橡膠改性瀝青QC成果發(fā)布(與“試驗(yàn)”有關(guān)文檔共32張)

景鷹高速公路是國(guó)家高速公路“7918”網(wǎng)規(guī)劃中的“縱4線”——濟(jì)南至廣州公路在江西省境內(nèi)的北段，全長(zhǎng)202.633公里。橡膠粉改性瀝青是利用汽車(chē)廢棄的舊輪胎，經(jīng)過(guò)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(duì)瀝青進(jìn)行改性的一種方法。第1頁(yè)，共32頁(yè)。二、小組簡(jiǎn)介小組名稱(chēng)景鷹公司第一QC小組小組類(lèi)型創(chuàng)新型成立時(shí)間2007年1月活動(dòng)時(shí)間2007年2月-2007年9月小組成員姓名性別年齡文化程度職稱(chēng)小組分工QC教育時(shí)間組長(zhǎng)曠小林男46本科高級(jí)工程師制定方案＞100h副組長(zhǎng)姚文清男42本科高級(jí)工程師工作協(xié)調(diào)＞100h組員趙寶山男51本科高級(jí)工程師對(duì)策實(shí)施＞60h組員肖新春男30本科助理工程師對(duì)策實(shí)施,總結(jié)成果＞60h組員劉軍男27研究生助理工程師試驗(yàn)檢測(cè)＞40h組員張克武男27本科助理工程師現(xiàn)場(chǎng)管理＞40h第2頁(yè)，共32頁(yè)。

三、選擇課題據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2005年的廢舊輪胎達(dá)到1.2億條，并將以每年12%的速度增加，到2010年將達(dá)到2億條，這樣大規(guī)模的廢舊輪胎將會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)環(huán)保問(wèn)題。環(huán)境保護(hù)需要

節(jié)約成本需要

現(xiàn)狀

選定課題

由于國(guó)際原油價(jià)格的大幅度上漲，高速公路建設(shè)用瀝青（特別是SBS、EVA、PE等聚合物改性瀝青）成本大幅度提高。交通部辦公廳《關(guān)于組織實(shí)施材料節(jié)約和循環(huán)利用專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃的通知》(廳科教字［2007］141號(hào)文件中的重要內(nèi)容為“重點(diǎn)研究和推廣高等級(jí)路面再生資源、廢舊橡膠輪胎筑路應(yīng)用技術(shù)、聚合物改性水泥混凝土技術(shù)、機(jī)制砂混凝土技術(shù)”。江西及江西同緯度的地區(qū)(高溫多雨氣候)還未進(jìn)行橡膠粉改性瀝青試驗(yàn)路的鋪筑及相關(guān)研究總公司指令對(duì)橡膠粉改性瀝青在江西（高溫多雨地區(qū)）高速公路中的應(yīng)用進(jìn)行研究第3頁(yè)，共32頁(yè)。在景鷹高速公路鋪筑橡膠粉改性瀝青上面層試驗(yàn)路，在各項(xiàng)路用性能指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求的前提下達(dá)到節(jié)約改性瀝青成本、消耗廢舊輪胎的目的。第4頁(yè)，共32頁(yè)。

1、提出各種方案由于在江西還未進(jìn)行橡膠粉改性瀝青試驗(yàn)路的鋪筑及相關(guān)研究，于是小組針對(duì)景鷹高速公路的實(shí)際情況，提出以下三個(gè)方案：方案一：在隧道內(nèi)鋪筑試驗(yàn)路方案二：在特大橋上鋪筑試驗(yàn)路方案三：在普通路基上鋪筑試驗(yàn)路第5頁(yè)，共32頁(yè)。

2、各種方案的可行性及評(píng)估我們對(duì)三種方案的難易度、代表性、可實(shí)施性及工期影響等方面進(jìn)行了評(píng)估（見(jiàn)表1）。第6頁(yè)，共32頁(yè)。表1各種方案的可行性分析及評(píng)估表方案可行性分析評(píng)價(jià)綜合得分選定方案項(xiàng)目評(píng)分一在隧道內(nèi)鋪筑試驗(yàn)路1.隧道內(nèi)風(fēng)大,潮濕,所處環(huán)境與外界不同2.隧道內(nèi)的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)施性工期影響○○◎○6不選二在特大橋上鋪筑試驗(yàn)路1.在橋面上受環(huán)境影響大,在嚴(yán)熱和寒冷季節(jié)與周?chē)鷾夭畲?.橋面上的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與普通路基不同,不具代表性3.大量的機(jī)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(duì)特大橋的結(jié)構(gòu)安全存在一定的影響,且對(duì)施工安全也不利4.特大橋的施工工期制約了試驗(yàn)路的鋪筑所處環(huán)境代表性可實(shí)施性工期影響◎○◎○8不選三在普通路基上鋪筑試驗(yàn)路1.在嚴(yán)熱和寒冷季節(jié)路基溫度與周?chē)鷾囟葻o(wú)太大的變化2.景鷹高速公路全長(zhǎng)202公里,路基長(zhǎng)160多公里,占總長(zhǎng)69%,具有很強(qiáng)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面層施工條件,不影響工期所處環(huán)境代表性可實(shí)施性工期影響●●●●20選定表中：●5分◎3分○1分第7頁(yè)，共32頁(yè)。

經(jīng)過(guò)方案的評(píng)估打分，方案一綜合評(píng)分為6分；方案二綜合評(píng)分為8分；方案三綜合評(píng)分為20分。確定方案三為實(shí)施方案，即在普通路基上鋪筑橡膠粉改性瀝青試驗(yàn)路。第8頁(yè)，共32頁(yè)。六、根據(jù)方案三制定對(duì)策表

小組成員經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的討論，認(rèn)為要使橡膠粉改性瀝青在江西高速公路中的應(yīng)用，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)以上要素我們制定了對(duì)策表（見(jiàn)表2）。第9頁(yè)，共32頁(yè)。序號(hào)對(duì)策目標(biāo)措施責(zé)任人完成時(shí)間1橡膠粉的生產(chǎn)工藝掌握橡膠粉的生產(chǎn)工藝1.確定一家具有橡膠粉改性瀝青生產(chǎn)豐富經(jīng)驗(yàn)的廠商展開(kāi)合作2.通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比確定最佳的生產(chǎn)工藝曠小林姚文清2007.2～2007.32橡膠粉摻配量確定最佳摻配用量1.采取不同的摻量進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)2.根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定最佳摻配用量肖新春劉軍2007.3～2007.43橡膠粉改性瀝青的路用性能研究混合料高溫、低溫及抗水損害性能滿(mǎn)足規(guī)范要求與權(quán)威性的試驗(yàn)室展開(kāi)合作，進(jìn)行相關(guān)的室內(nèi)試驗(yàn)研究工作。肖新春劉軍2007.4～2007.74鋪筑試驗(yàn)路實(shí)體工程試驗(yàn)路的各項(xiàng)性能指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)進(jìn)行生產(chǎn)配合比，按照生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，鋪筑試驗(yàn)路實(shí)體工程趙寶山張克武2007.95經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)上述預(yù)算62萬(wàn)元向總公司申請(qǐng)曠小林2007.1表2對(duì)策表第10頁(yè)，共32頁(yè)。源、廢舊橡膠輪胎筑路應(yīng)用技術(shù)、聚合物改性水泥混凝我們對(duì)試驗(yàn)路現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)性能進(jìn)行了檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了匯總（見(jiàn)表6、表7和圖2）。模的廢舊輪胎將會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)環(huán)保問(wèn)題。交通部辦公廳《關(guān)于組織實(shí)施材料節(jié)約和循環(huán)利方案二綜合評(píng)分為8分；景鷹高速公路是國(guó)家高速公路“7918”網(wǎng)規(guī)劃中的“縱4線”——濟(jì)南至廣州公路在江西省境內(nèi)的北段，全長(zhǎng)202.在橋面上受環(huán)境影響大,在嚴(yán)熱和寒冷季節(jié)與周?chē)鄹男詾r青試驗(yàn)路的鋪筑及相關(guān)研究采取不同的摻量進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)2、通過(guò)試驗(yàn)對(duì)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℃下簡(jiǎn)單機(jī)械攪拌60分鐘。模的廢舊輪胎將會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)環(huán)保問(wèn)題。4、景鷹高速公路通車(chē)近5個(gè)月，目前橡膠粉改性瀝青試驗(yàn)段沒(méi)有出現(xiàn)一個(gè)坑槽、一條裂隙等路面常見(jiàn)病害，試驗(yàn)路取得了圓滿(mǎn)的成功。交通部辦公廳《關(guān)于組織實(shí)施材料節(jié)約和循環(huán)利行相關(guān)的室內(nèi)試驗(yàn)研究工作。確定一家具有橡膠粉改性瀝青2、各種方案的可行性及評(píng)估

▲實(shí)施一1、通過(guò)多家比選，最后確定與國(guó)內(nèi)實(shí)力較強(qiáng)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)保科技發(fā)展有限公司展開(kāi)合作，分別負(fù)責(zé)橡膠粉的生產(chǎn)和橡膠粉改性瀝青的生產(chǎn)，確保了膠粉的及時(shí)供應(yīng)和膠粉改性瀝青的質(zhì)量。2、通過(guò)試驗(yàn)對(duì)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℃下簡(jiǎn)單機(jī)械攪拌60分鐘。第11頁(yè)，共32頁(yè)。表8兩種材料價(jià)格比較通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)橡膠粉改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定次數(shù)在3500次左右，雖然比SBS改性六、根據(jù)方案三制定對(duì)策表方案二：在特大橋上鋪筑試驗(yàn)路按實(shí)際生產(chǎn)時(shí)每噸膠粉消耗240條廢輪胎的生產(chǎn)消耗量及18%的摻量計(jì)算，則每公里還可消耗廢輪胎4629條。景鷹高速公路是國(guó)家高速公路“7918”網(wǎng)規(guī)劃中的“縱4線”——濟(jì)南至廣州公路在江西省境內(nèi)的北段，全長(zhǎng)202.按實(shí)際生產(chǎn)時(shí)每噸膠粉消耗240條廢輪胎的生產(chǎn)消耗量及18%的摻量計(jì)算，則每公里還可消耗廢輪胎4629條。構(gòu)造深度平均值(mm)按實(shí)際生產(chǎn)時(shí)每噸膠粉消耗240條廢輪胎的生產(chǎn)消耗量及18%的摻量計(jì)算，則每公里還可消耗廢輪胎4629條。高速公路中的應(yīng)用進(jìn)行研究我們分別按10%、18%、26%的橡膠粉摻量進(jìn)行了瀝青的高溫性能、低溫性能和老化性能試驗(yàn)（基質(zhì)瀝青采用設(shè)計(jì)的殼牌公司的Shell70#）。軟化點(diǎn)升高和粘度提高。

▲實(shí)施二我們分別按10%、18%、26%的橡膠粉摻量進(jìn)行了瀝青的高溫性能、低溫性能和老化性能試驗(yàn)（基質(zhì)瀝青采用設(shè)計(jì)的殼牌公司的Shell70#）。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3：第12頁(yè)，共32頁(yè)。表3不同摻量的橡膠粉改性瀝青性能指標(biāo)匯總表試驗(yàn)項(xiàng)目單位規(guī)范要求橡膠粉摻量普通瀝青改性瀝青10%18%26%25℃針入度0.1mm60～8060～8063.064.764.35℃延度,不小于cm/3036.832.224.2軟化點(diǎn),不小于℃465551.4559.560.2135℃粘度,不大于Pa.s/31.62.13.5TFOT后質(zhì)量變化,不大于%±0.8±1.0±0.02±0.3±0.525℃殘留針入度比,不小于%616084.394.074.55℃延度,不小于cm/2026.826.224.2第13頁(yè)，共32頁(yè)。試驗(yàn)結(jié)果表明：10%和26%的橡膠粉摻量其各項(xiàng)性能指標(biāo)雖然都能滿(mǎn)足普通瀝青的規(guī)范要求，但分別有1項(xiàng)和2項(xiàng)指標(biāo)不符合改性瀝青的規(guī)范要求，改性效果不明顯。18%的摻量各項(xiàng)指標(biāo)均符合改性瀝青的規(guī)范要求，且對(duì)于瀝青的改性非常明顯。首先，能夠提高瀝青的高溫性能，主要表現(xiàn)在針入度降低、

軟化點(diǎn)升高和粘度提高。其次，能夠提高瀝青的老化性能，表現(xiàn)為殘留針入度比的提高和質(zhì)量損失的減小。因此確定橡膠粉的摻量為18%。

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▲實(shí)施三1、為了掌握橡膠粉改性瀝青混合料的路用性能，QC小組與國(guó)內(nèi)土木工程研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行合作，由同濟(jì)大學(xué)負(fù)責(zé)部分試驗(yàn)研究，確保了試驗(yàn)精度及結(jié)果的權(quán)威性。2、橡膠粉改性瀝青混合料的路用性能試驗(yàn)研究。本次試驗(yàn)進(jìn)行了AC-13細(xì)型（設(shè)計(jì)規(guī)定）混合料設(shè)計(jì)，并采用SBS改性瀝青進(jìn)行同種級(jí)配的混合料設(shè)計(jì)，以比較橡膠粉改性瀝青混合料的實(shí)際性能，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4、表5及圖1：第15頁(yè)，共32頁(yè)。表4混合料高溫、低溫及抗水損害性能試驗(yàn)項(xiàng)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(chē)轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)，不小于次/mm1000280033404636凍融劈裂試驗(yàn)凍融劈裂比指標(biāo)，不小于%758080.3185.82浸水馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度指標(biāo)，不小于%808590.4386.52第16頁(yè)，共32頁(yè)。表5橡膠粉改性瀝青混合料高度變化條件級(jí)配0h12h24h36h最終變化比15℃AC-1364.265.265.465.41.87%AC-2063.864.364.864.81.57%15℃水浴AC-1362.463.463.663.61.92%AC-2063.564.564.864.82.06%60℃水浴AC-1362.763.563.9642.07%AC-2062.26363.263.21.61%第17頁(yè)，共32頁(yè)。

圖1橡膠粉改性混合料高度變化圖第18頁(yè)，共32頁(yè)。通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)橡膠粉改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定次數(shù)在3500次左右，雖然比SBS改性

瀝青要低，但已達(dá)到我國(guó)對(duì)改性瀝青動(dòng)穩(wěn)定度2800次以上的要求，相對(duì)于普通基質(zhì)瀝青，其性能有了很大提高。橡膠粉改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度要比SBS改性瀝青混合料高5%左右，體現(xiàn)了橡膠粉改性瀝青較好的水穩(wěn)定性。

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此外，研究也發(fā)現(xiàn)，橡膠粉改性瀝青混合料的體積膨脹主要來(lái)自于混合料內(nèi)橡膠粉顆粒的彈性恢復(fù)，從上表可以看到70%以上的彈性恢復(fù)在12小時(shí)內(nèi)就已完成，在36小時(shí)后基本上體積已不再發(fā)生變化。這種彈性恢復(fù)的特性能夠提供更舒適的駕車(chē)環(huán)境，并在一定程度上減少行駛過(guò)程中的噪音。

第20頁(yè)，共32頁(yè)。

▲實(shí)施四QC小組在掌握了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的基礎(chǔ)上，現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)進(jìn)行生產(chǎn)配合比，按照生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，于2007年9月份完成在景鷹高速公路K130～K135右幅上面層的橡膠粉改性瀝青試驗(yàn)路的鋪筑。

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1、路用性能效果我們對(duì)試驗(yàn)路現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)性能進(jìn)行了檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了匯總（見(jiàn)表6、表7和圖2）。表6橡膠粉改性瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)匯總表八.效果檢查項(xiàng)目檢測(cè)值規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)點(diǎn)數(shù)合格點(diǎn)數(shù)合格率（%）滲水系數(shù)平均值(ml/min)22≤1201515100壓實(shí)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第22頁(yè)，共32頁(yè)。表7路面噪聲測(cè)定小車(chē)卡車(chē)15t橡膠改性瀝青6080120607080右幅分貝77.680.386.788.191.894.2距離8.277.380.88690.19292.1背景49.3平均77.4580.5586.3589.191.993.15SBS改性瀝青左幅分貝76.780.885.990.892.793.3距離8.275.580.785.29091.593.2背景45.2平均76.180.7585.5590.492.193.25第23頁(yè)，共32頁(yè)。圖2路面噪聲測(cè)定第24頁(yè)，共32頁(yè)。試驗(yàn)表明，橡膠粉改性瀝青路面表面滲水試驗(yàn)、鉆芯試驗(yàn)、面層構(gòu)造深度試驗(yàn)、面層抗滑性能試驗(yàn)等各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)指標(biāo)均符合規(guī)范要求，合格率達(dá)100%，且橡膠改性瀝青對(duì)降低行車(chē)噪音有一定作用，相對(duì)于SBS改改瀝青可以降低大約4dB。2、經(jīng)濟(jì)效益按目前重交瀝青、改性瀝青和橡膠粉的市場(chǎng)價(jià)計(jì)算，我們對(duì)橡膠粉改性瀝青與SBS改性瀝青材料價(jià)格進(jìn)行了比較，見(jiàn)表8。第25頁(yè)，共32頁(yè)。名稱(chēng)SBS改性瀝青橡膠粉瀝青材料名稱(chēng)70#SBS70#橡膠粉單位（噸）10.0510.2單價(jià)（元）29502000029503300材料價(jià)格295010002950660材料重量（噸）1.051.2材料價(jià)格合計(jì)（元）39503610每噸材料價(jià)格（元）37623008節(jié)約比例17%表8兩種材料價(jià)格比較

第26頁(yè)，共32頁(yè)。從表中可以看出使用橡膠粉改性瀝青混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)的SBS改性瀝青混凝土每噸材料可節(jié)約654元，節(jié)約比例達(dá)17%。按