使用方式：1）AR-AC-13(斷級配橡膠瀝青混合料）2）AR-SMA-13（橡膠瀝青馬蹄脂碎石）3）AR-SAMI（橡膠瀝青應力吸收層)1）斷級配橡膠瀝青混凝土（AR-AC-13)目前主要借鑒美國亞利桑那州的做法（包括技術方法與標準），其特點是：1）使用較粗的橡膠粉（如20目）；2）粗集料含量高達70％（形成骨架）；3）少用或不用礦粉；4)橡膠瀝青用量為7.5-8.5％；5）空隙率4.5％～6.5％（形成密實結(jié)構）4）動穩(wěn)定度達3500次/mm。2）間斷級配SMA－13優(yōu)點：1）高溫穩(wěn)定性好；2）耐疲勞性能好；3）低溫抗裂性好；4）瀝青用量相對較少；5）可以不使用纖維，故成本相對較低。缺點：1）對集料要求較高；2）需要認真做好設計。適用范圍：1）高速公路、一級公路；2）城市干道；3）重交通道路3）橡膠瀝青碎石封層（應力吸收層）橡膠瀝青碎石封層是借鑒美國亞利桑那州經(jīng)驗，引進到我國的。其特點是：1）使用較粗的橡膠粉（20目）；2）膠粉含量高達25-30％（外摻）；3）橡膠瀝青制備溫度很高，約200℃左右；4）需要使用專門設備進行噴灑

3）橡膠瀝青碎石封層（應力吸收層）適用范圍：1）水泥混凝土路面改造時，鋪設在表面，作為應力吸收層，防止反射裂縫；2）高速公路半剛性基層的封層，增強抗反射裂縫的能力；3)用作混凝土橋面的防水粘結(jié)層；4）作為低等級道路的瀝青面層，相當于表面處治路面。四干法橡膠瀝青混合料組成結(jié)構與特性干法工藝的特點干法工藝（dry process)（1）干法是將橡膠顆粒直接加入拌缸，與集料混合，加工成瀝青混合料。（2）能大量消耗廢輪胎，但對瀝青沒有改性作用；（3）工藝簡單無需添加設備；（4）設計不當路面易松散，必須采取針對性設計。（5）干法主要用于鋪筑降噪瀝青路面；

干法工藝的基本思路使用橡膠顆粒的目的:1）消耗廢舊輪胎，解決廢輪胎處置；2）不要求對瀝青性能起改善作用；3）為改善路面某種功能，如提高瀝青路面的彈性與阻尼性質(zhì)，達到降低交通噪聲的目的。干法工藝基本思路:1) 橡膠顆粒宜粗不宜細，如采用1-3mm顆粒；2）摻量宜多不宜少，如2％～3％ ；3）橡膠顆粒作為集料空隙的填充料。干法橡膠瀝青路面結(jié)構干法橡膠瀝青路面的關鍵是要防止出現(xiàn)松散。干法工藝要取得成功的技術關鍵：（1）橡膠瀝青混合料形成骨架密實結(jié)構；（2）集料級配必須采用完全斷級配；（3）采用粘度較高的瀝青材料以形成較強的粘聚力；（4）橡膠顆粒最好加以預處理。設計的技術關鍵采用完全的斷級配，以留出一定的空間。結(jié)合料采用改性瀝青，或在瀝青中添加天然瀝青，以提高粘聚力。解決了干法橡膠瀝青混合料壓實困難，強度不高，成型后發(fā)生膨脹等問題。干法橡膠瀝青混合料的基本性質(zhì)干法橡膠瀝青混合料的力學性質(zhì)干法橡膠瀝青混合料的聲學特性五 橡膠瀝青的工程應用橡膠瀝青的生產(chǎn)橡膠瀝青路面施工，最重要的就是首先要加工橡膠瀝青，總體來說它與SBS改性瀝青生產(chǎn)有所不同。橡膠粉在瀝青中，需要在高溫條件下充分溶脹，并產(chǎn)生復雜的物理與化學反應，膠粉發(fā)生部分脫硫、降解，恢復一定生膠性質(zhì)，對瀝青起到改性作用。橡膠粉在溶脹過程中，體積發(fā)生膨脹。橡膠粉在瀝青中形成三維空間網(wǎng)絡結(jié)構，橡膠瀝青表現(xiàn)出高粘度、高彈性的特征性能。橡膠瀝青生產(chǎn)的設備為保證橡膠瀝青產(chǎn)品的質(zhì)量，橡膠瀝青最好采用專用的橡膠瀝青生產(chǎn)設備進行生產(chǎn)。橡膠瀝青制備的設備有一個逐步發(fā)展的過程。現(xiàn)在常人們借用生產(chǎn)SBS改性瀝青的設備進行加工，但發(fā)現(xiàn)并不完全適合，因此需要針對橡膠瀝青的特點研發(fā)專用的橡膠瀝青生產(chǎn)設備，這種情況在國外也是如此。國內(nèi)橡膠瀝青生產(chǎn)設備的發(fā)展近年來隨著國內(nèi)橡膠瀝青逐步得到推廣應用，國內(nèi)有的企業(yè)為了適應道路施工流動大的特點，在原有設備的基礎上，研究分析了橡膠瀝青的特點，結(jié)合我國國情，實現(xiàn)了橡膠瀝青生產(chǎn)設備的國產(chǎn)化。其中具有代表性的設備有山東大山路橋工程有限公司開發(fā)的膠粉改性瀝青加工設備。山東大山路橋工程有限公司設備山東大山路橋工程有限公司設備的特點1、全套液位、溫度和壓力控制元件，通過電腦自動調(diào)節(jié)瀝青泵轉(zhuǎn)速和改性劑進料速率，確保配比精確和不會溢罐，真正實現(xiàn)不間斷生產(chǎn)，即可生產(chǎn)膠粉瀝青亦可生產(chǎn)SBS改性瀝青。2、專有設計膠粉活化處理技術及裝置，對膠粉進行表面活化處理，顯著降低膠粉瀝青生產(chǎn)溫度（生產(chǎn)溫度≤185攝氏度），并充分考慮因添加膠粉導致的閃點及燃點降低引起的安全隱患。3、對膠粉進行除臭處理，對尾氣進行凈化處理，環(huán)保排放，實現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)。4、獨有的膠粉改性瀝青穩(wěn)定劑，有效解決儲存穩(wěn)定性，確保膠粉改性瀝青貯存穩(wěn)定性。5、與同濟大學技術合作，確保膠粉改性瀝青生產(chǎn)技術及應用技術的及時更新，提供最先進的技術支持，確保您在該行業(yè)的領先優(yōu)勢。6、只進行閥門切換，泵和磨連續(xù)運行，真正實現(xiàn)不間斷生產(chǎn)，有手動/自動一體和手動兩種控制模式。7、可據(jù)用戶需要加工定制，所有型號均預留有外接接口，可擴展其功能生產(chǎn)改性乳化瀝青及產(chǎn)量，既可固定式建廠生產(chǎn)也可移動式現(xiàn)場生產(chǎn)。8、指導安裝、操作，提供最優(yōu)化、最先進的生產(chǎn)工藝和配方。9、也可通過采用膠體磨，可提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)溫度、可以使用粗顆粒膠粉，增加膠粉瀝青儲存及運輸穩(wěn)定性。高速剪切膠體磨優(yōu)勢：1、內(nèi)齒結(jié)構，體積小，耗能低，產(chǎn)量20-30噸/小時的膠體磨電機僅55KW。2、進口定子和轉(zhuǎn)子核心部件，特殊轉(zhuǎn)子/定子系統(tǒng)為獨特研發(fā)材料，抗腐蝕抗磨耗，配有雙機械密封，耐高壓、高溫，保證壽命20萬噸以上。3、膠體磨開關和轉(zhuǎn)速采用變頻器控制，電流沖擊小，轉(zhuǎn)速可據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)整。4、膠體磨間隙可在0.1～5mm范圍內(nèi)調(diào)整。5、摒棄普通膠體磨多級過磨的傳統(tǒng)方式，具有高剪切性能的多級刀具設計，通過強烈擠壓、剪切和研磨聚合物顆粒，可使高達20%聚合物的瀝青一次性過磨成功，同時溶脹時間短。剪切研磨能力是普通膠體磨的10倍，大大縮短瀝青在高溫狀態(tài)下的停留時間，防止高溫老化，每小時節(jié)約電能約100KW。6、膠體磨幾乎可用于所有瀝青產(chǎn)品的改性生產(chǎn)，工作溫度150~210℃。橡膠瀝青的工程應用近幾年來橡膠瀝青已經(jīng)在許多工程得到應用，總體來說只要經(jīng)過認真設計、精心施工，利用橡膠瀝青是能夠修建成具有良好性能的瀝青路面。橡膠瀝青的工程應用橡膠瀝青工程應用

橡膠瀝青工程應用

橡膠瀝青工程應用

橡膠瀝青SMA路面橡膠瀝青SMA路面具有良好的紋理構造，不滲水