《石墨烯复合改性橡胶沥青技术要求》-（征求意见稿）编制说明

1附件 2：广西地方标准石墨烯复合改性橡胶沥青（征求意见稿）编制说明一、任务来源根据广西壮族自治区市场监督管理局关于下达 2018年第二批广西地方标准制定（修订）项目计划的通知 （桂市监函2018253 号）文件精神，由广西大学可再生能源材料协同创新中心负责起草广西地方标准石墨烯复合改性橡胶沥青技术要求 。本标准由广西大学提出，负责牵头起草。二、目的意义沥青是由碳氢化合物与其非金属衍生物组成的混合物，广泛应用于道路工程建设中。沥青路面具有良好的力学性能和粘弹性能，使车辆行驶舒适、噪音降低，方便施工与养护，能够再生利用等优势。然而随着经济的发展，公路交通量日益增加，汽车轴载不断增大，对沥青的质量提出了更高的要求。基质沥青在使用过程中，高温易发生车辙、低温时会发生温缩开裂、沥青长期受到氧气和水分的影响，会发生老化抗疲劳性能下降，降低沥青路面的使用寿命。为了进一步提升沥青的路用性能，通常采用外掺剂包括树脂、橡胶、胶粉、高分子聚合物等对基质沥青进行改性。其中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）等高分子聚合物是目前最为常用的改性剂，其可有效提高基质沥青的高低温性2质，然而在耐久性和抗疲劳性方面仍存在不足，主要是 SBS等高聚物分子的老化降解所引起。另一方面，由废旧轮胎加工而成的橡胶粉粒，再按一定比例与基质沥青充分融合后形成的橡胶沥青，是解决废旧轮胎环境污染的有效手段。同时废橡胶改性沥青混合料的高温稳定性、抗车辙性能和抗疲劳性能等同或稍优于 SBS改性沥青，但更符合环保要求，已经越来越引起各界重视。然而在橡胶粉改性沥青的实际应用中，还存在一些技术问题亟待解决，橡胶和基质沥青的相容性不足，导致改性后沥青的储存稳定性不佳，加工过程需要高温、并且伴随而来的严重的气味与粉尘的二次污染等问题，使用过程中抗水损坏能力不足，以及施工和易性差等问题，影响橡胶沥青的大规模应用。因此我国对高品质路面沥青材料有着巨大的需求。石墨烯是由碳原子以 sp杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，其具有优异的力学、热学性质，是目前为止强度最大，导热率最高的材料。石墨烯在沥青改性中可在以下几个方面起到关键性作用：（1）石墨烯是一种二维材料，其可平行于骨料表面方向存在，在沥青膜中形成屏蔽结构，能减缓氧气、水分等物质的穿透，吸收紫外线，从而在沥青抗水损和耐老化等方面性能得到提升；（2）石墨烯具有优良的热学性质，可以快速将热量传递给整个路面，降低因温差引起的内应力，避免路面引起开裂。 （3）石墨烯作为纳米增强填料，能显著增加沥青的弹性模量，3提高抗变形的能力。纳米粘土等在屏蔽上具有一定的效果，碳纳米管能增强沥青复合材料力学性，而石墨烯，能在提高屏蔽性和力学性的基础上，改善沥青材料的导热性。在广西科技厅重点研发计划和创新驱动重大专项的资助下，广西大学沈培康石墨烯团队针对所发明的立体构造石墨烯粉体材料宏量制备和规模化应用进行了大量研发工作。根据目前我国沥青路面存在着关键性问题联合广西正通工程技术有限公司和广西正路机械科技股份有限公司进行攻关，成功研制出性能优异的石墨烯复合橡胶高性能改性沥青，在河百高速东兰服务区段，兰州南绕城等国家高速重点工程中等到应用，同时在南宁市多项市政工程建设中得到工程应用如南宁大桥大修项目、三岸互通项目、秋月立交、凤岭南立交，现已累计铺装 30万平方米，该石墨烯复合改性橡胶沥青，可在与现有改性沥青产品成本相当条件下，显著提高路面高温性能、水稳定性能、抗疲劳、耐老化性能，同时具有摩擦系数高、降噪音效果明显、路面温度低等优势，能够提高沥青路面的使用寿命，降低维护成本，其特性已显著有别于传统 SBS改性沥青和橡胶沥青，是一种新型环保净味石墨烯复合改性沥青，产品性能现已等到国家权威机构的验证，和施工、业主单位的好评，在全国率先突破了石墨烯在路面材料领域规模化应用。然而在该产品研制和应用过程中发现，现有橡胶类改性沥青交通部行业标准和广西地方标准已无法规范石墨烯改性沥4青产品特性，因此特此申报广西地方标准，以此来大力推动广西石墨烯产业的发展提供坚实的基础保障，加速石墨烯作为广西九张名片的建设；为公路和城市道路设计提供设计依据、为政府质量监督管理、执法提供评判依据；助力广西交通和城市建设高品质路面可持续发展，成为全国路面材料新技术的发源地。三、编制原则与依据遵循“科学可行”原则，既尊重科学，又结合实际与文献资料，并广泛征求、听取各方意见，确保本标准行之有效。标准按照 GB/T 1.12009标准化工作导则第一部分:标准的结构和编写规则起草。起草主要参考了如下文件： JTG E20 公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG F40 公路沥青路面施工技术规范JTG D50 公路沥青路面设计规范JT/T 791 路用废胎硫化橡胶DB45/T 1421 石墨烯三维构造粉体材料名词术语和定义DB45/T 1425 石墨烯三维构造粉体材料生产技术DB45/T 1423 石墨烯三维构造粉体材料的检测与表征方法AASHOM Association of State Highway Officials4、编制过程（一）前期基础研究2016年广西壮族自治区党委政府主要领导批示支持广5西大学石墨烯研究以来，在各方面大力支持下，广西大学成立以沈培康教授为首席科学家的广西石墨烯研究院，采用原始创新的立体构造石墨烯粉体制备技术，现已建成年产 15吨石墨烯粉体生产基地。在全国率先制定和发布了有关立体构造石墨烯 5项广西地方标准；在广西科技重点研发计划项目和广西创新驱动发展专项的资助下，2017 年 9月广西大学与广西正通工程技术有限公司合作研制出石墨烯复合改性橡胶沥青，2018 年 5月实现世界首条石墨烯复合改性橡胶沥青路面在钢箱梁桥面的铺筑（南宁大桥） ，建成通过 11个月来，历经夏季高温、秋冬季低温阴雨等气候条件，现无任何沥青路面早期病害出现。2018 年 7月至 12月，石墨烯复合改性橡胶沥青已经在河池至百色高速公路项目和甘肃兰州南绕城高速建设项目中开展了累计双向 4公里的铺设试验，在南宁市高改快的三岸互通立交、凤岭南立交桥、广西大学校内主干道白改黑项目累计 30万平方米。经第三方测试和实体项目应用验证，与传统高掺量 SBS改性沥青成本相当的条件下，实现综合性能指标提高 30%以上，尤其在高温性能、抗老化、耐水损、抗疲劳方面具有显著优势，有望大幅提高路面寿命，降低维护成本。目前，已在南宁市武鸣区建设有一条自主设计研发的年产 10万吨/年石墨烯复合改性橡胶沥青生产线，2019 年 4月，在甘肃天水，与甘肃公航旅投集团合作建设一条年产 5万吨改性沥青生产线，以此作为西北地区石墨烯复合改性橡胶沥青6生产基地。广西壮族自治区政府在石墨烯协同创新发展实施方案中明确指出在 2022年前实现 300公里石墨烯复合改性橡胶沥青路面的铺筑，以此推动新时代高品质路面材料的产业发展。（二）提出立项申请2018年 12月，广西大学编制广西地方标准制定（修订）项目建议书 、 广西地方标准制定（修订）项目计划表 ，由广西大学文报自治区市场监督管理局提出立项申请，申请获批。（三）起草标准初稿2019年 1月，广西大学可再生能源材料协同创新中心联合广西正通工程技术有限公司、南宁市市政管理处、南宁交通投资集团有限公司、广西正路机械科技股份有限公司、广西壮族自治区建筑质量检测中心，根据广西壮族自治区市场监督管理局关于下达 2018年第二批广西地方标准制定（修订）项目计划的通知 （桂市监函2018253号）文件精神，成立石墨烯复合改性橡胶沥青标准起草工作组，制定起草实施方案。依据石墨烯复合改性橡胶沥青第三方检测结果（新型道路广西大学设计院甲级实验室）和试验路项目工程总结报告，对石墨烯复合改性橡胶沥青的各个技术参数，进行统计分析结果，对石墨烯在改性沥青的检测方法制定相关方案，并进行测试验证，最终掌握了关键技术指标检测方法和石墨烯复合改性橡胶沥青技术7指标要求。再经广泛查阅、收集、整理、验证相关标准和文献资料。按 GB/T 1.12009标准化工作导则第一部分:标准的结构和编写规则编写、起草石墨烯复合改性橡胶沥青。（四）形成征求意见稿2019年4月，起草工作组将初稿进行多次讨论与修改完善，形成石墨烯复合改性橡胶沥青技术要求征求意见稿及编制说明，提交相关部门和专家征求反馈意见；提交本标准提出单位，报自治区技术监督局申请网上公开征求意见。五、标准主要内容的确定标准起草组根据石墨烯复合改性橡胶沥青测试和试验路建设报告，确定了该改性沥青具体的技术要求，并确定了标准起草内容，具体包括：石墨烯复合改性橡胶沥青名称、术语；生产原材料的质量要求；改性沥青及沥青混合料的技术要求、试验方法、生产方式；产品标志、包装、运输和储存以及路面施工技术要求。标准技术要求参考报告如下：1、 石 墨 烯 复 合 改 性 橡 胶 沥 青 检 测 报 告 （ 广 西 大 学 设 计 院 ） 南 宁 大 桥 石 墨 烯 复 合 改 性 橡 胶 沥 青 桥 面 铺 装 检 测 报 告 （ 广西 大 学 设 计 院 ）2、 广 西 河 百 高 速 公 路 石 墨 烯 复 合 改 性 橡 胶 沥 青 混 合 料 试 验路 总 结 报 告 （ 苏交科集团股份有限公司，广西河百高速公8路沥青路面技术咨询组）3、 广 西 河 池 至 百 色 高 速 公 路 B 合 同 段 石 墨 烯 复 合 改 性 橡胶 沥 青 混 凝 土 上 面 层 试 验 路 总 结 （ 中 交 第 四 公 路 工 程 局 有 限公 司 ）4、 兰州南绕城高速公路建设项目 G309改线段石墨烯复合改性橡胶沥青混合料配合比试验报告 （兰州南绕城高速公路 LRNLMJC中心实验室）5、兰州南绕城高速公路石墨烯复合改性橡胶沥青混合料试验路检测报告 （兰州南绕城高速公路 LRNLMJC中心实验室）6、兰州南绕城高速公路石墨烯复合改性橡胶沥青试验段总结及技术评价报告 （甘肃路桥公路投资有限公司，苏交科集团股份有限公司，中交二公局三公司南绕城项目经理部）7、G316 线长乐至同仁公路两当县杨店（甘陕界）至微县高速公路石墨烯复合改性橡胶沥青路面试验段工作报告（甘肃省交通建设集团有限公司，甘肃畅陇公路养护技术研究院有限公司，甘肃两徽高速公路项目管理有限公司，甘肃路桥建设集团养护科技有限责任公司，甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，甘肃省交通科学研究院有限公司）六、与现行法律、法规和强制性标准的关系本标准制定是依据中华人民共和国标准化法等国家现9行法律、法规和强制性标准，结合地方实际情况制定的地方标准，因此与我国现行的法规和相关标准并不冲突。七、标准属性建议建议将石墨烯复合改性橡胶沥青技术要求以推荐性广西地方标准发布。石墨烯复合改性橡胶沥青技术要求编制小组2019年 4月 28日