QC成果橡膠粉改性瀝青在高溫多雨地區(qū)高速公路中的應(yīng)用

景鷹公司第一QC小組

二OO八年七月研究橡膠粉改性瀝青在高溫多雨地區(qū)高速公路中的應(yīng)用

景鷹高速公路是國家高速公路“7918”網(wǎng)規(guī)劃中的“縱4線”—濟南至廣州高速公路在江西省境內(nèi)的北段，全長202.633公里。由江西公路開發(fā)總公司籌資建設(shè)，并成立景鷹高速公路公司進行運營管理。

橡膠粉改性瀝青是利用汽車廢棄的舊輪胎，經(jīng)過加工成為一定粒度的粉料，直接添加到道路石油瀝青（濕法）或添加到集料中（干法）對瀝青進行改性的一種方法。一.前言二.小組簡介課題名稱研究橡膠粉改性瀝青在高溫多雨地區(qū)高速公路中的應(yīng)用小組名稱景鷹公司第一QC小組小組類型創(chuàng)新型人數(shù)7人活動頻率2~3次/月QC人均教育時間70小時以上出勤率98%成立時間2007年1月活動時間2007年2月-2008年3月小組成員姓名性別年齡文化程度職務(wù)/職稱小組分工QC教育時間總協(xié)調(diào)陳立新男37本科總經(jīng)理總協(xié)調(diào)成果推廣＞60h組長曠小林男46本科副總經(jīng)理/高工制定方案＞100h副組長姚文清男42本科養(yǎng)護處長/高工工作協(xié)調(diào)＞100h組員趙寶山男51本科高工對策實施＞60h組員肖新春男30本科助理工程師對策實施總結(jié)成果＞100h組員劉軍男27研究生助理工程師試驗檢測總結(jié)成果＞60h組員王健男26本科助理工程師現(xiàn)場管理＞40h

三.選擇課題據(jù)統(tǒng)計，我國2007年的廢舊輪胎達到1.5億條，并以每年12%速度在增加，預(yù)計到2010年將達到2億條，這樣大規(guī)模的廢舊輪胎將會帶來巨大的社會環(huán)保問題。環(huán)境保護需要

節(jié)約成本需要

應(yīng)用現(xiàn)狀

選定課題

一方面由于高速公路建設(shè)需要大量改性瀝青，另一方面高速公路建設(shè)用改性瀝青(特別是SBS聚合物改性瀝青)成本大幅提高.交通部于2007年下發(fā)的《關(guān)于組織實施材料節(jié)約和循環(huán)利用專項行動計劃的通知》(廳科教字【2007】141號)把“廢舊橡膠輪胎筑路應(yīng)用技術(shù)”做為重點推廣項目之一.江西及江西同緯度地區(qū)(高溫多雨氣候)還未進行橡膠粉改性瀝青試驗路的鋪筑及相關(guān)研究.江西公路開發(fā)總公司指令對橡膠粉改性瀝青在江西景鷹高速公路中應(yīng)用進行研究.四.設(shè)定目標在景鷹高速公路鋪筑橡膠粉改性瀝青上面層試驗路，在各項路用性能指標滿足規(guī)范要求的前提下，達到①利用廢舊輪胎;②節(jié)約改性瀝青成本的目的。

五.提出并選擇方案

1.提出各種方案小組成員運用頭腦風暴法，根據(jù)景鷹高速公路的實際情況，提出以下三種試驗路鋪筑方案：方案一：在隧道內(nèi)鋪筑試驗路方案二：在特大橋上鋪筑試驗路方案三：在普通路基上鋪筑試驗路2.各種方案的可行性及評估

經(jīng)過可行性分析，每個小組成員都對三種方案進行評估打分（見表1）。表1各種方案的可行性分析及評估表方案可行性分析評價綜合得分選定方案項目陳曠姚趙肖劉王立小文寶新新林清山春軍健一隧道內(nèi)鋪筑試驗路1.隧道內(nèi)通風不暢,潮濕,環(huán)境與外界不同2.隧道內(nèi)的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與普通路基上的不同,不具代表性3.隧道內(nèi)空間小,不利于施工4.受隧道施工的工期制約所處環(huán)境代表性可實施性工期影響○○○○○◎◎○○○○○○○◎○◎◎○○◎○◎○●○○●50不選二在特大橋上鋪筑試驗路1.在橋面上受環(huán)境影響大,在嚴熱和寒冷季節(jié)與周圍溫差大2.橋面上的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與普通路基不同,不具代表性3.大量的機械設(shè)備和人員集中在橋面上作業(yè),容易引起特大橋的共振,對特大橋的結(jié)構(gòu)安全存在一定的影響,且對施工安全也不利4.特大橋的施工工期制約了試驗路的鋪筑○○○◎○◎◎◎○○○○○○○◎◎◎●●○○◎◎○◎○●60不選三普通路基上鋪筑試驗路1.在嚴熱和寒冷季節(jié)路基溫度與周圍溫度無太大的變化2.景鷹高速公路全長202公里,路基長160多公里,占總長69%,具有很強的代表性3.在路基上施工方便,不受其它條件限制4.大部分路基已具備路面施工條件,不影響工期●●●◎●◎●●●●●●●●◎◎●◎●○◎●◎◎●●●●120選定表中：●5分◎3分○1分經(jīng)過上述三個方案的評估打分，我們可以看出:方案一:綜合評分為50分；方案二:綜合評分為60分；方案三:綜合評分為120分.因此，確定方案三為實施方案，即在普通路基上鋪筑橡膠粉改性瀝青試驗路.六.制定對策表

小組成員經(jīng)過進一步的討論，認為要使橡膠粉改性瀝青在景鷹高速公路中應(yīng)用，首先必須研究并掌握橡膠粉改性瀝青的生產(chǎn)工藝、橡膠粉的摻量、橡膠粉改性瀝青混合料的路用性能.根據(jù)以上要素和QC活動“5W1H”原則我們制定了對策表2.序號對策目標措施完成地點責任人完成時間1經(jīng)費申請預(yù)算62萬向總公司申請專項研究經(jīng)費總公司陳立新曠小林2007.12橡膠粉的生產(chǎn)工藝掌握橡膠粉的生產(chǎn)工藝1.與具有橡膠粉改性瀝青生產(chǎn)經(jīng)驗廠商展開合作2.廠家通過試驗對比確定最佳的生產(chǎn)工藝改性瀝青生產(chǎn)現(xiàn)場曠小林姚文清2007.2～2007.33橡膠粉摻配量確定最佳摻配用量1.采取不同摻量進行對比試驗2.根據(jù)試驗結(jié)果確定最佳摻配用量總公司試驗室同濟大學試驗室肖新春劉軍2007.3

～2007.44橡膠粉改性瀝青路用性能研究混合料高低溫及水穩(wěn)性能滿足規(guī)范要求與權(quán)威性的試驗室展開合作，進行相關(guān)的室內(nèi)試驗研究工作。肖新春劉軍2007.4～2007.75鋪筑試驗路實體工程試驗路的各項性能指標滿足規(guī)范要求現(xiàn)場指導(dǎo)進行生產(chǎn)配合比，按照生產(chǎn)配合比，鋪筑試驗路實體工程.景鷹公司施工現(xiàn)場趙寶山王健2007.9表2對策表七.方案實施

▲實施一

1．通過多家比選，最后確定與國內(nèi)實力較強的北京溫格漢氏資源再利用技術(shù)有限公司和天津海泰環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司展開合作，分別負責橡膠粉的生產(chǎn)和橡膠粉改性瀝青的生產(chǎn)，確保了橡膠粉的及時供應(yīng)和橡膠粉改性瀝青的質(zhì)量。

2．通過試驗對比，最終確定的生產(chǎn)工藝是:采用常溫粉碎法粉碎廢舊輪胎將粉碎后廢舊輪胎橡膠粉直接添加到普通道路石油瀝青內(nèi)（濕法）180℃下機械攪拌60分鐘。橡膠粉改性瀝青(濕法)加工設(shè)備圖▲實施二

我們分別按10%、14%、18%、22%和26%的橡膠粉摻量進行了瀝青的高溫性能、低溫性能和老化性能試驗（基質(zhì)瀝青采用設(shè)計的殼牌公司的Shell70#）。

詳細試驗數(shù)據(jù)見下表3：表3不同摻量的橡膠粉改性瀝青性能指標匯總表試驗項目單位規(guī)范要求橡膠粉摻量普通瀝青改性瀝青10%14%18%22%26%25℃針入度0.1mm60～8060～8073.069.767.766.765.3軟化點,不小于℃465551.4554.858.559.960.2135℃粘度,不大于Pa.s/31.61.82.54.18.55℃延度,不小于cm/3036.834.333.227.224.2TFOT后(老化性能)質(zhì)量變化,不大于%±0.8±1.0±0.27±0.4±0.46±0.58±0.525℃殘留針入度比,不小于%616084.386.994.080.574.55℃殘留延度比,不小于%/66.794.290.188.681.480.7備注:紅色數(shù)據(jù)表示不符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求.

試驗結(jié)果表明：10%、14%、22%和26%的橡膠粉摻量其各項性能指標雖然都能滿足普通瀝青的規(guī)范要求，但分別有1~2項指標不符合改性瀝青的規(guī)范要求，改性效果不明顯。而18%的摻量各項指標均符合改性瀝青的規(guī)范要求，且對于瀝青的改性非常明顯。首先，能夠改善瀝青的高溫性能，主要表現(xiàn)在針入度降低,軟化點提高和粘

度提高上。其次，能夠改善瀝青的老化性能，表現(xiàn)為質(zhì)量損失減小，殘留針入度比提高和殘留延度比提高。根據(jù)上述試驗結(jié)果，確定橡膠粉的摻量為18%。1．為了掌握橡膠粉改性瀝青混合料的路用性能，通過比選，我們確定了與國內(nèi)土木工程研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的同濟大學進行合作，由同濟大學負責部分試驗研究，確保了試驗精度及結(jié)果的權(quán)威性。

2．本次試驗同時進行了AC-13（設(shè)計規(guī)定）橡膠粉改性瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料設(shè)計，通過試驗，以比較兩者之間的性能差異。

▲實施三表4混合料高低溫及水穩(wěn)性能試驗結(jié)果項目單位規(guī)范要求AC-13普通瀝青混合料改性瀝青混合料SHELL+18%SBS6O℃車轍試驗次/mm≥1000≥2800334046367O℃浸水車轍試驗次/mm//14121280劈裂疲勞試驗指標(應(yīng)力比0.4)次≥2000≥250033303007凍融劈裂試驗凍融劈裂比指標%≥75≥8086.3885.82浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度指標%≥80≥8590.4386.52低溫彎曲試驗(破壞應(yīng)變)με≥2000≥250034612527通過僚上述磚六個看試驗卵，發(fā)現(xiàn)服橡膠崖粉改居性瀝事青混敗合料尖的車億轍試女驗結(jié)頭果為旦33閃40糾次/斃m(xù)m待，雖逃然比技SB隸S改打性瀝回青要煎低，比但已膏達到瘋規(guī)范袍要求待的2勞80乏0次防以上軌要求篇。同時汪,橡膠桂粉改丘性瀝望青混合斬料的70℃針浸水莊車轍、劈裂心疲勞貴、凍矩融劈跟裂比兵、殘斧留穩(wěn)慶定度始和破睛壞應(yīng)冊變試稿驗結(jié)愚果要獻比S雹BS餐改性料瀝青麗混合執(zhí)料高狗，反統(tǒng)映了孟橡膠須粉改沖性瀝怎青混棋合料校具有針較好哈的高壺溫性也能、疲勞課性能塔、水性穩(wěn)性能和低亂溫抗聰裂性猴能。▲實施凍四QC樹小組績在掌殃握了抓橡膠寫粉改該性瀝沈青的斥生產(chǎn)淘工藝掘、橡享膠粉貨的摻索量、元橡膠繩粉改裕性瀝敵青混書合料橫的路歌用性屬能的防基礎(chǔ)肚上，現(xiàn)場指賣導(dǎo)進行稼生產(chǎn)配壘合比，松按照生你產(chǎn)配合適比進行旗實驗路糠鋪筑，裁并于2葉007攻年9月椅完成景怪鷹高速奴公路K腐130～K1皇35腎右幅流5k館m上援面層卻橡膠跨粉改鄉(xiāng)豐性瀝澆青試答驗路爐的鋪歷筑。1．路泊用性能伏效果我們對景試驗路愛各項性蹤蝶能進行嗓了檢測泄，檢測結(jié)茄果表，獵橡膠粉寶改性瀝省青路面簡表面滲抵水試驗麗、鉆芯賣試驗、積面層抗閉滑性能哨試驗等嗽各項試益驗指標長均符合虎規(guī)范要緒求，合毒格率達100類%(見表至5).表5怖橡膠櫻粉改書性瀝素青路作面現(xiàn)譽場試滑驗匯所總表八.污效果檢漢查項目檢測平均值規(guī)范標準檢測點數(shù)合格點數(shù)合格率（%）滲水系數(shù)平均值(ml/min)22≤1201515100壓實度平均值(%)94.4≥9255100構(gòu)造深度平均值(mm)0.83≥0.551515100擺值平均值（BPN）54≥451515100同時我利們對試冊驗路的逢路面噪姐聲進行豆了測定曾,經(jīng)過水測定發(fā)嚇現(xiàn)，橡衣膠粉改達性瀝青金對降低婚行車噪極音有一走定作用則，相對迫于SB今S改性滅瀝青可蛛以降低大姓約4分脹貝(見圖莫2)。圖2路面妻噪聲讀測定2．讓經(jīng)濟丹效益按目蜻前重落交瀝仿青、柜改性弓瀝青掛和橡鹿膠粉妹的市脅場價毛計算章,表7蜂兩種材口料價格融比較表名稱SBS改性瀝青橡膠粉瀝青材料名稱70#SBS70#橡膠粉單位（噸）10.0510.18單價（元）29502000029503300材料價格295010002950594材料重量（噸）1.051.18材料價格合計（元）39503544每噸材料價格（元）37623003每噸節(jié)約成本（元）759節(jié)約比例20%我們可以看材出使用叛橡膠粉恨改性瀝杰青混凝沃土代替食傳統(tǒng)的堂SBS緊改性瀝罪青混凝擾土每噸塘材料可淚節(jié)約759錢元,節(jié)削約比憂例達20蛙%.按照遮景鷹鞏高速島公路汗4c癢m殼分牌改已性瀝虧青上雄面層游的結(jié)杜構(gòu)形甘式及伴最佳閃油石轉(zhuǎn)比5幣%計假算，跟采用贏橡膠片粉改權(quán)性瀝頃青后織每公花里節(jié)務(wù)約瀝盜青成鋤本8.嚷13萬元瘋。計來算過斤程如繡下：▲每公丙里瀝嘗青用雕量=(2臺2.5道×10名00×朵0.0抱4)m3×2埋50聾0k碑g/搬m3×(藍0.關(guān)05蔬÷1眠.0急5)=1揀07犁.1啊4(殊噸)▲每公里胸節(jié)約瀝四青成本=10歷7.1秀4×7辱59=８.13(社萬元)3．環(huán)曠保效益按生獎產(chǎn)每嗓噸橡煎膠粉揀需要奸24樸0條袋廢輪粗胎的串生產(chǎn)央消耗軍量及熊18惠%的息橡膠厭粉摻腔量計饞算，僵則每致公里虎還可積消耗嚇廢輪振胎462腐8條。堆計算加過程懇如下余：▲每公所里消成耗廢屢輪胎=1似07插.1滔4×德0.銜18激×2混40=4工62私8(紗條)同時,榆采用橡疤膠粉改性瀝漸青可組以降滿低噪略音,從而提桶高行車然舒適度冬,降低仁行車對怒公路沿懲線群眾程生活的怪干擾。5．紋通車嫩后的俱效果景鷹高撤速公路首通車近八個晴月，目另前橡膠粉改苗性瀝淹青試循驗路櫻沒有出現(xiàn)企一個坑平槽、一條裂縫市等路面四常見病害，試悟驗路取奮得成功愿。4．擴抗大效益若中肅面層賊同樣染采用深橡膠替粉改己性瀝畜青，瞞經(jīng)濟敘效益晌和環(huán)鵝保效槍果將槍提高旗一倍鎖以上淹。6．目標確雕認通過茶對橡類膠粉盈改性馬瀝青斧混合娃料各餓項性穩(wěn)能的榮研究徒及試隔驗路院的檢索測，遷可以豪認為蘋橡膠摩粉改勻性瀝由青