《石墨烯复合改性胶粉橡胶沥青技术要求》（征求意见稿）

ICS 71.100.99G 14DB 45广 西 壮 族 自 治 区 地 方 标 准DB 45/T XXXXXXXXX石墨烯复合改性橡胶沥青的技术要求Technical Specifications of Graphene modified crumb rubber asphalts（征求意见稿）2019 - XX - XX 发布 2019 - XX - XX 实施广 西 壮 族 自 治 区 市 场 监 督 管 理 局 发 布DB45/ XXXXXXXXXI前 言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准由广西大学提出。本标准的起草单位：广西大学、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本标准主要起草人：DB45/ XXXXXXXXX1石墨烯复合改性胶粉橡胶沥青的技术要求1 范围本标准规定了公路工程用石墨烯复合改性胶粉橡胶沥青的名称、术语、技术要求、试验方法、检测原则、标志、包装、运输和储存以及路面施工技术要求。本标准适用于广西壮族自治区范围内的各等级公路、桥面石墨烯复合改性橡胶沥青路面面层的铺装；各等级公路、桥面铺装的结构层和路面功能层（包括防水黏结层、应力吸收层、黏层等）；城市道路和机场道面参照使用。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。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AASHTO MP1 Standard Specification for Performance Graded Asphalt Binder 沥青粘合剂性能分级的标准规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1 石墨烯复合改性橡胶沥青 graphene and polymer modified crumb rubber asphalt石墨烯、聚合物、改性胶粉、基质沥青及外掺剂按一定比例，经特定生产工艺处理制备的符合技术要求的一种改性沥青结合料。3.2 改性胶粉 modified crumb rubber路用废旧轮胎橡胶粉在一定助剂的作用下，经特殊工艺处理得到的一种专用于沥青改性加工的橡胶粉体材料。3.3 DB45/ XXXXXXXXX2外掺剂 asphalt additives为石墨烯复合改性橡胶沥青加工所需添加弹性体聚合物和改善改性沥青特定性能的添加剂，以满足最终改性沥青性能技术要求。4 技术要求4.1 原材料4.1.1 石墨烯应符合DB45/T 1421、DB45/T 1425和DB45/T 1423的规定，具体如表1：表 1 石墨烯技术理化指标及检测方法项目 指标 检测方法形貌结构 形貌为石墨烯片层构成的三维类蜂窝状结构比表面积 600 m 2/g孔径分布 110-9 m110 -5 m孔隙率 30.0电导率 1000 S/m (25 MPa)杂质金属元素含量 2 wt憎水性 与水接触角100粉体颗粒度 10 -7 mB45/T 14234.1.2 路用橡胶粉应符合JT/T 791路用废胎硫化橡胶粉的技术要求和规定的测试方法进行检测，具体如表2：表 2 路用废旧硫化橡胶粉技术要求检验项目 单位 标准值水分 % 0.8过筛率 （40 目）% 90灰分 % 8丙酮抽出物 % 16炭黑含量 % 28橡胶烃含量 % 454.1.3 基质沥青符合交通部规范（JTG F40)中道路石油沥青技术要求的重交沥青AH-70，具体技术要求如表3：DB45/ XXXXXXXXX3表 3 道路石油沥青技术要求沥青标号指标 单位 等级70 号 90 号针入度（25,5 s,100 g） 0.1 mm 6080 80100适用的气候分区 1-3 1-4 2-2 2-3 2-4 1-1 1-2 1-3 2-2 2-3A -1.5+1.0 -1.5+1.0针入度指数 PI B -1.8+1.0 -1.8+1.0A 46 45 45 44B 44 43 43 42软化点（R&B)不小于 C 43 4260动力粘度不小于 Pas A 180 160 160 140A 20 15 25 20 15 45 30 20 30 2010延度不小于 cmB 15 10 20 15 10 30 20 15 20 15A，B100 10015延度不小于 cmC 40 50A 2.2 2.2B 3.0 3.0蜡含量（蒸馏法）不大于%C 4.5 4.5闪点不小于 260 260溶解度不小于 % 99.5 99.5密度（15） g/cm3 实测记录 实测记录TFOT（或 RTFOT)后质量变化不大于% 0.8 0.8A 61 57B 58 54残留针入度比（25）不小于%C 54 50A 6 8残留延度（10）不小于 cmB 4 6残留延度（15）不小于 cm C 15 20a 适用的气候分区采用标准 JTG F40 公路沥青路面施工技术规范中的附录 A。4.1.4 集料符合交通部规范JTG F40集料要求。4.1.5 外加剂DB45/ XXXXXXXXX4外加剂一般能与胶粉一起掺加到沥青中进行拌和。4.1.6 聚合物属于高分子材料，能一起掺加到沥青中进行拌和。4.1.7 改性胶粉路用废旧轮胎橡胶粉在一定助剂的作用下，经特殊工艺处理，适用于沥青改性。4.2 石墨烯复合改性橡胶沥青加工4.2.1 材料配比石墨烯复合改性橡 胶 沥 青 中 改 性 胶 粉 的 掺 量 一 般 为 基 质 沥 青 质 量 的 15%30%；聚合物掺量与基质沥青质量比不大于3%；石墨烯含量在总体改性沥青质量比不大于1%。4.2.2 加工方法石墨烯复合改性橡胶沥青采用高速剪切方式加工，加工温度不得超过190；应采用集中工厂化生产，不建议现场生产；4.3 石墨烯复合改性橡胶沥青技术指标石墨烯复合改性胶粉橡胶沥青技术具体标准见表4：表 4 石墨烯复合改性橡胶沥青的技术指标序号 指标 单位 70#改性沥青标准值 90#改性沥青标准值1 软化点 75 752 针入度 25,0.1 mm 3070 40803 弹性恢复 25，% 85 854 延度 5，cm 20 205 180旋转粘度 Pa.s 1.04.0 1.04.06 离析软化点差 1 1旋转薄膜烘箱老化试验（RTFOT）7 残留针入度比 25, % 85% 85%8 质量损失 % 1% 1%9 PG 分级 PG76-16 参考执行a 石墨烯复合改性橡胶沥青技术指标测试方法采用标准 JTG E20 公路工程沥青及沥青混合料试验规程。4.4 石墨烯复合改性橡胶沥青混合料DB45/ XXXXXXXXX5石墨烯复合改性橡胶沥青适用于：JTG F40、JTG D50中所有沥青混合料级配类型、满足路面所有结构层与道路交通等级使用。4.4.1 石墨烯复合改性橡胶沥青混合料施工按JTG F40中聚合物改性沥青规范要求实施。4.4.2 石墨烯复合改性橡胶沥青混合料的性能指标混合料指标符合广西气候、交通条件，符合 JTG F40、JTG D50的规定，具体要求见表5：表 5 石墨烯复合聚合物改性胶粉橡胶沥青混合料指标序号 混合料性能指标 单位 标准值1 马歇尔稳定度 KN 102 浸水马歇尔试验残留稳定度 % 903 冻融劈裂试验残留强度比 % 854 低温弯曲试验破坏应变（选择) 28005 混合料60 动稳定度 DS（次/mm） 50005 试验方法5.1 取样取样按沥青取样法T0601进行。5.2 旋转黏度 旋转黏度的检测分为室内检测和现场检测。5.2.1 室内检测按标准沥青旋转黏度试验T0625进行，采用布洛克菲尔德黏度计，测定不同转速下沥青的黏度，并回归沥青的黏度和黏度计扭矩之间的关系曲线，取50扭矩的黏度作为沥青的黏度代表值。 5.2.2 现场黏度检测采用便携式黏度计进行，在室内采用旋转黏度计对便携式黏度计校正，校正温度应控制在1801，从取样到试验结束应在20 min内，应记录试验的时间。5.3 动力黏度按标准沥青动力黏度试验（真空减压毛细管法）T0620进行。试验温度为60，真空度为40 kPa，将毛细管黏度计置于恒温水槽中，当试样吸到第一标线时间同时开动两个秒表，测定通过连续的一对标线间隔时间，准确至0.1 s，记录间隔时间，间隔时间要大于60 s，否则更换黏度计。动力粘度按下式计算：DB45/ XXXXXXXXX6tK式中：沥青试样在测定温度下的动力黏度（Pa s）K所选的黏度计常数（Pas/s）t通过标线的间隔时间（s）5.4 蜡含量（蒸馏法）按标准沥青蜡含量试验（蒸馏法）T0615进行。向蒸馏烧瓶中装入沥青试样50 g1 g，放入恒温55010的高温电炉中，直至烧瓶内残留物完全形成焦炭为止。蜡含量按以下公式计算： 1021mPbw式中：PP蜡含量（%）mb沥青试样质量（g）m1馏分油总质量（g）m2用于测定蜡的馏分油含量（g）mw析出蜡的质量（g）5.5 闪点按标准沥青闪点与燃点试验（克利夫兰开口杯法）T 0611进行。将沥青注入试样杯中至标线处，将温度计插入液体内部，升高温度，到达预期闪点前28时开始，每隔2将点火器的试焰沿试验杯口中心以150 mm半径作弧水平扫过一次，出现一瞬即灭的蓝色火焰时，立即从温度计上读取温度，即为沥青试样的闪点。5.6 溶解度按标准沥青溶解度试验T 0607进行。采用三氯乙烯溶剂将沥青溶解，根据残留物的质量计算沥青试样的溶解度。5.7 密度按标准沥青密度与相对密度试验T 0603进行。采用比重法将液体沥青试样与水进行比较，计算相对密度。5.8 软化点软化点按标准沥青软化点试验（环球法）T0606进行。钢球直径9.53 mm，质量3.5 g0.05 g，水槽温度恒温在50.5，升高温度，直至钢球掉落到钢板，记录此刻温度。5.9 针入度5.9.1 按标准沥青针入度试验T0604 进行。针入度标准试验条件为温度 25，荷重 100 g，贯入时间 5 s，记录针入的距离。5.9.2 针入度指数 PI：宜在 15、25 、30等 3 个或 3 个以上温度条件下测定针入度后按规定的方法计算得到，若 30时的针入度过大，可采用 5代替。DB45/ XXXXXXXXX75.10 延度按标准沥青延度试验T0605进行。通常采用的试验温度为25、15、10或5 ，拉伸速度为5 cm/min0.25 cm/min，当低温采用1 cm/min0.5 cm/min，记录拉伸的最大长度。5.11 弹性恢复按标准沥青弹性恢复试验T0662进行。试验温度25，拉伸速率为5 cm/min0.25 cm/min，式样达10 cm0.25 cm时停止拉伸，立即用剪刀在中间将沥青试样剪断，保持试样在水中1 h，取下两个半截回缩的沥青试样捋直，测量试件的残留长度X。弹性恢复率计算公式： 10XD式中：D试样的弹性恢复率（%）X试样的残留长度（cm）5.12 储存稳定性按标准聚合物改性沥青离析试验T0661进行。将沥青及容器放入1635的烘箱中，在不受任何扰动的情况下静放48 h1 h。结束后放入冷柜中，保持竖立状态至少4 h，使沥青试样凝为固体。待温度稍有回升，将样品剪成相等的3截，取顶部和底部各1/3试样，按标准T0606分别测试其软化点，计算差值。5.13 旋转薄膜烘箱老化试验（RTFOT）按标准沥青旋转薄膜加热试验T0610进行。保持温度为1630.5，试验结束后，记录质量的变化和残留物针入度比。5.14 PG分级测试方法PG 分级按标准Standard Specification for Performance-Graded Asphalt BinderAASHOM M320-2010 进行，其依据沥青的路用性能进行分级。试验在 3 个临界阶段进行沥青 DSR 试验：第一阶段是将原样沥青在高温下进行 DSR 试验，测试沥青的动态剪切模量 G*和相位角 ，要求车辙因子G*/sin1.0；第二阶段是将该沥青经过 RTFOT 老化后的残留物在高温温度下进行 DSR 试验，要求车辙因子 G*/sin2.2；第三阶段是经过 RTFOT 老化后再经过 100条件下压力老化后的残留物在常温下开展 DSR 试验，要求疲劳因子 G*sin5000kPa。5.15 沥青混合料稳定性指标按标准T0702击实法成型马歇尔试件，按标准沥青混合料马歇尔稳定度试验T0709进行试验。利用加载设备，使试件承受载荷，加载速度为50 mm/min5 mm/min，计算机记录传感器压力和试件变形曲线。浸水马歇尔试验法规定试件在恒温水槽中保温时间为48 h。5.16 冻融劈裂试验残留强度比按标准沥青混合料水损害的测试方法T283进行，用经过真空饱和水和冻融循环的试件测出的抗拉强度与原始条件下试件的抗拉强度对比，来评价沥青混合料的水稳定性能。冻融劈裂强度计算公式：DB45/ XXXXXXXXX821STR式中： S1干试件的抗拉强度,kPaS2湿试件的抗拉强度，kPa5.17 低温弯曲试验破坏应变按标准沥青混合料弯曲蠕变试验T0728进行。试验沥青混合料的低温性能时采用0，数据采集系统自动采集或储存传感器及位移传感器的电测信号，并绘制载荷与跨中挠度随时间变化的曲线。5.18 混合料 60动稳定度 按标准沥青混合料车辙试验T0719-2011进行。非经注明，试验温度为60，轮压为0.7 MPa，根据需要可调整试验条件，寒冷地区采用45，高温条件下试验温度采用70，对重载交通的轮压可增至1.4 MPa。试件置于轮辙试验机的试验台上，开动车辙变形自动记录仪，启动试验机使试验轮往返行走，时间约1 h，或最大变形达到25 mm时为止，试验时记录仪自动记录变形曲线及试件温度。6 检测规程6.1 石墨烯在改性沥青中的检测方法加热沥青样品，取0.5g溶解于20mL二硫化碳溶剂中，过滤残留物，用无水乙醇进行洗涤，干燥后得到沥青残留物。用玛瑙研钵对沥青残留物进行研磨粉碎，将粉碎物用无水乙醇超声分散30min，滴到铜网上，烘干进行透射电镜观察，已明确石墨烯的存在。6.2 检验分类检验分型式检验和出厂检验。6.2.1 型式检验包括以下检验项目：a）原材料成分、产品结构有较大变动，影响产品性能时；b）生产工艺发生变化时；c）出厂结果与上次型式检验有较大差异时；d）相关管理部门有要求时。6.2.2 出厂检验沥青出厂检验项目见表6：表 6 沥青出厂检验项目序号 检验项目 型式检验 出厂检验 技术要求1 软化点 + +2 针入度 + +DB45/ XXXXXXXXX93 延度 + +4 180旋转粘度 + +a “+”表示必检项目6.3 组批与抽样 6.3.1 组批 6.3.1.1 现场加工的两种生产方式：a）连续生产，每隔1h从成品罐中抽取样品进行检测b）间歇生产，每罐抽检一次旋转黏度6.3.1.2 工厂化生产，则应以到场检测指标为准，每 50 t 抽检一次旋转黏度。每次检测应不少于三次平行试验。并技术性能指标应满足本标准规定的 4.3 要求。6.3.2 抽样 产品检验以批为单位，检验从每批产品中随机抽取，取样应符合标准T0601相关规定。6.4 判定规则 对所生产的产品类型进行型式检验和出厂检验，若表6的各项目全部合格，则判为合格批。若结果不符合表6的技术要求时，则应该在该批次中重新抽取双倍数量的样品进行检验，复检全部合格，则该批产品为合格；如仍不合格，则判定该批产品不合格。7 7 标志、运输和储存 7.1 标志 在产品包装上应表明如下信息：生产厂家名称和商标、生产日期，并随运输批次附有石墨烯复合改性橡胶沥青性能基本性质，包括软化点、针入度、延度、180粘度和弹性恢复。 7.2 运输和储存 7.2.1 运输石墨烯复合改性橡胶沥青运输应采用国标标准的沥青专业运输车辆，运输距离不大于1000 km或者运输时间不长于168 h。 7.2.2 储存石墨烯复合改性橡胶沥青应在24 h内使用完毕，如需存储时，应该采用低转速搅拌，在 15510条件下储存，储存期原则上不超过7 d，再次使用时应进行检测。如不能满足技术要求，进行二次加工直至满足各项指标符合技术规范。_