維他連接劑橡膠粉改性瀝青路面設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、維他連接劑橡膠粉改性瀝青路面維他連接劑橡膠粉改性瀝青路面設(shè)計(jì)與應(yīng)用設(shè)計(jì)與應(yīng)用東南大學(xué)東南大學(xué)王捷王捷 GTR/TOR可用于干法或濕法工藝4維他連接劑TOR4德國 EVONIK專利產(chǎn)品4美國UIR INC 公司代理4橡膠粉改性瀝青混合料：可以有兩種方式得到：1、干法，直接將膠粉投入拌缸和集料拌合，再加入瀝青得到混合料；2、濕法，先將膠粉和瀝青制成橡膠粉改性瀝青，再拌制成混合料。性能優(yōu)良的橡膠粉改性瀝青混合料離不開TORGTR /TOR - 干法步驟干法步驟 1. 石料預(yù)熱至 190 ( 要看石料潮濕程度)。2. 加入適量 (GTR/TOR), 先干拌 810 秒。3. 加入瀝青（160）, 再拌

2、和 35 - 40秒。4. 由於增加 橡膠的體積 ( 10% , 15% 或 18% ), 為讓膠粉有膨脹空間并滿足相同空隙率設(shè)計(jì)要求,故必須去掉一些細(xì)料。用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀設(shè)計(jì)混合料更好。5. 可以設(shè)計(jì)連續(xù)密級配。6.另額外要增加瀝青用量, 約是30%所添加的橡膠粒質(zhì)量7.拌和好的料至開始攤舖, 必須悶料90分鐘以上，給足化學(xué)反應(yīng)時間, 才能達(dá)到最佳成效。8.拌和料出廠溫度 175180 , 攤鋪溫度不能低於 160 。9.碾壓可以用膠輪壓路機(jī)。GTR /TOR - 濕濕 法法 步步 驟驟設(shè)備要求是設(shè)備要求是: :A. A. 瀝青罐要附有加熱器及攪拌器。瀝青罐要附有加熱器及攪拌器。B. B. 攪拌

3、時間攪拌時間4-84-8小時小時, , 根據(jù)加熱器的熱量及攪拌器大根據(jù)加熱器的熱量及攪拌器大小和轉(zhuǎn)速而定小和轉(zhuǎn)速而定( (測試粘度測試粘度, ,達(dá)到要求達(dá)到要求, ,即完成濕拌即完成濕拌 ) )。 2. 2. 拌和時拌和時, , 瀝青加熱至瀝青加熱至 180 180 , , 橡膠粒和維他連接劑必橡膠粒和維他連接劑必須混在一塊須混在一塊, , 要分批小量緩慢投入瀝青罐攪拌。要分批小量緩慢投入瀝青罐攪拌。 3. 3. 拌好之料拌好之料, , 可立刻備用?？闪⒖虃溆谩?若因天氣影響若因天氣影響, , 亦可放置亦可放置 3 3天再用天再用, , 材料品質(zhì)改變有限材料品質(zhì)改變有限, ,分離現(xiàn)象不明顯分離

4、現(xiàn)象不明顯, , 再用時再用時要經(jīng)過加熱及攪拌過程。但建議及時使用。要經(jīng)過加熱及攪拌過程。但建議及時使用。 100 份 GTR4.5 份 TORTOR材材 料料 特特 性性一一 . 化化 變變 性性 能能 : 雙雙 鍵鍵 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 是是 與與 瀝瀝 青青 中中 硫硫 質(zhì)質(zhì) 及及 橡橡 膠膠 粉中粉中 的的 硫硫 交交 聯(lián)聯(lián) , 形形 成成 大大 分分 子子 聚聚 合合 物物 的的 網(wǎng)網(wǎng) 狀狀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) ，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)以提高使用性能。，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)以提高使用性能。二二 . 抗抗 車車 轍轍 / 抗抗 裂裂 縫縫三三 . 不不 易易 分分 離離 : 混混 合合 料料 可可 儲儲 存存 數(shù)數(shù) 日

5、日 后后 使使 用用 , 亦亦 可可 經(jīng)經(jīng) 長長 途途 運(yùn)運(yùn) 輸輸 , 未未 有有 分分 離離 現(xiàn)現(xiàn) 象象 。VESTENAMER a Dispergant Agentcarbon blackRubber sample 50 (mikron)electron microscopy by Dr. P. Albers, Degussa AG, Jan. 2006More homogeneous distribution of carbon blackNo VESTENAMERVESTENAMER appliedVESTENAMER and GTR and the Playground in ASP

6、HALTMaltenes (liquid phase)Asphaltenes(solid micelle with resin cover)ParafinsSSSSSSSSulfurParafin Nest!Critical BondingSBitumen/Liquid AsphaltschematicVESTENAMER and GTR and the Playground in ASPHALTMaltenes (liquid phase)Asphaltenes(solid micelle with resin cover)ParafinsSSSSSSSulfurSSSSVESTENAMER

7、 / GTR Reaction time Viscosity curve (WET)Curveflattensafter60min.Time (minutes)時間(分鐘)Reactioncompleteafter 90-120minutesReactionTime（粘度）GTR/TOR 更好的路用性能May, 2006 placed 200017% GTR no TOR cracking May, 2006 placed 199917% GTR and 4% TORVESTENAMER makes the differenceRoute 12, Grey County - CanadaGTR

8、/TORGTR VESTENAMER makes the differenceRoma Street, Phoenix AZ, 2006 (placed 2000)100 yards2.5cm 橡膠粉改性HMA1年后5 年后10 年后VESTENAMER makes the differenceRutting resistance - Dynamic Shear RheometerVESTENAMER/GTRGTRGerman Spec.維他連接劑復(fù)數(shù)模量時間(小時）維他連接劑維他連接劑一一 、解、解 決決 橡橡 膠膠 瀝瀝 青青 施施 工工 困困 難，提高施難，提高施工和易性工和易性二二 、

9、環(huán)保特性、環(huán)保特性 三三 、全、全 世世 界界 已已 有有 160項(xiàng)項(xiàng) 路路 段段 完完 工工四、四、 使使 用用 范范 圍圍 廣廣 : 高高 速速 , 城城 市市 , 鄉(xiāng)鄉(xiāng) 鎮(zhèn)鎮(zhèn)五五 、組、組 成成 : 瀝瀝 青青 + GTR + TORTOR 提高施工和易性提高施工和易性 Herzlia-Allee, Marl (Germany)環(huán)保特性4少煙霧、少氣味4路面排水污染少VESTENAMER / GTR emission testVESTENAMERGTR試驗(yàn)路方案實(shí)例試驗(yàn)路方案4普通瀝青：殼牌70號石油瀝青4集料：上面層4.75mm玄武巖，4.75mm石灰?guī)r 中面層石灰?guī)r4填料：礦粉，普通

10、硅酸鹽水泥（42.5）4外摻劑：干法維他連接劑TOR4橡膠粉研究內(nèi)容橡膠粉篩孔橡膠粉通過方孔篩的百分率（%）備注2.361.180.60.30.150.0758目16目30目60目100目200目0#10010096.231.58.20.44060目1#10094.853.117.09.21.32030目2#10098.598.060.710.70.950目試驗(yàn)路使用的膠結(jié)料4針入度干法橡膠瀝青的針入度（平均值43.9）比濕法的要?。ㄆ骄?4.4，干法橡膠瀝青更硬。試驗(yàn)路使用的膠結(jié)料4軟化點(diǎn)1）比70#瀝青的軟化點(diǎn)大，但是2種膠粉之間有一定的差別，0#膠粉軟化點(diǎn)提高較大；2）摻量越大軟化點(diǎn)增

11、加越多，綜合來說軟化點(diǎn)提高在511。3）干法軟化點(diǎn)比濕法的要大。 試驗(yàn)路使用的膠結(jié)料4延度1）摻量大，延度逐漸增大2）橡膠粉越細(xì)延度越大 試驗(yàn)路使用的膠結(jié)料4粘度1）隨著橡膠粉摻量的增加，橡膠瀝青的粘度增大比較顯著，呈指數(shù)增長。2）橡膠粉越細(xì)粘度越大。 試驗(yàn)路使用的膠結(jié)料4彈性恢復(fù)1）膠粉摻量的增大，彈性恢復(fù)增加迅速。2）橡膠粉的粗細(xì)對彈性恢復(fù)有較大的影響。 試驗(yàn)路方案4目標(biāo)配合比級配類級配類型型油石比油石比，%通過率，通過率，%（篩孔尺寸，（篩孔尺寸，mm）26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AR-Sup135.15/10095.572.544

12、.728.419.914.210.58.16.2AR-Sup204.7010098.3 86.168.558.340.226.118.212.79.26.95.2AR-AC137.5/10095.371.129.718.612.99.16.75.23.9AR-AC206.510098.4 87.069.554.228.420.214.310.27.45.64.3經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析4從經(jīng)濟(jì)方面分析，可分為3個層次：4一是單純從材料成本測算，分析混合料的單價；4二是發(fā)揮橡膠瀝青及混合料特點(diǎn)（延長使用年限、減薄厚度） ，結(jié)合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，測算整體路面的建設(shè)成本；4三是經(jīng)過多年的使用，考慮建設(shè)成本、運(yùn)營成本

13、和養(yǎng)護(hù)成本進(jìn)行全壽命的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（LCCP）。生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法橡膠粉摻量，橡膠粉摻量，%瀝青用量，瀝青用量，%單價，元單價，元/t濕法濕法AR-Sup13154.9281.118280.821280.5Sup13SBS改性改性4.9322.8干法干法AR-Sup13（+4.5%TOR）154.9296.318304.021311.6濕法濕法AR-Sup20154.5262.718262.421262.1Sup20SBS改性改性4.5301.0濕法濕法AR-AC13156.98377.118376.721376.3濕法濕法AR-AC20156.10331.918331.521331.2經(jīng)濟(jì)技術(shù)

14、分析上面層上面層AR-Sup13與與SBS- Sup13混合料比較混合料比較生產(chǎn)方法濕法AR-Sup13（不加TOR）Sup13干法AR-Sup13（+4.5%TOR）橡膠粉摻量，%151821SBS改改性性151821單價，元/t281.1280.8280.5322.8296.3304311.6和SBS相比，%87.187.086.9100.091.894.296.5節(jié)省，%12.913.013.1/8.25.83.5試驗(yàn)路方案4根據(jù)橡膠瀝青的技術(shù)要求以及混合料的單價，考慮采用的橡膠粉添加量為：4干法橡膠粉摻量為：15%；4濕法橡膠粉摻量為：18%。級配類型橡膠粉摻量，%浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度

15、S0，%凍融劈裂強(qiáng)度比，%動穩(wěn)定度，次低溫小梁彎曲應(yīng)變（-10），AR-Sup13-D1588.384.7418322351892.586.5493724782194.689.357603134AR-Sup13-W1590.385.7353323421889.383.5423821642193.386.347502847AR-Sup20-W1590.587.3374521341892.485.4456324572194.688.751252753AR-AC201589.483.7320726541893.586.5358930762196.489.238422895AR-AC131587.48

16、4.6340825431886.588.3453828452189.485.250302413橡膠瀝青混合料性能指標(biāo)匯總 施工指導(dǎo)意見主要內(nèi)容：4級配設(shè)計(jì)范圍4材料4配合比設(shè)計(jì)4施工準(zhǔn)備4施工（拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、接縫）4質(zhì)量控制級配設(shè)計(jì)范圍AR-Sup的范圍和限制區(qū)與SUPERPAVE要求相同；AR-AC的范圍如右：方篩孔尺寸，mmAR-AC13AR-AC2026.5/10019.0/9010016.0100759013.29010065809.5688247634.75223725402.36132315250.65155150.0750627級配設(shè)計(jì)范圍方篩孔尺寸，mmAR-AC13

17、加州斷級配13亞利桑那斷級配13美綠皮書國內(nèi)澳大利亞14型19.0/100100100/10016.0100/10013.29010090100801009010090100901009.56882838765807892456565754.752237333728422842123230402.36132318221422152581815251.1881210190.65155157150.075060702.5270335材料普通瀝青70#集料玄武巖，石灰?guī)r橡膠粉密度、含水量、灰分含量、篩分等填料礦粉，斷級配中加水泥膠結(jié)料橡膠瀝青：GTR+TOR 干法、濕法橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)檢測項(xiàng)目技術(shù)

18、指標(biāo)粘度，180，Pa.s1.54.0針入度（25，100g，5s）（0.1mm）， 最小25軟化點(diǎn)（環(huán)球法）（）， 最小54彈性恢復(fù)，25, 最小50配合比設(shè)計(jì)4橡膠瀝青混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 表表5-11 AR-Sup旋轉(zhuǎn)壓實(shí)體積性質(zhì)指標(biāo)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)體積性質(zhì)指標(biāo)瀝青混合料類型壓實(shí)度（%）VMA（%）VFA（%）F/A*N初始N設(shè)計(jì)N最大Sup138996981465750.61.2Sup208996981365750.61.2*注：當(dāng)級配在禁區(qū)下方通過時，粉膠比可取值0.81.6。表表5-12 AR-Sup馬歇爾指標(biāo)表馬歇爾指標(biāo)表瀝青混合料類型空隙率（%）穩(wěn)定度（KN）流值（0.1mm）VFA（%）

19、VMA（%）Sup134.06.08.02050607015Sup204.06.08.02050607514表表5-13 AR-AC馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)項(xiàng)目ARAC13技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ARAC20技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)次數(shù)（次） 兩面各75次兩面各75次穩(wěn)定度（KN） 不小于8.08.0流值（0.1mm） 20502050空隙率（%）5.51.04.51.0瀝青飽和度（%）70857085礦料間隙率VMA（%）不小于19.018.0橡膠瀝青混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表表5-14 熱拌橡膠瀝青混凝土性能要求熱拌橡膠瀝青混凝土性能要求試驗(yàn)項(xiàng)目性能要求殘留穩(wěn)定度（%） 不小于 85凍融劈裂殘留強(qiáng)度比（%） 不小于80動穩(wěn)定度（次/mm） 不小于3000彎曲破壞應(yīng)變（） 不小于2000配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)配合比：集料比例，最佳瀝青用量等生產(chǎn)配合比：熱料倉進(jìn)料比例等生產(chǎn)配合比驗(yàn)證：試拌、試鋪，性能驗(yàn)證施工準(zhǔn)備4施工機(jī)械與質(zhì)量檢測儀器 拌合樓須配有熱儲料倉不少于100T，用于悶料雙鋼輪壓路機(jī)、膠輪壓路機(jī)等4做好面層下一層的檢查與清掃