胶粉与SBS改性沥青混合料的比较研究
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橡胶沥青和SBS的对比分析一、发展过程从最初的普通沥青发展到后来的改性沥青,现在已经有多种改性沥青面世,但其中应用最为广泛还是SBS改性沥青,经过十余年的发展目前SBS的使用量价值约在 400亿左右,占市场95%份额。
正因为如此SBS的技术趋于成熟,市场趋于完全竞争状态SBS改性沥青的经营利润空间极低,所以目前SBS改性沥青的竞争只能以量取胜,许多企业都在极积寻求新的替代产品。
橡胶沥青起源于上世60年代 ,在美国的亚利桑那州、加州、德州、佛州都地区,橡胶沥青已经成为最常用的道路材料。
经过近50年的发展应用证明,把橡胶沥青应用于道路工程中,可以在提高道路各种使用性能的同时大大降低建造成本与养护费用,降低行车噪音提高居民生活质量。
而且橡胶沥青生产可环保利用废旧轮胎,符合国家提倡的“建立节约型社会”、“发展循环经济”等政策。
橡胶沥青在道路工程中的应用得到了各级政府的大力支持,受到了愈来愈多项目业主的欢迎。
在亚洲日本与韩国率先应用,我国早在上世纪80年代也在实验室里进行相关的实验。
2003年才开始向国外学习与引进生产设备,全国第一条橡胶沥青试验路于2004年10月份在北京开铺,从此拉开了橡胶沥青在中国的应用序幕。
二、所用材料1、 SBS—普通沥青(70#)(95%)、SBS改性剂(5%)近几年年使用改性沥青达120万吨,消耗SBS聚合物约6万吨,为生产SBS 聚合物一年消耗石油约20万吨。
2、AR—普通沥青(70#)、橡胶粉改性剂(外掺22%)道路交通事业的发展,汽车保有量增加。
据中国汽车工业学会有关专家预测,到2010年我国汽车保有量将达到7000万辆。
预计2010年将达到2亿条,约合518万吨。
大量的废轮胎堆积造成环境污染。
三、改性原理1、SBS改性沥青SBS在剪切作用下,于基质沥青内部形成一个加劲网络,通过网络约束来达到改变沥青粘温性的效果,基本不改变基质沥青的性质。
所以,在网络约束(固体物为分散相)较少起作用的情况下(如低温开裂),基质沥青的性能是决定性的作用。
橡胶沥青与SBS的对比分析
一、所用材料
1、SBS—普通沥青(70#)(95%)、SBS改性剂(5%)
2、AR—普通沥青(70#)、橡胶粉改性剂(外掺22%)
二、橡胶沥青方案和SBS方案比较:
1、传统SBS方案:普通沥青+SBS改性沥青:“6cm+4cm”
2、AR方案(橡胶沥青超薄方案):橡胶沥青应力吸收层+橡胶沥青:“1cm+4cm”
三、橡胶沥青方案与SBS改性沥青方案的经济成本比较
1、等效厚度比较(经过试验证明)
美国设计规范:1cm橡胶沥青应力吸收层的防反射裂缝能力相当于5cm普通重交沥青混合料;1cm橡胶沥青混合料等于2cm普通沥青混合料的抗反射裂缝能力。
橡胶沥青方案与SBS改性沥青方案的实际与等效厚度比较如下表:
方案等效厚度比较方案等效厚度比较
从上表可看出,在取得同样使用寿命等效厚度时,建议橡胶沥青方案的实际厚度只有SBS方案厚度的1/2,由止可知,建议方案会省下大量的建造成本与缩短施工时间。
2、节效对比
3、建造成本比较。
1、耐高温车辙比较过大车辙,是我国当前高等级道路最常见的早期损坏类型。
一方面由于全球性的气候异常,我国大部分地区的高温季节都有延长和加剧的趋势;另一方面,我国公路货运超载超限形势严峻。
国内外的研究均一致表明,橡胶粉对于沥青的高温性能的改性效果是非常明显的。
在采用的掺量(18%)下,橡胶沥青的高温分级比基质沥青提高两级到三级,其提高幅度完全不输于当前最常用的SBS改性沥青。
2、低温性能比较在我国的东北地区和西北地区,冬季的极端最低温度可达-40℃,在大风降温季节大量产生的温度收缩裂缝一直是这些地区的主要病害类型。
实践证明,单纯的采用高标号的沥青解决不了问题,反而还会增加夏季高温季节车辙的危险,而即使采用室内低温检测效果较好的SBS改性沥青,在很多地区表现出来的效果也仅仅是将裂缝产生的时间向后推移了一些时间。
橡胶粉来自轮胎,其设计低温性能要显著优于SBS改性剂,另一方面,橡胶粉的添加剂量都是SBS改性剂的4倍以上。
沥青室内试验和模拟低温条件的混合料低温拉裂试验都显示了橡胶沥青在低温性能方面的优势。
此外,橡胶沥青和混合料在低温状态的模量都显著低于包括SBS改性沥青在内的其他沥青,这一特性被很多寒冷国家和地区用于建设冬季自动除冰道路。
3、抗水损坏性能比较水损坏造成的大面积坑洞,也是高等级路面最常见的早期损坏类型之一。
残留稳定度和冻融劈裂强度比,作为相对意义的无量纲值,被用来在评价混合料的水稳定性。
由上图试验结果可以看出,橡胶沥青混合料与SBS、基质沥青相比,冻融劈裂强度的比值TSR和残留稳定度却明显提高。
而浸水APA车辙深度比的结果来看,橡胶沥青的混合料的抗水害能力比其基质沥青有明显的增强,甚至优于SBS改性沥青。
4、抗老化性能比较老化的物理因素有热、光、电、高能辐射、和机械应力作用;化学因素有:氧、臭氧和其他化学介质(水、酸、碱、盐雾等);还有生物因素等。
在我国南方地区,高温状态下的氧化是路面老化的主要因素。
废旧橡胶粉改性沥青混合料的性能研究【摘要】为检验废旧橡胶粉对沥青混合料性能的影响,对废旧橡胶粉沥青拌制的沥青混合料(AC)进行试验研究,并与普通沥青混合料对比,结果表明废旧橡胶粉改性沥青混合料具有优良的高温性能、低温性能和水稳定性均有改善。
【关键词】废旧橡胶粉;改性沥青混合料;试验研究;性能0 前言随着国民经济不断发展,国内汽车保有量不断增加,随之而来的废旧橡胶轮胎对环境的危害也不断增加。
将废旧轮胎制成磨细的胶粉可以改善沥青及沥青混合料的路用性能。
废旧橡胶粉应用于沥青混合料的技术主要分为湿法和干法两类。
湿法是先将一定剂量废旧橡胶粉与沥青在高温下拌合一定时间制成废旧橡胶粉改性沥青结合料,然后再与集料进行拌合。
干法是将一定剂量的胶粉与集料先在热沥青拌和锅搅拌一段时间,在加入沥青进行拌合即为废旧橡胶粉改性沥青混合料,从近几年应用情况来看,采用湿法工艺的铺筑的沥青混凝土路面的路用性能比较良好。
本文采用湿法工艺制成沥青混合料,通过室内试验对其路用性能进行检验,结果表明废旧橡胶粉改性沥青混合料的各项路用性能均优于普通沥青混合料。
1 原材料及级配1.1 沥青为验证废旧橡胶粉对沥青混合料性能影响,本文采用基质沥青混合料与废旧橡胶粉改性沥青混合料进行性能对比验证,基质沥青采用中石油克拉玛依所产的AH-90#A级沥青,其技术指标见表1。
废旧橡胶粉改性沥青的制作采用湿法工艺,考虑到生产、施工条件及经济成本因素,本研究胶粉采用80目的胶粉,基质沥青中掺入橡胶粉,根据以往经验,沥青质量与橡胶粉的质量比为100:15,先将基质沥青在橡胶沥青搅拌釜里加热至160℃~180℃,再向融化的基质沥青中缓缓加入橡胶粉,搅拌一个小时左右,即可制成高质量的废旧橡胶粉改性沥青,其技术指标见表2。
1.2 集料及级配粗集料采用石灰石轧制的碎石,试验级配如表3,最大粒径为16,细集料为石灰石轧制的石屑,试验级配采用表3级配范围的中值。
2 废旧橡胶粉改性沥青混合料的基本性能2.1 高温性能2.1.1 高温稳定性本文高温稳定性评价分别对两组混合料进行车辙试验,一组为基质沥青AC-16,一组为废旧橡胶粉改性沥青AC-16,试验温度为60℃,轮压为0.7MPa,试件采用碾压成型的300mm×300mm×50mm车辙试件。
SBS胶粉复合改性沥青特性的研究在SBS改性沥青中加入胶粉,不但可以提高沥青的弹性,改善沥青的高、低温性能,还可以扩大沥青的使用温度范围,同时废胶粉资源丰富、价格低廉、加工工艺简单,又不污染环境,还能实现废弃轮胎的资源化。
综上可以看出,复合改性沥青的研究具有重要的经济意义、环保意义和社会意义,符合可持续发展的原则。
经济和交通运输业的高速发展,促进了高等级公路网的建设,使得改性沥青需求量与日俱增。
在众多的聚合物改性剂中,SBS是目前国内外应用最为广泛和成熟的一种。
SBS是苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物,苯乙烯段物理交联可改善沥青的抗高温永久变形能力,而丁二烯段赋予沥青一定的柔韧性。
这种特殊的结构,使得SBS改性沥青具有良好的高温性能,同时低温性能也得到改善。
SBS改性沥青路面已经很大程度上改善了基质沥青的性能,但也不可避免的存在一些缺陷,如低温脆性大、延度小、抗老化和抗疲劳性能差等。
国内外道路建设的发展需要对沥青路面提出了更高的要求,不但希望铺筑的沥青路面能够做到“夏季不变形,冬季不开裂”,而且希望铺筑的路面具有较强的吸收交通噪音的能力,以满足重交通流量、高等级公路和城市交通的不同需要。
实践证明,把橡胶粉加入到沥青中,可以在一定程度上弥补以上缺陷。
胶粉改性沥青不但能够提高沥青的软化点,尤其在改善沥青低温条件下流动性,提高延度(尤其是低温条件下的延度)方面有着无可比拟的优势,增强沥青回弹变形能力。
因此,在SBS改性沥青中加入胶粉,不但可以提高沥青的弹性,改善沥青的高、低温性能,还可以扩大沥青的使用温度范围,同时废胶粉资源丰富、价格低廉、加工工艺简单,又不污染环境,还能实现废弃轮胎的资源化。
综上可以看出,复合改性沥青的研究具有重要的经济意义、环保意义和社会意义,符合可持续发展的原则。
一、SBS和胶粉的特性SBS是以1, 3 一丁二烯和苯乙烯为单体,四氢呋喃为活化剂,以正丁基锂为引发剂在环己烷溶剂中采用阴离子聚合法得到的线型或星型嵌段共聚物。