橡胶沥青热拌混合料及SAMI的工程应用应用

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,76,江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院,JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE,橡胶沥青热拌混合料及,SAMI,的工程应用,用于公路工程是解决废旧轮胎问题的重要途径；,据估算，,40mm,厚断级配混合料每车道公里用掉大约,1000,个轮胎。,橡胶沥青制备工艺,橡胶粉料斗,沥青储存罐,沥青加热罐,搅拌罐,反应罐,沥青泵,对接,（溶胀）法,采用橡胶沥青路面的优势,更强的抗反射裂缝能力（,粘度大，混合料油膜较厚,）,老化速度慢,降低噪声,更薄的厚度,提高疲劳寿命,低的维护费用,等效厚度,相同的抗反射裂缝效果,橡胶粉外观,原样橡胶粉：,表面粗糙、松散,AR,中回收的橡胶粉,表面光滑，胶粉之间相互粘聚。,橡胶粉类型、细度选择,性能试验综合表明,货车轮胎,胶粉橡胶沥青性能要优于小车轮胎胶粉橡胶沥青；,20,目,的货车轮胎胶粉橡胶沥青性能最佳 。,国内废胶粉应用路面中的技术途径,大颗粒胶粉,替代细集料、冰冻地区抗滑,粗胶粉,粗胶粉：,1030,目,现场加工、高掺量,SAMI,、断级配,AR-AC,、,AR-OGFC,细胶粉,细胶粉,:4080,目,现场加工、高掺量,断级配（油石比低）、开级配,细胶粉,替代,SBS,改性剂,工厂化加工、储存稳定,(Terminal Blending),橡胶沥青生产设备,下面层,1cm,橡胶沥青膜和碎石,SAMI,水泥稳定碎石基层,用橡胶沥青和单粒径石料制成的橡胶沥青薄膜能够防止和减少沥青路面反射裂缝，可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少，达到延缓反射裂缝产生的目的。,不同抗裂措施疲劳试验对比,试验温度,151,控制应变,150,，频率,10Hz,沥青混合料,防裂夹层,沥青混合料,裂缝,撒布碎石,轮式压路机碾压,清扫松散碎石,洒布橡胶沥青,施工工艺流程,190-200,紧跟撒布,紧跟碾压,橡胶沥青应力吸收层应用,剪切强度试验结果（,50,）,室内成型,现场取芯,抗剪强度（,MPa,）,0.33,0.35,破坏面在混和料层,AR-SAMI,外观,未裹附的碎石撒布,预裹附碎石撒布,橡胶沥青桥面防水层,橡胶沥青桥面防水层,防水层是影响桥面铺装性能的关键功能层，技术性能包括：,防水性能,粘结性能,抗施工损伤性能,利用橡胶沥青高粘性、抗裂性、耐久性等，设计高性能的桥面防水粘结层。,某桥面铺装下层雨后外观情况,铺装层间水“上泛”形成的水渍,水渍发生部位存在规律性,透水区,水渍,水渍,产生水渍区域桥面自身并不渗水；,靠近护栏,30cm,以内的桥面铺装总存在压实的“盲区”，构成雨水下渗入口；,铺装层与桥面板间由于构造深度影响，成为层间透水通道，雨水向下游渗流、上泛，形成水渍。,层间透水通道与滞水空间,滞留于铺装层间的雨水,桥面早期病害,推 移、车辙,松 散 、坑塘,橡胶沥青桥面防水层,橡胶沥青,+,碎石等。,水泥混凝土桥面板,沥青混合料铺装层,结构性防水层,（防水材料渗入铺装层）,橡胶沥青结构性防水层可较好的消除桥面铺装体系“层间水”,。,水泥混凝土桥面板,沥青混合料铺装层,结构性防水层,（防水材料渗入铺装层）,橡胶沥青桥面,防水层,铺装层施工中，高温和碾压作用下，橡胶沥青适度上浮，渗入铺装下层一定深度，形成结构性整体：,提高粘结性能和防水效果；,增强铺装层与桥面的摩阻力，提高抗剪切强度；,减少施工过程中防水层的机械损伤（碎石保护层）；,封堵层间空隙，消除桥面铺装层间渗水通道。,橡胶沥青,+,碎石,结构性防水层,桥面防水涂料,SBS,改性沥青,+,碎石的影响,乳化沥青,+,碎石,橡胶沥青,+,碎石,抗施工损伤性能对比,橡胶沥青防水层 层间强度,防水层方案,拉拔强度,（,MPa,）,剪切强度,（,MPa,）,橡胶沥青碎石,0.4169,0.5612,SBS,改性乳化沥青碎石,0.3835,0.5563,桥面防水涂料,0.1241,0.2876,SBS,改性沥青碎石,0.2497,0.3127,注：桥面采取喷砂法处理,断级配橡胶沥青混合料,(AR-AC13S),国外两种断级配橡胶沥青混合料,亚里桑那、加州、佛罗里达州，课题称之为,AR-AC13A,减少,2.36mm,以下的用量，严格控制,0.075mm,用量；,德州，课题称之为,AR-AC13B,按照,SMA,的思路，增加粗集料用量，,2.364.75mm,间断，橡胶沥青构成玛蹄脂。,两种断级配橡胶沥青混合料性能对比,二者抗水损害性能比较接近；,AR-AC13B,具有更好的嵌挤性能、高温抗车辙能力、低温抗裂能力、抗疲劳性能和较好的外观。,AR-AC13S,对断级配橡胶沥青混合料设计进行了不断摸索、总结、调整、优化。,形成了具有特色的橡胶沥青断级配混合料设计体系，称之为,AR-AC13S,。,原 路 面,SBS,改性沥青,AC-13,橡胶沥青,AR-AC13,调查结果表明：右幅路面状况相对较差,左 幅,右 幅,2008,年,5,月实施罩面工程,原材料选择,集料,石灰岩石料，未掺加矿粉,水泥,掺加,2%,水泥，以提高混合料的抗水损害性能,橡胶沥青,70,号基质沥青,40,目大车轮胎,试验项目,试验结果,技术要求,试验方法,针入度,(25,，,5s,，,100g),42.4,25.0,T0604-2000,软化点,(R&B),64.8,54.0,T0606-2000,177,粘度,3.473,1.5-4.0,T0625-2000,弹性恢复,25,88.0,70.0,T0662-2000,橡胶沥青性能检测结果,AZ,Texas,AR-AC13S,试验项目,设计结果,技术标准,马歇尔试验指标,油石比（,%,）,8.0,/,空隙率（,%,）,5.5,5.51.0,矿料间隙率,VMA,（,%,）,20.4,20.0,沥青饱和度（,%,）,73.5,70,85,稳定度（,kN,）,5.85,5.0,流值（,0.1mm,）,36.2,20,50,性能验证要求,浸水残留稳定度（,%,）,88.4,85,冻融残留强度比（,%,）,88.6,80,车辙试验动稳定度（次,/mm,）,4313,3000,低温弯曲破坏应变,(,),3462.3,2500,AR-AC13,混合料设计结果,左右幅路面,PCI,指数对比,左右幅路面裂缝度对比,在经历了夏季高温、冬季的低温考验后,2009,年,4,月对罩面段落进行表面破损状况调查,右幅橡胶沥青,AR-AC13,段落使用状况更好,橡胶沥青设备,供给单元,反应釜,电器控制部分,气动单元,基质沥青泵,沥青流量计,搅拌器,橡胶沥青专用泵,热交换器,橡胶屑上料装置,导热油加热炉（选配）,控制室,空压机,搅拌螺旋,沥青泵,燃烧器,导热油加热管,橡胶沥青热拌混合料（,AR-AC,）施工要点,江苏省,AR-AC13S,江苏省,AR-AC13S,：,级配更为间断，矿料间隙率,VMA,更大，为容纳胶粉提供空间；,高油石比，发挥橡胶沥青抗裂性能，提高耐久性；,铺面构造深度更大，提高安全性。,橡胶粉颗粒,断级配集料,AR-AC13S,型断级配混合料设计标准,试验项目,技术标准,马歇尔试验指标,击实次数（次）,两面各,75,次,稳定度（,kN,） 不小于,5.0,流值（,0.1mm,）,20,50,空隙率（,%,）,5.51.0,沥青饱和度（,%,）,70,85,矿料间隙率,VMA (%),不小于,20.0,性能验证要求,浸水残留稳定度（,%,） 不小于,85,冻融残留强度比（,%,） 不小于,80,车辙试验动稳定度（次,/mm,） 不小于,3000,弯曲破坏应变,(,),不小于,2000,AR-AC13S,工程特点（,1,）,1,）路面压实后的现场空隙率小于,7%,，路面密实不渗水。,2,）路面构造深度,0.81.2mm,，均匀粗糙，具有较好的抗滑性能。,3,）混合料粒径相对单一，沥青用量高，施工中的离析现象少,AR-AC13S,工程特点（,2,）,4,）现场改性，橡胶沥青粘度大，需对沥青泵进行改造，以提高泵送能力。,5,）施工工艺、施工难度与,SMA,混合料相似，拌和温度比常规改性沥青混合料高,510,，路面压实采用双钢轮振动压路机，为防止粘轮一般不采用胶轮压路机。,高温性能,混合料类型,油石比,（,%,）,车辙动稳定度（次,/mm,）,要求,1,2,3,平均,AR-AC13,8.6,4846,4846,4846,4846,3000,SMA-13,6.1,7000,5727,5250,5992,AC-13C,5.2,3938,3706,3500,3715,车辙动稳定度,抗裂性能优越，在对比段落已经出现较严重裂缝的情况下，橡胶沥青混合料几乎不开裂。,低温性能,-10,小梁弯曲,混合料类型,最大荷载,跨中挠度,抗弯拉强度（,MPa,）,劲度模量（,MPa,）,破坏应变,要求,(N),（,mm,）,（,）,（,）,AR-AC13S,0.50,0.92,9.17,1922.5,4823,2000,SMA-13S,1.26,0.62,10.69,2767.5,3270,AK-13S,0.93,0.53,7.67,2727.2,2815,橡胶沥青混合料与常用沥青混合料性能对比,序号,对比项目,道路石油沥青,混合料,SBS,改性沥青,混合料,橡胶沥青,混合料,备注说明,1,噪音情况,84,分贝,84,分贝,78,分贝,2,混合料动态模量,10000MPa,13000MPa,16000MPa,15,，,10Hz,3,抗疲劳性能,7000,次,19000,次,46000,次,15,，,600,4,平均寿命,8,年,10,年,15,年,4cm,罩面,5,平均维护成本,4,万,3,万,2.5,万,同等厚度，每车道,/,公里,项目,检查频率,质量要求,或允许差,试验方法,压实度（,%,）,每层,1,次,/200m/,车道,不小于,98,（马歇尔密,度,现场钻孔试验（用核子密度仪随时检查）,厚度 不超过,1,次,/200m/,车道,4mm,钻孔检查并铺筑时随时插入量取，每日用混合料数量校核,平整度 不大于,每车道连续检测,0.8mm,用连续式平整度仪检测,宽度,2,处,/100m,不小于设计宽,用尺量,纵断面高度,3,处,/100m,15 mm,用水准仪或全站仪,横坡度,3,处,/100m,0.3%,用水准仪检测,中线平面偏位 不大于,4,点,/200m,20mm,用经纬仪检测,渗水系数 不大于,1,次,/200m/,车道,50ml/min,改进型渗水仪,（,80%,）,摩擦系数,1,处,/200m,符合设计要求,摆式仪,构造深度,铺砂法,混合料的体积指标,VCA,、,VMA,、,VFA,无论是湿拌，还是干拌工艺，橡胶粉当,作填料计算，不宜当作沥青计算；,湿拌法拌和工艺要求,橡胶沥青对于混合料的拌制工艺影响不大，与普通沥青混合料生产相似，只是对拌和温度控制要求更为严格，橡胶沥青比普通沥青更粘稠一些，橡胶沥青混合料生产温度比普通沥青混合料温度稍高，温度范围更窄，混合料出厂温度控制在,170-180,。,橡胶沥青加热温度的提高；,180-190,拌和楼沥青泵的改善；,拌和时间的延长；外掺剂水泥加入拌和仓后先与矿料干拌,10s,，再加入橡胶沥青湿拌,50s,。,出厂温度：,170-180 ,运输要求,运料车装料时，汽车应前、后、中移动三次装料，以减少粗集料的离析现象。,车辆保温措施：车厢侧面采用岩棉板包封，车厢顶面采用棉被覆盖 ，不向摊铺机卸料时棉被解开而不揭开。,车厢采用菜油：洗洁净水,1,：,10,作为隔离剂。只能抹匀，禁止喷洒。,摊铺工艺要求,摊铺机梯队作业，两机前后间隔距离控制在,3-5m,，两机搭接为,13,18cm,。,专人指挥料车距离摊铺机接料斗前,10,30cm,停车，分三次起斗,摊铺速度：,2.5m/min,。,两机统一采用夯锤,800,转,/,每分钟,采用非接触式平衡梁控制厚度,摊铺工艺要求,由于橡胶沥青混合料不适宜手工摊铺作业，施工中又只用钢轮压路机碾压，摊铺过程中形成的缺陷很难弥补，这对摊铺过程提出了更高的要求。摊铺机速度要稳定，避免开开停停，布料器内料位高度要一致，这样有助于提高路面均匀性。,碾压工艺要求（,1,）,为防止橡胶沥青粘结橡胶轮胎，不宜使用胶轮压路机。,AR-AC,建议碾压组合：,初压：钢轮前静后振,2,遍；,复压：钢轮振动碾压,4,遍；,终压：钢轮静压,1,2,遍。,AR-AC13,施工与过程质量控制,施工工艺：类似于改性沥青,SMA,，钢轮压实；,质量控制,压实度：马氏,98%,，理论压实度,9296%,渗水系数：,50ml/min,充分碾压,橡胶沥青混合料温度对于压实效果影响特别显著，由于薄层混合料降温较快，在摊铺和压实过程中要密切监控铺层温度。施工要选在高温天气，气温不能低于,13,。,充分碾压,AR-AC13S,混合料级配粗、胶结料粘稠，在压实上就比普通路面提出了更高的要求，压实主要依靠较高的温度和振动压实功。,AR-AC13S,混合料不推挤，初压就可以采用振动，用两台振动压路机紧跟摊铺机，初压对于压实度的贡献最大。,ARAC,外观,均匀密实,混合料,嵌挤密实,橡胶沥青在国外应用的图片,橡胶沥青,普通沥青路面,罩面前,罩面后,-,刚施工结束,罩面后,-,通车,5,年,罩面后,-,通车,5,年,4.5 cm (橡胶沥青) + 应力吸收层，使用16 年,4.5 cm (,橡胶沥青,) +,应力吸收层，使用,16,年,7.5 cm (,橡胶沥青,) +,应力吸收层，使用,16,年,Asphalt-Rubber Asphaltic Concrete offers excellent,color contrast for striping and marking.,減少濺水,混凝土,开级配,能见度,开级配,密级配,铺了,13,年的橡胶沥青石屑封层,www.rubberpavements.org,No other asphalt can be placed as thin and last as long as A-R Friction Course on PCCP,I-17 Phoenix, AZ,SBS,改性,胶粉改性,橡胶沥青,SBS,改性,橡,胶沥青罩面,普通沥青罩面,两年后,亚利桑那州,Flagstaff,的,I-40,公路试验路段,8,年对比,谢谢大家！,