《橡膠瀝青路面技術(shù)》PPT課件

上傳人:san****019 文檔編號(hào):16082143 上傳時(shí)間:2020-09-18 格式:PPT 頁(yè)數(shù):52 大?。?8.76MB
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1、橡膠瀝青路面技術(shù) 應(yīng)用與發(fā)展,同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院 呂偉民 2011年5月,,一、 廢舊輪胎橡膠的資源化,,我國(guó)雖然“地大物博,資源豐富”,但是由于人口眾多,人均資源并不多。 在橡膠資源方面,我國(guó)天然橡膠資源相當(dāng)匱乏,僅海南、云南等省生產(chǎn)數(shù)量不多的天然橡膠。,,汽車交通的發(fā)展,需要生產(chǎn)大量的輪胎,因而消耗數(shù)量可觀的橡膠資源。 另一方面,我國(guó)每年產(chǎn)生大量的廢舊輪胎,2005年廢輪胎已達(dá)到1.25億條,約合324萬(wàn)噸; 2010年廢舊輪胎達(dá)到2億條,約合520萬(wàn)噸。,,橡膠是國(guó)家的戰(zhàn)略資源,實(shí)際上廢舊輪胎也是十分重要的資源。如何將廢舊輪胎橡膠加以利用就顯得具有重要的戰(zhàn)略意義。 研

2、究與實(shí)踐表明,利用輪胎橡膠修建瀝青路面,不僅能顯著提高路面的性能,而且能有效地延長(zhǎng)使用壽命。,,,二、橡膠瀝青路面主要結(jié)構(gòu)類型,,采用橡膠瀝青鋪筑什么樣的路面結(jié)構(gòu),經(jīng)歷了一個(gè)認(rèn)識(shí)實(shí)踐再認(rèn)識(shí)再實(shí)踐的過(guò)程。也就是說(shuō),橡膠瀝青路面經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展過(guò)程。 橡膠瀝青路面從開(kāi)始在低等級(jí)道路上鋪筑表面處治類路面,經(jīng)歷了逐漸進(jìn)步發(fā)展到高等級(jí)道路鋪筑瀝青路面的過(guò)程。,(1)密級(jí)配橡膠瀝青薄層 磨耗層的演變,在上世紀(jì)90年代初,當(dāng)時(shí)很多二級(jí)公路承擔(dān)著繁重的交通運(yùn)輸任務(wù),路面結(jié)構(gòu)類型主要是表面處治,或下貫上拌瀝青路面。 那時(shí)主要采用勝利100號(hào)瀝青,路面裂縫類病害較多,使用壽命一般僅兩年時(shí)間,養(yǎng)護(hù)工作量很大,因此

3、如何減少路面裂縫,延長(zhǎng)使用年限,就成為當(dāng)時(shí)研究的重要課題。,(1)密級(jí)配橡膠瀝青薄層 磨耗層的演變,在杭州通往蕭山的二級(jí)公路上鋪筑橡膠瀝青薄層磨耗層,目的是為了減少路面裂縫。 采用100號(hào)勝利瀝青,摻加30目輪胎膠粉,在170度溫度下拌制1小時(shí),制備成橡膠瀝青。 碎石級(jí)配按照LH-15,為連續(xù)密級(jí)配,橡膠瀝青用量約為6%, 拌和成橡膠瀝青混合料,鋪筑成厚度為2cm薄層磨耗層,(1)密級(jí)配橡膠瀝青薄層 磨耗層的演變,根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn),LH-15橡膠瀝青混合料的性能有了很大提高,主要表現(xiàn)為: 瀝青軟化點(diǎn)提高6 粘度提高1.5倍 混合料的勁度模量提高1倍 混合料的疲勞次數(shù)提高4-5倍

4、 雖然室內(nèi)試驗(yàn)性能有所提高,但是路面實(shí)際使用效果不夠顯著,裂縫仍難以避免。,(1)密級(jí)配橡膠瀝青薄層 磨耗層的演變,為了減少路面裂縫的出現(xiàn),又對(duì)橡膠瀝青混合料的組成進(jìn)行了調(diào)整,其中主要包括: (1)調(diào)整級(jí)配,增加粗集料,減少細(xì)料,實(shí)際上形成了間斷級(jí)配。 (2)增加橡膠瀝青用量,油石比從6%增加到7.2%。 使用結(jié)果表明,路面裂縫大為減少。,(1)密級(jí)配橡膠瀝青薄層 磨耗層的演變,調(diào)整的級(jí)配,調(diào)整后的級(jí)配,實(shí)際上成為很典型的間斷級(jí)配。通過(guò)級(jí)配調(diào)整,油石比增加,路面裂縫大為減少,路況明顯改善,使用壽命延長(zhǎng)一倍。 杭州蕭山區(qū)三年累計(jì)鋪筑面積達(dá)20多萬(wàn)平方米。,(2)間斷級(jí)配橡膠瀝

5、青路面,美國(guó)是橡膠瀝青應(yīng)用最早,也是最多的國(guó)家。他們經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)研究和實(shí)踐應(yīng)用得出結(jié)論:橡膠瀝青適宜于間斷級(jí)配混合料,而不適宜于密級(jí)配混合料。 采取間斷級(jí)配主要是獲得比較高的礦料間歇率(VMA),以容納較多的橡膠瀝青結(jié)合料。,(2)間斷級(jí)配橡膠瀝青路面,美國(guó)兩個(gè)州的間斷級(jí)配,級(jí)配基本上與SMA相似,但是礦粉用量很少或者不用,(2)間斷級(jí)配橡膠瀝青路面,國(guó)內(nèi)橡膠瀝青混合料間斷級(jí)配,,實(shí)際上細(xì)集料很少,主要是粗集料,這就是間斷級(jí)配的特征,(2)間斷級(jí)配橡膠瀝青路面,江蘇交院為了使混合料能容納更多的橡膠瀝青,以獲得更好的性能,采取將級(jí)配“更間斷”,實(shí)際上是進(jìn)一步減少細(xì)集料的用量,也就是表中的級(jí)配I

6、I。 采用級(jí)配II,橡膠瀝青用量達(dá)到近8.6%。他們認(rèn)為混合料的性能將得到進(jìn)一步提高。其中尤其對(duì)低溫性能、耐疲勞、耐老化性能有明顯提高。,(2)間斷級(jí)配橡膠瀝青路面,間斷級(jí)配橡膠瀝青混合料性能,(2)間斷級(jí)配橡膠瀝青路面,江蘇常州綠楊路改造工程 ,使用三年后看起來(lái)仍然象新建路面一樣,老成渝路改造成景觀道路 路況非常好,(3)橡膠瀝青SMA路面,十幾年前SMA路面技術(shù)傳入我國(guó),它以優(yōu)良的抗車轍性能,良好的抗裂性,耐老化以及低噪聲等性能,收到人們的歡迎。現(xiàn)在已在許多高速公路、城市干道得到廣泛應(yīng)用。 SMA路面也是間斷級(jí)配,但它的礦粉用量很大,一般為10%左右。,(3)橡膠瀝青SMA路面,由于使用比

7、較多的礦粉,如是高劑量膠粉的橡膠瀝青,則所形成的馬蹄脂過(guò)于粘稠,以致難以拌和與壓實(shí),為此橡膠瀝青的膠粉劑量需要適當(dāng)降低。 研究表明,配制橡膠瀝青中膠粉劑量15%已經(jīng)滿足要求。 在很多情況下,不需要添加纖維作穩(wěn)定劑,因而比采用SBS改性瀝青更為經(jīng)濟(jì)。,(3)橡膠瀝青SMA路面,AR-SMA與AR-AC相比較: 都是間斷級(jí)配,但AR-SMA使用較多的礦粉; 橡膠瀝青SMA混合料的油石比約為6.5%,相對(duì)間斷級(jí)配的AR-AC 混合料油石比低得多,因而成本明顯降低。 兩者的抗車轍能力、抗滑性基本差不多,但是AR-AC油石比較高,其低溫抗裂性、耐久性要優(yōu)于AR-SMA。,(3)橡膠瀝青SMA路面,橡膠瀝

8、青SMA的主要性能,(3)橡膠瀝青SMA路面,顯然,采用橡膠瀝青鋪筑SMA路面完全可以獲得非常好的性能,因而橡膠瀝青完全可以取代SBS改性瀝青。 同時(shí)采用橡膠瀝青在某些情況下可以不用纖維,因?yàn)樵诮?jīng)濟(jì)上比采用SBS改性瀝青具有更大的優(yōu)勢(shì)。 從經(jīng)濟(jì)和性能出發(fā),值得積極推廣應(yīng)用AR-SMA路面。,(3)橡膠瀝青SMA路面,北京首都機(jī)場(chǎng)南線高速公路長(zhǎng)18.2km鋪筑橡膠瀝青SMA 路面。 上海浦東新區(qū)高科東路也鋪筑過(guò)一段橡膠瀝青SMA路面,至今使用情況良好。,橡膠瀝青SMA路面施工攤鋪時(shí)的情景,(4)干法橡膠瀝青路面,采取干法鋪裝橡膠瀝青路面主要有 以下目的: 減少制備橡膠瀝青的麻煩 簡(jiǎn)化施工工藝

9、 大量消耗廢舊橡膠 增大混合料阻尼,以降低噪聲,(4)干法橡膠瀝青路面,當(dāng)膠粉用量較大時(shí),所鋪路面容易出現(xiàn)松散而破壞,使用壽命不及濕法路面。 采取解決的措施主要有: 減少膠粉用量(不可?。? 采用較細(xì)的膠粉(不可?。? 使用較粘稠的瀝青(可?。? 采用間斷級(jí)配(可?。?(4)干法橡膠瀝青路面,為了降低城市道路交通噪聲,我們采用SMA間斷級(jí)配,在混合料中添加1-3mm粒徑橡膠顆粒,劑量分別采用混合料的1%、2%和3%進(jìn)行試驗(yàn),以提高路面的阻尼,達(dá)到降噪的目的。,,級(jí)配曲線,(4)干法橡膠瀝青路面,不同橡膠顆粒劑量混合料性能,(4)干法橡膠瀝青路面,先后在上海青浦、南匯以及浦東新區(qū)晨陽(yáng)路等多

10、條路段上鋪筑應(yīng)用。 經(jīng)測(cè)試可降低輪胎/路面噪聲約3-4dB。,,,三、橡膠瀝青路面新技術(shù),(1)維他連接劑,為了提高橡膠瀝青的性能,改善可操作性,德國(guó)研發(fā)了辛烯聚合物橡膠維他連接劑(VESTENAMER),又簡(jiǎn)稱TOR反應(yīng)劑。 據(jù)介紹TOR能夠 起到交聯(lián)作用, 增強(qiáng)瀝青的粘附性。,(1)維他連接劑,美國(guó)首先試用維他連接劑TOR,以后其他國(guó)家也開(kāi)始應(yīng)用。據(jù)說(shuō)現(xiàn)在已有150個(gè)工程中應(yīng)用。 美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)、克里門生大學(xué)等機(jī)構(gòu)觀察認(rèn)為,這些路段使用狀況良好。 近幾年在我國(guó)也有工程開(kāi)始應(yīng)用,如石太高速公路改造工程。,(1)維他連接劑,研究表明,使用維他連接劑主要有以下優(yōu)點(diǎn): 1)能夠使橡膠瀝青的

11、高溫與低溫性能得到改善; 2)可以降低橡膠瀝青的制備溫度,提高和易性,以便于施工; 3)減少煙霧和橡膠氣味,有利于城市道路使用;,(1)維他連接劑,4)適用于多種類型的瀝青路面,如SMA路面、開(kāi)級(jí)配路面,并且不再需要使用纖維; 5)適用于排水性路面; 6)對(duì)再生瀝青路面也非常適合。,(1)維他連接劑,,橡膠瀝青粘度隨反應(yīng)時(shí)間而增加,到60分鐘趨于平緩。 到90分鐘反應(yīng)完成。,,,復(fù)數(shù)模量隨儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。 添加TOR反應(yīng)劑的橡膠瀝青降低較少,表明它具有較好的穩(wěn)定性,有利于長(zhǎng)距離運(yùn)輸。,剪切復(fù)數(shù)模量隨儲(chǔ)存時(shí)間的變化,(1)維他連接劑,采用干法工藝,添 加適量的TOR,與 濕法相比較,其

12、動(dòng) 穩(wěn)定度可得到明顯 的提高。 但是干法簡(jiǎn)化了工 藝, 因而有其可 取之處。,(1)維他連接劑,2007年夏,美國(guó)喬治亞州在橡膠粉中添加TOR,然后加入拌缸拌和成 橡膠瀝青混合料,攤鋪瀝青路面,,添加TOR后,使施工溫度降低,從而減少了橡膠的氣味,使得在城市中也可以鋪筑橡膠瀝青路面。 由于施工溫度的降低,有利于節(jié)省燃料,減少排放。 即使在較低的氣溫下也有可能鋪筑橡膠瀝青路面。,(2)橡膠瀝青溫拌技術(shù),由于橡膠瀝青比較粘,施工溫度比較高,通常拌和溫度為180以上,因而煙霧、氣味比較重,污染環(huán)境。 橡膠瀝青混合料溫度高,在環(huán)境溫度下降溫速度快,不利于施工壓實(shí)。,橡膠瀝青混合料要求高溫的施工條件,限

13、制了它的應(yīng)用,尤其在城鎮(zhèn)道路中的應(yīng)用。,(2)橡膠瀝青溫拌技術(shù),試驗(yàn)研究表明,近年研究開(kāi)發(fā)的各種溫拌技術(shù)都適用于橡膠瀝青。就目前實(shí)踐的結(jié)果顯示,不同溫拌技術(shù)其降低的溫度大體如下: 有機(jī)添加劑技術(shù)(Sasobit) 降溫 20 添加沸石技術(shù) 降溫20 表面活性技術(shù) 降溫40,(2)橡膠瀝青溫拌技術(shù),室內(nèi)的試驗(yàn)研究表明,在橡膠瀝青中添加溫拌劑,對(duì)其性能一般沒(méi)有負(fù)面影響,相反有利于提高某些性能,如: 有利于降低橡膠瀝青溫度敏感性。 提高橡膠瀝青的高溫穩(wěn)定性。 低溫延度沒(méi)有明顯影響。,(2)橡膠瀝青溫拌技術(shù),溫度測(cè)試,拌和出料,施工現(xiàn)場(chǎng),(2)橡膠瀝青溫拌技術(shù),2009年6月上海市編寫了溫拌瀝青混合料

14、施工技術(shù)指南,其中關(guān)于橡膠瀝青施工溫度: 施工環(huán)境溫度 10 礦料加熱溫度 130135 橡膠瀝青加熱溫度 170190 混合料出料溫度 130150 溫拌界定溫度 155 混合料攤鋪溫度 125 混合料初壓溫度 120,(3)橡膠瀝青穩(wěn)定化技術(shù),橡膠瀝青中的膠粉與瀝青是兩相混合物,長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存時(shí)會(huì)引起相的分離,膠粉發(fā)生沉淀,尤其當(dāng)采用較粗膠粉時(shí)。 近年來(lái)人們對(duì)于如何提高橡膠瀝青的穩(wěn)定性開(kāi)展了大量研究,提出了許多解決的措施,其中有物理方法,也有化學(xué)方法。 其基本原理是提高膠粉與瀝青的相容性,增大橡膠瀝青的界面層。,(3)橡膠瀝青穩(wěn)定化技術(shù),提高

15、橡膠瀝青的穩(wěn)定性主要技術(shù)途徑有: 1)膠粉脫硫活化 物理降解法:微波或超聲波處理 化學(xué)降解發(fā):添加活化劑,如420(多苯酚 二硫化物,烷基苯磺酸等 2)膠粉表面化學(xué)改性 機(jī)械力學(xué)改性、聚合物涂層改性、核殼改 性、接枝改性、磺化改性等,(3)橡膠瀝青穩(wěn)定化技術(shù),3)橡膠瀝青反應(yīng)性改性 在橡膠瀝青中加入馬來(lái)酸亞胺、交聯(lián)劑 4)改進(jìn)處理工藝 密煉機(jī)處理、擠出造粒處理,使得膠粉 活化降解 5)等密度法 通過(guò)在橡膠瀝青中加入添加劑,如SBS、PE 等材料,達(dá)到改善性能,提高儲(chǔ)存性的目的。,(3)橡膠瀝青穩(wěn)定化技術(shù),應(yīng)當(dāng)指出,雖然橡膠瀝青采取穩(wěn)定技術(shù)能夠提

16、高其儲(chǔ)存穩(wěn)定性,但是畢竟增加了工藝和成本,也只適合在某些要求下應(yīng)用。 如果橡膠瀝青采取現(xiàn)場(chǎng)加工,則可以簡(jiǎn)化工藝,降低成本,只要適時(shí)地加以攪拌,可以解決橡膠瀝青出現(xiàn)沉淀的問(wèn)題。因此現(xiàn)場(chǎng)加工也仍然是主要的加工技術(shù)。,(4)塑化橡膠瀝青技術(shù),塑化橡膠是將輪胎膠粉在高溫條件下,添加橡膠軟化劑,使橡膠分子鏈C鍵和S鍵打開(kāi),橡膠得以恢復(fù)一定可塑性,能夠替代部分橡膠使用。 將這種塑化了的橡膠再?gòu)?fù)合其他添加劑,經(jīng)螺桿機(jī)擠壓混合,然后造粒成顆粒狀產(chǎn)品,成為一種塑化橡膠改性劑。 將這種顆粒狀塑化橡膠改性劑直接投入生產(chǎn)瀝青混合料的拌缸中拌和,就可以生產(chǎn)出橡膠瀝青混合料。,(4)塑化橡膠瀝青技術(shù),目前已經(jīng)有商家利用塑化橡膠瀝青技術(shù)生產(chǎn)出橡膠顆粒供應(yīng)市場(chǎng),并在路面工程中試驗(yàn)應(yīng)用,初步觀測(cè)顯示出較好的使用效果。 塑化橡膠顆粒的使用,簡(jiǎn)化了橡膠瀝青生產(chǎn)的工藝而且,不存在儲(chǔ)存等問(wèn)題,方便用戶使用,尤其適合道路養(yǎng)護(hù)部門使用。,,塑化橡膠顆粒,結(jié) 束 語(yǔ),近年來(lái)橡膠瀝青已經(jīng)得到廣泛的研究和應(yīng)用,在這過(guò)程中橡膠瀝青路面技術(shù)得到很大的發(fā)展。 我們相信今后橡膠瀝青路面技術(shù)必將為我國(guó)道路建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。,謝謝大家,謝謝大家,

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