橡膠瀝青路面主要結(jié)構(gòu)類型與工程應(yīng)用

橡膠瀝青路面

主要結(jié)構(gòu)類型與工程應(yīng)用山東大山路橋工程有限公司陳際江總經(jīng)理一 廢舊輪胎資源化我國(guó)公路交通的發(fā)展改革開放促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力有了很大的增強(qiáng)，2008年GDP位于世界第3位，外匯儲(chǔ)備達(dá)到1.95萬(wàn)億美元，為世界上最多的國(guó)家。高速公路迅速發(fā)展，到2008年建成高速公路6.03萬(wàn)公里, 一年中增加了6433公里。在長(zhǎng)三角、珠三角以及渤海灣地區(qū)已基本形成四通八達(dá)的公路交通網(wǎng)。廢舊輪胎對(duì)環(huán)境的污染道路交通事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)汽車保有量大幅增加，2009年3月達(dá)6689.8萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到2010年將達(dá)到7167萬(wàn)輛。2006年廢輪胎已達(dá)到1.4億條，約合360萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)2010年將達(dá)到2億條，約合520萬(wàn)噸。大量的廢輪胎堆積造成環(huán)境污染。

廢膠對(duì)環(huán)境造成污染過(guò)去曾采取焚燒輪胎，造成對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染；以后又采取深埋處理，同樣造成對(duì)地下水等環(huán)境的污染。近年來(lái)有采用輪胎提煉汽油，無(wú)法避免對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。我國(guó)橡膠資源相對(duì)短缺我國(guó)生膠資源相對(duì)短缺，但消費(fèi)量很。2004年我國(guó)消費(fèi)生膠420萬(wàn)噸，其中60％用于輪胎生產(chǎn)。橡膠是戰(zhàn)略物資，我國(guó)生膠消耗量的70％依賴進(jìn)口，每年幾乎超過(guò)120萬(wàn)噸，合成膠60萬(wàn)噸。預(yù)測(cè)2010年我國(guó)僅汽車工業(yè)需求橡膠達(dá)到71.6萬(wàn)噸，到2020年將達(dá)到163萬(wàn)噸。道路建設(shè)對(duì)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(lái)全國(guó)每年使用改性瀝青達(dá)120萬(wàn)噸，用于建設(shè)高速公路、城市道路、機(jī)場(chǎng)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(wàn)噸。廢輪胎橡膠資源化利用利用磨細(xì)輪胎粉修筑瀝青路面，在上世紀(jì)五六十年代許多國(guó)家已經(jīng)開始研究與應(yīng)用。美國(guó)的亞利桑那州、喬治亞州、佛羅利達(dá)州將磨細(xì)膠粉配制成橡膠瀝青，鋪筑應(yīng)力吸收層，或鋪筑橡膠瀝青路面。南非、英國(guó)等國(guó)家也有橡膠瀝青應(yīng)用的報(bào)道。我國(guó)橡膠瀝青的研究與應(yīng)用在上世紀(jì)80年代初，同濟(jì)大學(xué)與江西公路局合作，采用30目膠粉，摻入勝利100號(hào)瀝青，在2-3級(jí)公路鋪筑橡膠薄層瀝青路面，到90年累計(jì)達(dá)400多公里，對(duì)改善當(dāng)時(shí)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(yīng)用。90年代中期，PE、SBS改性瀝青的研發(fā)與廣泛應(yīng)用，使橡膠瀝青的研究與應(yīng)用被擱置起來(lái)。近十年來(lái)，人們進(jìn)一步提高對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源的循環(huán)利用的認(rèn)識(shí)，積極開展橡膠瀝青的研究與應(yīng)用，在全國(guó)形成了很大的反響。

廢膠資源化再利用，建設(shè)生態(tài)文明

積極開展研究，將廢舊輪胎作為資源進(jìn)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(jì)，節(jié)能減排的要求，有利于建設(shè)生態(tài)文明?？梢哉f(shuō)這為廢舊輪胎找到了最好的出路。

橡膠瀝青青研究與與應(yīng)用產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化近年來(lái)我我們還高高興地看看到，國(guó)國(guó)內(nèi)已經(jīng)經(jīng)出現(xiàn)橡橡膠瀝瀝青產(chǎn)業(yè)業(yè)化的專專業(yè)性企企業(yè)，如如山東大大山路橋橋工程有有限公司司、天津津及江蘇蘇等地廠廠家。這些專業(yè)業(yè)化公司司的出現(xiàn)現(xiàn)，為橡橡膠瀝青青的推廣廣應(yīng)用用起著積積極的作作用，具具有重要要的社會(huì)會(huì)和經(jīng)濟(jì)濟(jì)意義義。二 橡膠膠瀝青的的主要特特性膠粉利用用的方法法濕法工藝藝（wetprocess)（1）濕法是是將磨細(xì)細(xì)的膠粉粉按一定定比例加加入熱熔熔的瀝青青中，，在一定定溫度下下經(jīng)過(guò)充充分?jǐn)嚢璋璩蔀橄鹣鹉z瀝瀝青,作為瀝青青結(jié)合料料使用。。（2）橡膠粉粉對(duì)瀝青青具有增增粘和改改性作用用，在許許多場(chǎng)場(chǎng)合下可可以替代代常規(guī)改改性瀝青青。橡膠瀝青青的制備備橡膠粉的的粒度選選擇（1）20目粒度粗，，成本低低，能保保持橡膠膠的彈性性，但易易發(fā)生沉沉淀。（2）80目粒度細(xì)，，易與瀝瀝青相融融合，不不易發(fā)生生沉淀，，但橡膠膠顆粒粒彈性性性質(zhì)較差差；（3）40-60目，粒度度適中，，既能與與瀝青較較好的融融合，又又能保保持一定定的彈性性性質(zhì)，，也不易易發(fā)生沉沉淀。粒度對(duì)橡橡膠瀝青青性質(zhì)的的影響對(duì)不同粒粒度橡膠膠瀝青制制備過(guò)程程中粘度度變化觀觀察，采采用15目與100目粘度最最低，30目與60目較高。。橡膠瀝青青粘度與與膠粉粒粒度的關(guān)關(guān)系膠粉粒度度的選擇擇根據(jù)橡膠膠瀝青的的用途選選擇不同同粒度的的膠粉。。用于鋪筑筑橡膠瀝瀝青薄膜膜（封層層）、拌拌制開級(jí)級(jí)配而又又不用或或少用用礦粉的的橡膠瀝瀝青混合合料，必必須配制制高劑量量、高粘粘度橡橡膠瀝青青，采用用20-30目粗粒度度膠粉。。用于拌制制間斷級(jí)級(jí)配SMA混合料，，使用較較多礦粉粉，宜采采用40-60目膠粉。。用于鋪筑筑密級(jí)配配橡膠瀝瀝青混合合料，宜宜使用80-100目精細(xì)膠膠粉。。橡膠粉的的劑量確定橡膠膠粉的劑劑量應(yīng)根根據(jù)用途途、道路路等級(jí)、、基質(zhì)瀝瀝青稠度度等因因素確定定，其變變化范圍圍為15％～30％（外摻摻），大大致可分分為：：(1)橡膠瀝青青薄膜（（封層）），膠粉粉用量約約為25％～30％(2)開級(jí)配瀝瀝青磨耗耗層，膠膠粉用量量約為20％～25％(3)間斷級(jí)配配SMA路面，膠膠粉用量量約為15％～20％(4)開級(jí)配混混合料應(yīng)應(yīng)力吸收收層，膠膠粉用量量約為25％～30％橡膠瀝青青制備的的溫度橡膠瀝青青制備需需要在較較高溫度度下進(jìn)行行，橡膠膠發(fā)生溶溶脹，，并與瀝瀝青發(fā)生生一定化化學(xué)反反應(yīng)。但但試驗(yàn)表表明，溫溫度太高高，不不僅能源源消耗大大，而且且橡膠膠發(fā)生裂裂解，使使粘度降降低，，瀝青也也易老化化。制備溫度度控制在在175℃℃-180℃比較適宜宜。橡膠瀝青青攪拌時(shí)時(shí)間橡膠瀝青青在制備備過(guò)程中，適宜宜的攪拌拌時(shí)間為為60-80min。時(shí)間再再長(zhǎng)則粘粘度反而而下降降，這主主要是由由于橡膠膠發(fā)生生了裂解解。橡膠瀝青青制備一一般無(wú)需需使用膠膠體磨研研磨。橡膠瀝青青的性質(zhì)質(zhì)橡膠瀝青青的粘溫溫關(guān)系曲曲線橡膠瀝青青的性能能三 橡膠膠瀝青路路面的主主要結(jié)構(gòu)構(gòu)類型目前橡膠膠瀝青應(yīng)應(yīng)用的主主要類型型就目前來(lái)來(lái)說(shuō)，橡橡膠瀝青青主要適適用于礦礦料間隙隙率（VMA)比較大的的間斷級(jí)級(jí)配混合合料中，，不適宜宜于密級(jí)級(jí)配混合合料。這這是因因?yàn)橄鹉z膠瀝青比比較粘稠稠，粘附附性好，，集料表表面瀝青青膜比比較厚，，瀝青用用量大大反而影影響其熱熱穩(wěn)性。。目前主要要有三種種使用方方式：1）AR-AC-13(斷級(jí)配橡橡膠瀝青青混合料料）2）AR-SMA-13（橡膠瀝瀝青馬蹄蹄脂碎石石）3）AR-SAMI（橡膠瀝瀝青應(yīng)力力吸收層層)1）斷級(jí)配配橡膠瀝瀝青混凝凝土（AR-AC-13)目前主要要借鑒美美國(guó)亞利利桑那州州的做法法（包括括技術(shù)方方法與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)）），其特特點(diǎn)是：：1）使用較較粗的橡橡膠粉（（如20目）；2）粗集料料含量高高達(dá)70％（形成成骨架））；3）少用或或不用礦礦粉；4)橡膠瀝青青用量為為7.5-8.5％；5）空隙率率4.5％～6.5％（形形成密實(shí)實(shí)結(jié)構(gòu)））4）動(dòng)穩(wěn)定定度達(dá)3500次/mm。1）斷級(jí)配配橡膠瀝瀝青混凝凝土（AR-AC-13)優(yōu)點(diǎn)：1）粗料比比例高，，路面粗粗糙，抗抗滑性好好；2）使用較較粗膠膠粉，膠膠粉成本本低；3）橡膠瀝瀝青用量量高，低低溫抗裂裂性和和耐疲勞勞性能好好。缺點(diǎn)：1）不用或或少用礦礦粉，而而VMA大，依靠靠橡膠瀝瀝青結(jié)合合料填填充空隙隙，致使使結(jié)合料料用量高高，影響響高溫穩(wěn)穩(wěn)定性，，也使使成本提提高；2）橡膠粉粉摻量高高，瀝青青粘度大大，拌和和攤鋪鋪比較困困難。適用范圍圍：1）城市快快速干道道；2）機(jī)場(chǎng)高高速公路路；3）中輕交交通道道路；4）一級(jí)以以下公路路。2）間斷級(jí)級(jí)配SMA－13我國(guó)各地地已具備備采用SBS改性瀝青青鋪筑SMA路面的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，可可以應(yīng)應(yīng)用橡膠膠瀝青取取代SBS改性瀝青青，達(dá)到到降低成成本的目目的。。其主要要特點(diǎn)：：1）使用相相對(duì)較細(xì)細(xì)的橡膠膠粉（40-60目）2）粗集料料用量達(dá)達(dá)70％；3）必須使使用礦粉粉，用量量約為10％左右；；4）橡膠瀝瀝青用量量約比常常規(guī)多0.5％左右；；5）形成骨骨架密實(shí)實(shí)結(jié)構(gòu)，，路用性性能優(yōu)良良。2）間斷級(jí)級(jí)配SMA－13優(yōu)點(diǎn)：1）高溫穩(wěn)穩(wěn)定性好好；2）耐疲勞勞性能好好；3）低溫抗抗裂性好好；4）瀝青用用量相對(duì)對(duì)較少；；5）可以不不使用纖纖維，故故成本相相對(duì)較低低。缺點(diǎn)：1）對(duì)集料料要求較較高；2）需要認(rèn)認(rèn)真做好好設(shè)計(jì)。。適用范圍圍：1）高速公公路、一一級(jí)公路路；2）城市干干道；3）重交通通道路3）橡膠瀝瀝青碎石石封層（（應(yīng)力吸吸收層））橡膠瀝青青碎石封封層是借借鑒美國(guó)國(guó)亞利桑桑那州經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，引引進(jìn)到到我國(guó)的的。其特特點(diǎn)是：：1）使用較較粗的橡橡膠粉（（20目）；2）膠粉含含量高達(dá)達(dá)25-30％（外摻摻）；3）橡膠瀝瀝青制備備溫度很很高，約約200℃℃左右；4）需要使使用專門門設(shè)備進(jìn)進(jìn)行噴灑灑3）橡膠瀝瀝青碎石石封層（（應(yīng)力吸吸收層））適用范圍圍：1）水泥混混凝土路路面改造造時(shí)，鋪鋪設(shè)在表表面，作作為應(yīng)應(yīng)力吸收收層，防防止反射射裂縫；；2）高速公公路半剛剛性基層層的封層層，增強(qiáng)強(qiáng)抗反射射裂縫縫的能力力；3)用作混凝凝土橋面面的防水水粘結(jié)層層；4）作為低低等級(jí)道道路的瀝瀝青面層層，相當(dāng)當(dāng)于表面面處治治路面。。四干干法橡膠膠瀝青混混合料組成結(jié)構(gòu)構(gòu)與特性性干法工藝藝的特點(diǎn)點(diǎn)干法工藝藝（dryprocess)（1）干法是是將橡膠膠顆粒直直接加入入拌缸，，與集料料混合，，加工工成瀝青青混合料料。（2）能大量量消耗廢廢輪胎，，但對(duì)瀝瀝青沒(méi)有有改性作作用；（3）工藝簡(jiǎn)簡(jiǎn)單無(wú)需需添加設(shè)設(shè)備；（4）設(shè)計(jì)不不當(dāng)路面面易松散散，必須須采取針針對(duì)性設(shè)設(shè)計(jì)。（5）干法主主要用于于鋪筑降降噪瀝青青路面；；干法工藝藝的基本本思路使用橡膠膠顆粒的的目的:1）消耗廢廢舊輪胎胎，解決決廢輪胎胎處置；；2）不要求求對(duì)瀝青青性能起起改善作作用；3）為改善善路面某某種功能能，如提提高瀝青青路面的的彈性與與阻尼尼性質(zhì)，，達(dá)到降降低交通通噪聲的的目的。。干法工藝藝基本思思路:1)橡膠顆粒粒宜粗不不宜細(xì)，，如采用用1-3mm顆粒；2）摻量宜宜多不宜宜少，如如2％～3％ ；3）橡膠顆顆粒作為為集料空空隙的填填充料。。干法橡膠膠瀝青路路面結(jié)構(gòu)構(gòu)干法橡膠膠瀝青路路面的關(guān)關(guān)鍵是要要防止出出現(xiàn)松散散。干法工藝藝要取得得成功的的技術(shù)關(guān)關(guān)鍵：（1）橡膠瀝青混混合料形成骨骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)；（2）集料級(jí)配必必須采用完全全斷級(jí)配；（3）采用粘度較較高的瀝青材材料以形成較較強(qiáng)的粘聚力力；（4）橡膠顆粒最最好加以預(yù)處處理。設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)關(guān)鍵采用完全的斷斷級(jí)配，以留留出一定的空空間。結(jié)合料采用改改性瀝青，或或在瀝青中添添加天然瀝青青，以提高高粘聚力。解決了干法橡橡膠瀝青混合合料壓實(shí)困困難，強(qiáng)度不不高，成型后后發(fā)生膨脹等等問(wèn)題。干法橡膠瀝青青混合料的基基本性質(zhì)干法橡膠瀝青青混合料的力力學(xué)性質(zhì)干法橡膠瀝青青混合料的聲聲學(xué)特性五 橡膠瀝青青的工程應(yīng)用用橡膠瀝青的生生產(chǎn)橡膠瀝青路面面施工，最重重要的就是首首先要加工橡橡膠瀝青，，總體來(lái)說(shuō)它它與SBS改性瀝青生產(chǎn)產(chǎn)有所不同。。橡膠粉在瀝青青中，需要在在高溫條件下下充分溶脹，，并產(chǎn)生復(fù)復(fù)雜的物理與與化學(xué)反應(yīng)，，膠粉發(fā)生部部分脫硫、降降解，恢復(fù)復(fù)一定生膠性性質(zhì)，對(duì)瀝青青起到改性作作用。橡膠粉在溶脹脹過(guò)程中，體體積發(fā)生膨脹脹。橡膠粉在瀝青青中形成三維維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)，橡膠瀝瀝青表現(xiàn)出出高粘度、高高彈性的特征征性能。橡膠瀝青生產(chǎn)產(chǎn)的設(shè)備為保證橡膠瀝瀝青產(chǎn)品的質(zhì)質(zhì)量，橡膠瀝瀝青最好采用用專用的橡橡膠瀝青生產(chǎn)產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生生產(chǎn)。橡膠瀝青制備備的設(shè)備有一一個(gè)逐步發(fā)展展的過(guò)程。現(xiàn)現(xiàn)在常人們們借用生產(chǎn)SBS改性瀝青的設(shè)設(shè)備進(jìn)行加加工，但發(fā)現(xiàn)現(xiàn)并不完全適適合，因此需需要針對(duì)橡膠膠瀝青的特特點(diǎn)研發(fā)專用用的橡膠瀝青青生產(chǎn)設(shè)備，，這種情況況在國(guó)外也是是如此。國(guó)內(nèi)橡膠瀝青青生產(chǎn)設(shè)備的的發(fā)展近年來(lái)隨著國(guó)國(guó)內(nèi)橡膠瀝青青逐步得到推推廣應(yīng)用，國(guó)國(guó)內(nèi)有的企業(yè)業(yè)為了適應(yīng)道道路施工流動(dòng)動(dòng)大的特點(diǎn)，，在原有設(shè)備備的基礎(chǔ)上，，研究分析了了橡膠瀝青的的特點(diǎn)，結(jié)合合我國(guó)國(guó)情，，實(shí)現(xiàn)了橡膠膠瀝青生產(chǎn)設(shè)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化化。其中具有代表表性的設(shè)備有有山東大山路路橋工程有限限公司開發(fā)的的膠粉改性瀝瀝青加工設(shè)備備。山東大山路橋橋工程有限公公司設(shè)備山東大山路橋橋工程有限公公司設(shè)備的特特點(diǎn)1、全套液位位、溫度和壓壓力控制元件件，通過(guò)電腦腦自動(dòng)調(diào)節(jié)瀝瀝青泵轉(zhuǎn)速和和改性劑進(jìn)料料速率，確保保配比精確和和不會(huì)溢罐，，真正實(shí)現(xiàn)不不間斷生產(chǎn)，，即可生產(chǎn)膠膠粉瀝青亦可可生產(chǎn)SBS改性瀝青。2、專有設(shè)計(jì)膠膠粉活化處理理技術(shù)及裝置置，對(duì)膠粉進(jìn)進(jìn)行表面活化化處理，顯著著降低膠粉瀝瀝青生產(chǎn)溫度度（生產(chǎn)溫度度≤185攝氏度），并并充分考慮因因添加膠粉導(dǎo)導(dǎo)致的閃點(diǎn)及及燃點(diǎn)降低引引起的安全隱隱患。3、對(duì)膠粉進(jìn)行行除臭處理，，對(duì)尾氣進(jìn)行行凈化處理，，環(huán)保排放，，實(shí)現(xiàn)環(huán)保生生產(chǎn)。4、獨(dú)有的膠膠粉改性瀝青青穩(wěn)定劑，有有效解決儲(chǔ)存存穩(wěn)定性，確確保膠粉改性性瀝青貯存穩(wěn)穩(wěn)定性。5、與同濟(jì)大學(xué)學(xué)技術(shù)合作，，確保膠粉改改性瀝青生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用用技術(shù)的及時(shí)時(shí)更新，提供供最先進(jìn)的技技術(shù)支持，確確保您在該行行業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)優(yōu)勢(shì)。6、只進(jìn)行閥門門切換，泵和和磨連續(xù)運(yùn)行行，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)不間斷生產(chǎn)產(chǎn)，有手動(dòng)/自動(dòng)一體和手手動(dòng)兩種控制制模式。7、可據(jù)用戶需需要加工定制制，所有型號(hào)號(hào)均預(yù)留有外外接接口，可可擴(kuò)展其功能能生產(chǎn)改性乳乳化瀝青及產(chǎn)產(chǎn)量，既可固固定式建廠生生產(chǎn)也可移動(dòng)動(dòng)式現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)產(chǎn)。8、指導(dǎo)安裝、、操作，提供供最優(yōu)化、最最先進(jìn)的生產(chǎn)產(chǎn)工藝和配方方。9、也可通過(guò)采采用膠體磨，，可提高生產(chǎn)產(chǎn)效率、降低低生產(chǎn)溫度、、可以使用粗粗顆粒膠粉，，增加膠粉瀝瀝青儲(chǔ)存及運(yùn)運(yùn)輸穩(wěn)定性。。高速剪切膠體體磨優(yōu)勢(shì)：1、內(nèi)齒結(jié)構(gòu)，，體積小，耗耗能低，產(chǎn)量量20-30噸/小時(shí)的膠體磨磨電機(jī)僅55KW。2、進(jìn)口定子和和轉(zhuǎn)子核心部部件，特殊轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子/定子系統(tǒng)為獨(dú)獨(dú)特研發(fā)材料料，抗腐蝕抗抗磨耗，配有有雙機(jī)械密封封，耐高壓、、高溫，保證證壽命20萬(wàn)噸以上。3、膠體磨開關(guān)關(guān)和轉(zhuǎn)速采用用變頻器控制制，電流沖擊擊小，轉(zhuǎn)速可可據(jù)