橡膠瀝青和SBS的對比分析

1、四川正中路面科技有限公司sichuan zhengzhong road technology co., ltd橡膠瀝青和sbs的對比分析一、發(fā)展過程從最初的普通瀝青發(fā)展到后來的改性瀝青，現(xiàn)在已經(jīng)有多種改性瀝青面世，但其中應(yīng)用最為廣泛還是sbs改性瀝青，經(jīng)過十余年的發(fā)展目前sbs的使用量價值約在 400億左右,占市場95%份額。正因為如此sbs的技術(shù)趨于成熟，市場趨于完全競爭狀態(tài)sbs改性瀝青的經(jīng)營利潤空間極低，所以目前sbs改性瀝青的競爭只能以量取勝，許多企業(yè)都在極積尋求新的替代產(chǎn)品。 橡膠瀝青起源于上世60年代 ,在美國的亞利桑那州、加州、德州、佛州都地區(qū)，橡膠瀝青已經(jīng)成為最常用的道路材料。

2、經(jīng)過近50年的發(fā)展應(yīng)用證明，把橡膠瀝青應(yīng)用于道路工程中，可以在提高道路各種使用性能的同時大大降低建造成本與養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，降低行車噪音提高居民生活質(zhì)量。而且橡膠瀝青生產(chǎn)可環(huán)保利用廢舊輪胎，符合國家提倡的“建立節(jié)約型社會”、“發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)”等政策。橡膠瀝青在道路工程中的應(yīng)用得到了各級政府的大力支持，受到了愈來愈多項目業(yè)主的歡迎。在亞洲日本與韓國率先應(yīng)用，我國早在上世紀(jì)80年代也在實(shí)驗室里進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗。2003年才開始向國外學(xué)習(xí)與引進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，全國第一條橡膠瀝青試驗路于2004年10月份在北京開鋪，從此拉開了橡膠瀝青在中國的應(yīng)用序幕。二、所用材料1、 sbs普通瀝青（70#）（95%）、sbs改性劑（

3、5%）近幾年年使用改性瀝青達(dá)120萬噸，消耗sbs聚合物約6萬噸，為生產(chǎn)sbs聚合物一年消耗石油約20萬噸。2、ar普通瀝青（70#）、橡膠粉改性劑(外摻22%)道路交通事業(yè)的發(fā)展，汽車保有量增加。據(jù)中國汽車工業(yè)學(xué)會有關(guān)專家預(yù)測，到2010年我國汽車保有量將達(dá)到7000萬輛。預(yù)計2010年將達(dá)到2億條，約合518萬噸。大量的廢輪胎堆積造成環(huán)境污染。三、改性原理1、sbs改性瀝青 sbs在剪切作用下，于基質(zhì)瀝青內(nèi)部形成一個加勁網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)約束來達(dá)到改變?yōu)r青粘溫性的效果，基本不改變基質(zhì)瀝青的性質(zhì)。所以，在網(wǎng)絡(luò)約束（固體物為分散相）較少起作用的情況下（如低溫開裂），基質(zhì)瀝青的性能是決定性的作用。2

4、、橡膠瀝青 橡膠瀝青是輪胎橡膠粉在充分拌合的高溫條件下（180以上）與瀝青熔脹反應(yīng)得到的改性瀝青膠結(jié)材料。橡膠瀝青中橡膠粉摻量通常很大，熔脹后橡膠粉體積達(dá)到膠結(jié)料的3040%，橡膠粉顆粒通過凝膠膜連接，形成一個粘度很大的半固態(tài)連續(xù)相的體系。橡膠瀝青性質(zhì)的變化是體系結(jié)構(gòu)變化和基質(zhì)瀝青品質(zhì)變化雙重作用的結(jié)果。輪胎膠路用力學(xué)性能優(yōu)異：路面受力來自輪胎胎面的傳遞，輪胎橡膠受力狀態(tài)遠(yuǎn)比路面材料嚴(yán)酷和復(fù)雜；輪胎膠耐疲勞能力優(yōu)異：輪胎橡膠設(shè)計目標(biāo)是要承受持續(xù)的拉壓動態(tài)作用，而且不像路面材料那樣允許考慮荷載間隙時間；輪胎膠耐氣候性優(yōu)異：輪胎不是固定設(shè)施，材料設(shè)計時必須考慮道路的各種極端氣候條件。輪胎膠與瀝青親

5、和力：瀝青與橡膠同根同源，輪胎膠主要成分與瀝青一樣來自石油。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：四、性能比較：（一）橡膠瀝青性能特點(diǎn)介紹橡膠瀝青（ar）擁有較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、以及抗老化、抗疲勞、抗水損壞的特性。所以把橡膠瀝青設(shè)計應(yīng)用于道路方案中，可以充分體現(xiàn)以下特性與優(yōu)點(diǎn)： 抗反射裂縫。在銑刨、填縫、整治、調(diào)平后的舊路面上鋪裝橡膠瀝青應(yīng)力吸收層（sami）是國際公認(rèn)的抗反射裂縫最有效的解決方案，因為橡膠瀝青利用較強(qiáng)的粘性，可有效解決加鋪層與水泥路面的粘接問題，同時高用量的橡膠瀝青與單一粒徑的碎石強(qiáng)力粘結(jié)，形成約1cm厚彈性良好的防裂層（如下圖），原路面的各種裂縫將難以穿透該橡膠瀝青應(yīng)力吸收層向上傳播。（橡膠

6、瀝青應(yīng)力吸收層sami示意圖） 抗水損壞。橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，也是一個良好的防水層，首先，該層橡膠瀝青用量較大（2.2kg/m²），在原路面上形成約3mm厚的瀝青膜，完全可以防止雨水的向下滲透，對下面層起到保護(hù)作用。其次，在上面攤鋪瀝青混合料面層時，橡膠瀝青應(yīng)力吸收層頂部的橡膠瀝青會二次熔化，經(jīng)路面壓實(shí)后會充分填充面層混合料底部的縫隙，可解決防止水滲透問題，從而排除層間存水的可能。 抗低溫脆裂。由于橡膠本身的可塑性和延展性，使得橡膠瀝青低溫延度增大，橡膠瀝青路面抗低溫脆裂能力大大增強(qiáng)。 抗高溫車轍。橡膠瀝青本身擁有較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性和粘性，所以用于路面結(jié)構(gòu)中的橡膠瀝青膠結(jié)料具有高粘性與

7、不易流動性。另外碎石外層所裹附的橡膠瀝青膠結(jié)料中含有大顆粒的橡膠粉，可產(chǎn)生較大的磨阻力，也使碎石不易滑動，可減少車轍形成，同時保證結(jié)構(gòu)能力。橡膠瀝青路面使用性能（美國亞利桑那 運(yùn)輸部2002年測試） 是城市道路降低噪音的新材料，與普通瀝青相比，可降低行車噪音3-6分貝。 提高人居舒適環(huán)境，橡膠瀝青道路是國際公認(rèn)的噪音最小的道路。因為橡膠瀝青摻有18%以上的輪胎橡膠粉，這些膠粉均勻的分布在橡膠瀝青中，當(dāng)行駛中的汽車輪胎與路面接觸時，同時也接觸到大量的橡膠粉，橡膠粉具有彈性，并與輪胎屬同種材料，所以與輪胎接觸時相對不會產(chǎn)生較大噪音，也就降低了行車噪音。位置前  (db)后

8、60;(db)降低(db)路肩(15米)79.872.67.2噪聲墻 (30米)76.667.19.5居民點(diǎn)(120米)51.745.66.1 粘結(jié)作用因為橡膠瀝青擁有超強(qiáng)的粘性，所以它可以非常勞固的吸附粘結(jié)在水穩(wěn)層或舊水泥路面上，從而起到與路面的粘結(jié)作用。從右邊工程實(shí)例的鉆心拉撥實(shí)驗圖中可以看出，橡膠瀝青應(yīng)力吸收層完全可以解決路面的粘結(jié)問題。（注：從圖中可以看出橡膠瀝青應(yīng)力吸收層與水泥路面的粘結(jié)力度完全超過了瀝青混合料。） 提高行車安全。路面摩擦力增大，剎車阻力增大，提高了行車安全，尤其是在雪水路面上效果更加顯著。 降低建造成本、縮短建設(shè)工期。橡膠瀝青砼罩面設(shè)計正常為5 cm厚，因

9、此一般情況下不用處理路沿石，這就降低了建設(shè)成本，縮短了建設(shè)工期。（二）橡膠瀝青和sbs改性瀝青性能比較1、耐高溫車轍比較過大車轍，是我國當(dāng)前高等級道路最常見的早期損壞類型。一方面由于全球性的氣候異常，我國大部分地區(qū)的高溫季節(jié)都有延長和加劇的趨勢；另一方面，我國公路貨運(yùn)超載超限形勢嚴(yán)峻。國內(nèi)外的研究均一致表明，橡膠粉對于瀝青的高溫性能的改性效果是非常明顯的。在采用的摻量（18%）下，橡膠瀝青的高溫分級比基質(zhì)瀝青提高兩級到三級，其提高幅度完全不輸于當(dāng)前最常用的sbs改性瀝青。2、低溫性能比較在我國的東北地區(qū)和西北地區(qū)，冬季的極端最低溫度可達(dá)-40，在大風(fēng)降溫季節(jié)大量產(chǎn)生的溫度收縮裂縫一直是這些地區(qū)

10、的主要病害類型。實(shí)踐證明，單純的采用高標(biāo)號的瀝青解決不了問題，反而還會增加夏季高溫季節(jié)車轍的危險，而即使采用室內(nèi)低溫檢測效果較好的sbs改性瀝青，在很多地區(qū)表現(xiàn)出來的效果也僅僅是將裂縫產(chǎn)生的時間向后推移了一些時間。橡膠粉來自輪胎，其設(shè)計低溫性能要顯著優(yōu)于sbs改性劑，另一方面，橡膠粉的添加劑量都是sbs改性劑的4倍以上。瀝青室內(nèi)試驗和模擬低溫條件的混合料低溫拉裂試驗都顯示了橡膠瀝青在低溫性能方面的優(yōu)勢。此外，橡膠瀝青和混合料在低溫狀態(tài)的模量都顯著低于包括sbs改性瀝青在內(nèi)的其他瀝青，這一特性被很多寒冷國家和地區(qū)用于建設(shè)冬季自動除冰道路。3、抗水損壞性能比較 水損壞造成的大面積坑洞，也是高等級路

11、面最常見的早期損壞類型之一。殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比，作為相對意義的無量綱值，被用來在評價混合料的水穩(wěn)定性。由上圖試驗結(jié)果可以看出，橡膠瀝青混合料與sbs、基質(zhì)瀝青相比，凍融劈裂強(qiáng)度的比值tsr和殘留穩(wěn)定度卻明顯提高。而浸水a(chǎn)pa車轍深度比的結(jié)果來看，橡膠瀝青的混合料的抗水害能力比其基質(zhì)瀝青有明顯的增強(qiáng)，甚至優(yōu)于sbs改性瀝青。4、抗老化性能比較老化的物理因素有熱、光、電、高能輻射、和機(jī)械應(yīng)力作用；化學(xué)因素有：氧、臭氧和其他化學(xué)介質(zhì)（水、酸、堿、鹽霧等）；還有生物因素等。在我國南方地區(qū)，高溫狀態(tài)下的氧化是路面老化的主要因素。而在高海拔地區(qū)，比如廣闊的西部地區(qū)，光致老化就已經(jīng)成為了不可忽視的因

12、素。在橡膠制作輪胎的配方中，曾加入了大量的防老化劑，包括抗氧劑（主抗氧化劑的作用就是要抑制甚至終止游離基形成和積累過程。還有輔助防老劑專門用于破壞氫過氧化物）、熱穩(wěn)定劑、變價金屬抑制劑、紫外線吸收劑和光屏蔽劑等。這些抗老化劑，加上對光屏蔽非常有效的碳黑填充劑，在橡膠瀝青的混煉過程中會大量釋放到瀝青中，從而極大改善瀝青混合料的抗老化性能。5、“白黑”罩面抗反射裂縫：毫無疑問，水泥路面的大面積翻修是我國路面工程越來越緊迫的一項難題，如果按照破碎重建的方案，不僅工程量和耗資巨大，大量的建筑垃圾難以安置，漫長的建設(shè)周期將帶來難以忍受的交通痛苦。在這樣的情況下，工程質(zhì)量自然是難以保障的。因此，“白黑”罩

13、面必將成為老水泥路面改造的首選方案，它可以以最小的時間和資金代價，在最大限度利用舊路面的結(jié)構(gòu)能力的情況下完成水泥混凝土路面的性能全面升級。但是“白黑”方案有兩個難點(diǎn)，就是水泥路面眾多裂縫的反射問題，以及瀝青面層和水泥板的粘接問題。解決不了這兩個問題，“白黑”方案就無法成功。實(shí)踐證明，單純的依靠增加路面厚度和采用sbs改性瀝青常常也是不能奏效的?！鞍缀凇狈桨甘且幌盗械尼槍σ陨蟽纱箅y點(diǎn)的技術(shù)組合，其核心圍繞橡膠粉優(yōu)異的抗疲勞性能和粘性。包括：裂縫處理方案、粘接層方案、針對當(dāng)?shù)厍闆r的面層方案。其目標(biāo)是提供最低全壽命成本的“白黑”方案。四、橡膠瀝青方案和sbs方案比較： 傳統(tǒng)sbs方案普通瀝青sbs改

14、性瀝青：“6cm4cm”傳統(tǒng)sbs方案   ar方案（橡膠瀝青超薄方案）橡膠瀝青應(yīng)力吸收層橡膠瀝青：“1cm4cm”五、橡膠瀝青方案與sbs改性瀝青方案的經(jīng)濟(jì)成本比較1、等效厚度比較（經(jīng)過試驗證明）美國設(shè)計規(guī)范：1cm橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的防反射裂縫能力相當(dāng)于5cm普通重交瀝青混合料。 1cm橡膠瀝青混合料等于2cm普通瀝青混合料的抗反射裂縫能力。橡膠瀝青方案與sbs改性瀝青方案的實(shí)際與等效厚度比較如下表：方案等效厚度比較方案實(shí)際厚度 cm等效厚度 cmsbs方案4cmsbs+6cm普通瀝青1010建議方案4cmar間斷級配+1cmar應(yīng)力吸收層513注：ar表示橡膠瀝青從上

15、表可看出，在取得同樣使用壽命等效厚度時，建議橡膠瀝青方案的實(shí)際厚度只有sbs方案厚度的1/2，由止可知，建議方案會省下大量的建造成本與縮短施工時間。2、節(jié)效對比方案厚度對比（cm）用料對比 （噸/）施工時間對比（公里26m）4.0ar+1.0sami50.101.54.0sbs+6.0 ac100.233對比結(jié)果降低 5 cm減少 57%縮短50%3、建造成本比較建議橡膠瀝青方案和原設(shè)計方案的造價比較（參考）路面結(jié)構(gòu)類型單價，元.cm/（人民幣）造價合計（元）橡膠瀝青方案4cm橡膠瀝青面層18.5991cm橡膠瀝青應(yīng)力吸收層25sbs方案4cmsbs路面層161306cm普通瀝青下面層11以長5km ，寬21m計算：橡膠瀝青方案總造價為 5000x 21x99 = 10395000元原設(shè)計方案之總造價為 5000 x 21 x 130= 13650000元橡膠瀝青方案可節(jié)省3255000元, 約24%。備注：以上參考價格以成都地區(qū)2008年6月份價格為準(zhǔn)，不同地區(qū)市場價格存在相應(yīng)的差異。六、社會影響在十七大報告中強(qiáng)調(diào)要完善有利于節(jié)約能源資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的法律和政策，加快形成可持續(xù)發(fā)展體制機(jī)制。落實(shí)節(jié)能減排工作責(zé)任制。開發(fā)和推廣節(jié)約、替代、循環(huán)利用的先進(jìn)適用技術(shù)，發(fā)展清