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国内外橡胶沥青应用 现状及发展趋势
日期:2012-01-24来源:作者:公路养护
国内外橡胶沥青应用现状及发展趋势背景
国际上应用现状
国际上研究现状
国内研发历程
我国应用技术对策
高速公路建设:高速公路2008年底通车里程达到5.3万公里,2010年我国高速公路通车里程将达到6.5万公里,沥青路面以其良好的行驶性能和维修方便等特点,成为高等级公路主要的路面结构形式。•废旧轮胎污染:我国的汽车工业发展迅速,2005年全国汽车保有量为3300万辆,废旧轮胎产生量约为1.2亿条,并以每年12%的速度增加,到2010年将达到2.21亿条

废旧轮胎造成严重的环境问题•废旧轮胎处理方式:􀂋传统方式:堆放、填埋、焚烧。造成问题:污染环境、占用土地资源、滋生蚊虫、传播疾病。􀂋目前处理方式:􀂾生产胶粉:国家政策鼓励推广(占10%)。􀂾再生胎:脱硫工艺污染大、能耗高,被国家限制(占90%)。􀂾土法炼油:污染严重,国家严令禁止。

我国处在社会经济迅速发展的时期,交通量增长迅速,再加上我国的气候环境相对恶劣,夏季炎热冬季寒冷,公路处在严峻的考验中,道路的使用性能需要改善和提高。

什么是橡胶沥青
􀂀英文:Asphalt Rubber,直译:沥青橡胶
􀂀是橡胶粉(CRM)与沥青拌和而成的一种产物。
􀂀美国ASTM定义:由沥青、回收轮胎橡胶及一定的添加剂组成的混合物,其中胶粉的含量不少于总重的15%,且要求橡胶颗粒在热沥青中充分反应并膨胀。

橡胶沥青有多种形式:
􀁹橡胶粉+沥青
􀁹橡胶粉(改性)+沥青
􀁹橡胶粉+沥青+添加剂(芳香烃油分)
􀁹橡胶粉+沥青+天然橡胶
􀁹橡胶粉+沥青+聚合物(如:SBS、PE)(橡胶改性沥青,Rubber Modified Asphalt)

国外发展现状
􀂀最早橡胶沥青:1843年英国专利
􀂀现代意义上的使用
􀁹二十世纪四十年代,美国,干拌Ramflex TM,Rubber Reclaiming Company
􀁹二十世纪六十年代,美国,湿拌Overflex TM,Charles McDonald

从上世纪六、七十年代以来,美国、瑞典、英国、法国、比利时、澳大利亚、日本、南非、印度等国家先后开展了橡胶沥青和橡胶粉沥青混凝土的应用研究。
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美国通过了1991年联邦地表协调联运效率
法案(ISTEA)1038条款(要求在路面工程
中逐步增加回收橡胶的用量),同时,大多数州启动了相关立法程序,极大地促进了废旧轮胎在道路工程中的利用,橡胶粉路用研究进入了新的阶段。
•目前橡胶沥青在美国使用相当成功的州,有亚利桑那州、加州、佛罗里达州、俄勒冈州等,多使用湿法工艺,并将湿法工艺生产的橡胶沥青视为一种公路常规使用的材料,且已有完整的技术标准体系、设计与使用指南。从1987年开始,加利福尼亚州每年都铺筑一条或两条橡胶沥青工程,混合料采用密实级配或开级配,铺筑厚度为24~76mm。南加利福尼亚州采用干法(PlusRide)、湿法和Trickle法铺筑了数条试验路。

从美国各州的研究和应用来看
•推荐采用的方法是湿法工艺,
•集料的级配采用间断级配和开级配,一般不采用密实级配混合料。
•橡胶粉的掺量为沥青质量的5%~25%。
•与普通沥青路面相比,橡胶粉改性沥青混合料提高了路面的高温抗车辙、低温抗裂能力和耐久性。
•橡胶沥青的应用类型包括热拌沥青混合料、稀浆封层和应力吸收层等。

南非
•南非自上世纪60年代研究沥青橡胶,至今已有几十年的研究与应用历史,并形成了一套理论及工艺,技术上已经趋于成熟。
•据统计,目前南非60%以上的道路沥青使用橡胶沥青,而且根据他们的经验,认为对于重载交通环境,橡胶沥青路面比较有利。

法国
•1900年在法国首先铺筑了第一条橡胶沥青路面。
•同时法国也是多孔性路面的发源地。法国在多孔性沥青路面中大量采用橡胶沥青作为黏结料。据统计,截止到1995年底,橡胶沥青多孔性路面已经累计摊铺了超过1000,000m2。
•研究与应用的实践表明:采用橡胶沥青铺筑的多孔性路面,比普通多孔性路面在保持排水性能、抵抗重交通、抗剪切和不良气候影响等方面有明显的优势。

瑞典、日本等还将废旧轮胎橡胶颗粒用于防冻路面。
•该路面的基本概念是在60年代由瑞典道路研究所提出的。日本从70年代末期开始进行防冻路面的研究开发,当时是参考瑞典的资料,采用日本国内使用的沥青混合料试验方法进行室内试验的。从1979年开始,日本在北海道及本州的山间公路上已铺筑了十几处这种掺橡胶颗粒的路面。在有积雪的情况下有较好的防滑性能。但由于橡胶颗粒的混入,路面不易达到充分的密实度。
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2000年后快速发展阶段
•社会基础:进入21世纪,我国汽车工业迅猛发展,我国政府对环境保护和经济可持续发展日益重视,整个经济环境和国家政策为橡胶沥青的发展提供了良好的社会基础。
•技术基础:国外橡胶沥青技术及成套装备先后进入我国,并在一些公路项目上得到应用。同时我国的一批科研工作者展开了一系列橡胶沥青技术研究,取得了丰富的研究成果。

马房大桥橡胶沥青混凝土实体工程实施;
•2001年交通部科教司、西部办在
第一批交通部西部科技项目中专门立项开展“废旧轮胎胶粉用于筑路的技术研究”。2004年结题。
–该项目由交通部公了科学研究院主持,联合河北、山东、广东、四川、贵州等省的公路部门以及同济大学、长沙理工大学等单位开展联合攻关。
–该研究主要以干拌工艺为主研究。
–该项目获河北省科学技术奖二等奖,中国公路学会科学技术奖三等奖。

2003年北京市交通委员会
“废胎胶粉改性沥青应用研究”
项目立项,2006年结题。
–北京市路政局、交通部公路研究院、北京路桥路兴物资中心和北京泛洋伟业科技发展有限公司联合承担。
–以湿拌工艺为主研究。
–系统编制了我国第一部地方性的应用指南“北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南”。
–获北京市公路学会一等奖,中国公路学会三等奖。

2006年,由交通部公路院和中国公路学会道路分会,在海南召开了““橡胶沥青在路面工程中应用技术交流会””。以橡胶沥青及混合料为主的废胎胶粉在公路和城市道路建设、养护中的应用逐步展开。以北京、四川、江苏、河北、广东、辽宁等省市开展了大规模的实体工程的实施。

2007年:交通部公路科学研究院承担的
“橡胶粉在筑路工程中应用”项目列为
交通部第一批科技推广项目,交通部科教司、
西部办、交通部公路院、中国公路学会道路分会联合在北京召开“废胎胶粉在沥青路面中应用技术交流会”。橡胶沥青混凝土在首都机场南线高速公路工程、奥运水上公园周边道路等奥运工程中全面使用。第一条交通部科技示范路工程实施。

2008年,编制了交通部《废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南》,出版了《橡胶沥青及混凝土成套技术》,“橡胶沥青加工工法”、“橡胶沥青混凝土施工工法”、“热洒布式改性沥青(橡胶沥青)防水黏结层施工工法”被制定为中国公路工程工法。

应用技术对策低造价公路路、桥面防水黏结层抗车辙型沥青混凝土低噪音沥青混凝土排水沥青混

橡胶沥青防水黏结层是一种在喷洒橡胶沥青类结合料后,立即撒铺一定粒径的粗集料,经碾压而形成的薄层。在路面结构中主要起到某种特殊的功能,在路面结构中常常因所起的作用不同有多种不同的称呼,常见的称呼有:橡胶沥青应力吸收层(SAM)和应力吸收中间层(SAMI)等等。•橡胶沥青防水黏结层的主要作用是封闭表面细小裂缝,阻止水份侵入路面,损坏基层与路基。撒铺碎石是对沥青进行保护,也给车辆提供行驶的平台。根据沥青的撒布量确定碎石粒径,以保证碾压后碎石嵌入沥青深度达50~70%,同时碎石不能满铺,以免形成软弱夹层。

路面结构的防水黏结层应用范围•加强层间的黏结:新旧路面的黏结、沥青混凝土与桥面的黏结、上下面层的黏结;•加强路面防水:有效防止水渗入到中面层及以下结构层;•应力吸收层:防止或大大延缓反射裂缝的产生,提高加铺沥青路面的抗疲劳能力。

路、桥面防水黏结层
一种效果良好、经济的路面防水、黏结材料。
1988年——京石高速公路正定试验路。
2004年——京秦高速公路试验路——北京顺义试验路——广东中山试验路
2005年——门头沟南雁试验路
2007年——湖北沪蓉西高速公路
——首都机场南线高速公路2009年——长安街大修工程

低噪音橡胶沥青混凝土路面
•降噪原理:轮胎与路面摩擦产生噪声后,通过路面表面的构造深度和空隙吸收噪声,另一方面通过路表面的纹理(单位面积内表面的构造数量)反射噪声,消耗噪声的能量;另外就是通过增加路面的弹性,减少车辆对路面的激振效果,从而消耗部分噪声能量,降低噪音。
•国际上现有的降噪路面类型:纹理优化的路面;多孔路面、弹性路面

采用细粒径开级配的级配设计方法,在保证表面足够的微观构造的同时,充分发挥混合料的多孔隙吸声,并采用足够高黏度的橡胶沥青,保证混凝土具有良好的弹性和阻尼,采用湿拌法生产细粒径-开级配-弹性的新型低噪音沥青混凝土。
•低噪音橡胶沥青混凝土的最大公称粒径为5、7mm,混合料的设计孔隙为5~10%的范围,具有良好的路用性能和减噪效果。

抗裂沥青混凝土
•橡胶沥青本身具有的低温性能•采用骨架型的粗粒式混合料级配,通过集料和黏结料的共同作用来改善混凝土的低温抗裂效果,同时兼顾其高温抗车辙能力。•低温指标的评价,一般高于现行规范的一个等级。

排水沥青混凝土
•作为高黏度沥青,作为排水沥青混凝土的一种典型的结合料。
•混合料设计方法。
•水泥、消石灰替代矿粉
...........
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