橡胶沥青是先将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒,再按一定的粗细级配比例进行组合,其中胶粉含量不低于15%,同时添加多种高聚合物改性剂,并在充分拌合的高温条件下(180℃以上),与基质沥青充分溶胀反应后形成的改性沥青胶结材料
橡胶粉添加到基质沥青中,改善了基质沥青的性能,使橡胶沥青既有橡胶的部分特性,也具有沥青的特性。实践证明:掺有废橡胶粉的改性沥青路面可比原来纯沥青路面减薄一半,使用期增加一倍, 橡胶沥青具有高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性等性能,抵抗重交通和不良气候都有明显的优势,且防湿滑与碎冰雪,尤其是橡胶沥青用作应力吸收层,可以有效防止反射裂缝。是较为理想的环保型路面材料. 减少道路噪音70 % ,不仅能够解决废旧轮胎带来的社会问题,而且可以减薄路面、延长路面使用寿命、延缓反射裂缝、减轻行车噪声,具有优良的冬季柔性等,是解决我国当前面临的重载交通、早期损坏问题的有效途径之一。对于公路建设来说,还可以节约建设投资,对我国当前在有限的财力和物力下,修建出优质沥青路面是一种很好的可选方案,具有良好的应用前景。目前主要应用于道路结构中的应力吸收层和表面层中。
使用橡胶沥青路面厚度比传统沥青约减薄50%(表2) 表2 橡胶沥青路面等效厚度
结构等价厚度(mm) | ||
密集配沥青黏结料 | 沥青橡胶拌合-间断级配 | 沥青橡胶拌合-间断级配 置于应力吸收膜夹层上 |
45 | 30 | —— |
60 | 30 | —— |
75 | 45 | 30 |
90 | 45 | 45 |
105 | 60 | 45 |
120 | 60 | 45 |
135 | 45AC + 45ARC | 60 |
150 | 60AC + 45ARC | 60 |
165 | 45AC + 60ARC | 45AC + 45ARC |
180 | 60AC + 60ARC | 60AC + 45ARC |
由于橡胶沥青具有以上的优点,因此在高抗裂性路面“白改黑”路面 、低噪音黑色化美观路面、应力吸收层 、新建路面 、排水路面工程中被大量使用。在实际应用中,橡胶沥青不但可以与集料、矿粉拌合,生产橡胶沥青混凝土,还可以应用于应力吸收层(SAM)、应力吸收中间层(SAMI)、碎石封层(CHIP SEAL)、路面防水材料(TACK COAT)和填缝料等。近年来在高等级公路养护中,也开始大量使用橡胶沥青。
下面简单介绍橡胶沥青在实际工程中的几种应用。
1.吸收层(SAM)
橡胶沥青作为应力吸收层是由于其具有良好的抗反射裂缝能力和良好的防水性,因而广泛用于路面结构表面及路面结构层中,现在也用于高等级公路路面的养护。在作为应力吸收层时,橡胶沥青和其它改性沥青一样,但其用量一般偏大,采用高粘度的沥青洒布车施工。
2.吸收中间层(SAMI)
沥青作为应力吸收中间层,可直接铺设在原有路面上,再铺设该功能层,然后铺设抗滑表层或在老路面上铺设调平后,再铺设该功能层,然后再铺设表面抗滑层。铺设这个功能层的主要目的是延缓原有沥青路面的裂缝反射到表面,同时加强新铺筑的沥青路面与原有路面的粘结,防止路表水渗透到路面结构内部。
3.沥青热拌合摊铺路面
橡胶沥青热拌合材料,主要用于开级配抗滑表面(ARFC)和间断级配路面(ARGAP)。
橡胶沥青热拌和摊铺路面的设计、施工过程以及施工设备和检测与传统沥青或改性沥青没有太大的差别,但由于橡胶沥青粘度高和使用温度高达190℃,故在施工中, 还需注意碾压温度、碾压设备。
4.材料
由于橡胶沥青具有良好的粘结性、弹性和对高低温的适应性,所以常被填缝材料。
使用费用比较
胶粉改性沥青材料成本中废轮胎胶粉约占20%的含量,而胶粉价格仅为基质的一半,与SBS相比,其价格仅为SBS的十分之一,因此胶粉改性沥青成本远远低于其它沥青,价格比SBS改性沥青低约20%。实践证明,用30~60 mm薄层断级配或者开级配表面罩面是胶粉改性沥青最经济实用的方法之一,特别是重交通下路面损坏较严重但结构完整性较好的路面,胶粉改性沥青是改建这种路面最有用的方式。很多情况下,橡胶沥青薄层罩面可减薄至其它沥青路面一半厚度,最小可达到30mm,使初期建设费用大大降低,铺设100公里路面,若中上面层全部采用胶粉改性沥青,可节约投资约2500万元。而且路面养护费用减少、寿命延长,更进一步提高了经济效益。
减轻轮胎堆放压力,节约石油资源。将产生的废轮胎进行第二次应用,而不是放到废轮胎堆场上,据估算,橡胶沥青断级配混合料每25mm厚度每车道公里用掉大约620个轮胎,或者说每吨断级配混合料消耗大约2个轮胎。100公里的胶粉改性沥青路面约可消耗掉75万条废弃轮胎,节约沥青4000吨。
橡胶沥青路面等效厚度费用比较 | |||||||||||||||||||||
结构等价厚度(mm) | |||||||||||||||||||||
密集配沥青黏结料(mm) | 沥青橡胶拌合-间断级配(mm) | 每平米减少厚度(mm) | 减少荷载kg | 每平米消耗轮胎个数(个) | 每平米节约沥青量(kg) | 相对改性AC沥青相比降低成本(元/m2) | 以10公里28米路面28万平米算节省(t) | 缩短工期(天) | 缩短工期月数 | 节省机械费(万元) | |||||||||||
45 | 30 | 15 | 375 | 1.5 | 7.95 | 3 | 2226 | 19 | 1.0 | 50 | |||||||||||
60 | 30 | 30 | 750 | 1.5 | 7.95 | 24 | 2226 | 19 | 1.0 | 30 | |||||||||||
75 | 45 | 30 | 750 | 2.25 | 11.925 | 15 | 3339 | 28 | 1.0 | 30 | |||||||||||
90 | 45 | 45 | 1125 | 2.25 | 11.925 | 36 | 3339 | 28 | 1.0 | 30 | |||||||||||
105 | 60 | 45 | 1125 | 3 | 15.9 | 27 | 4452 | 37 | 1.5 | 45 | |||||||||||
120 | 60 | 60 | 1500 | 3 | 15.9 | 48 | 4452 | 37 | 1.5 | 45 | |||||||||||
135 | 45AC + 45ARC | 45 | 1125 | 2.25 | 11.925 | 36 | 3339 | 28 | 1.0 | 30 | |||||||||||
150 | 60AC + 45ARC | 45 | 1125 | 2.25 | 11.925 | 36 | 3339 | 28 | 1.0 | 30 | |||||||||||
165 | 45AC + 60ARC | 60 | 1500 | 3 | 15.9 | 48 | 4452 | 37 | 1.5 | 45 | |||||||||||
180 | 60AC + 60ARC | 60 | 1500 | 3 | 15.9 | 48 | 4452 | 37 | 1.5 | 45 | |||||||||||
置于应力吸收膜夹层上结构等价厚度(mm) | |||||||||||||||||||||
密集配沥青黏结料(mm) | 沥青橡胶拌合-间断级配(mm)置于应力吸收膜夹层上 | 每平米减少厚度(mm) | 减少荷载kg | 每平米消耗轮胎个数(个) | 每平米节约沥青量(kg) | 相对改性AC沥青相比降低成本(元/m2) | 以10公里28米路面28万平米算节省(t) | 缩短工期(天) | 缩短工期月数 | 节省机械费(万元) | |||||||||||
45 | —— | 0 | 0 | ||||||||||||||||||
60 | —— | 0 | 0 | 0.0 | 0 | ||||||||||||||||
75 | 30 | 45 | 1125 | 1.5 | 7.95 | 23 | 2226 | 19 | 1.0 | 15 | |||||||||||
90 | 45 | 45 | 1125 | 2.25 | 11.925 | 14 | 3339 | 28 | 1.0 | 15 | |||||||||||
105 | 45 | 60 | 1500 | 2.25 | 11.925 | 35 | 3339 | 28 | 1.0 | 30 | |||||||||||
120 | 45 | 75 | 1875 | 2.25 | 11.925 | 56 | 3339 | 28 | 1.0 | 30 | |||||||||||
135 | 60 | 75 | 1875 | 3 | 15.9 | 47 | 4452 | 37 | 1.5 | 45 | |||||||||||
150 | 60 | 90 | 2250 | 3 | 15.9 | 68 | 4452 | 37 | 1.5 | 45 | |||||||||||
165 | 45AC + 45ARC | 75 | 1875 | 2.25 | 11.925 | 56 | 3339 | 28 | 1.0 | 30 | |||||||||||
180 | 60AC + 45ARC | 135 | 3375 | 2.25 | 11.925 | 56 | 3339 | 28 | 1.0 | 30 | |||||||||||
掺加70#国产石油基质沥青中的对比 | |||||||||||||||||||||
参加量% | 每吨改性剂元 | 70#沥青每吨价格(元) | 材料费(元/吨) | 每吨节省(元) | 备注 | ||||||||||||||||
SBS | 5 | 22000 | 4600 | 5470 | 1145.85 | 材料成本计算 | |||||||||||||||
橡胶粉 | 15 | 2761 | 4600 | 4324.15 |
案例1 重庆忠县“白改黑”项目 | 案例2 湖南长沙岳麓大道 |
结构: 4~5cm橡胶沥青混凝土RAC13 1cm橡胶沥青应力吸收层 二阶反应型防水粘结剂 评价: 项目一期(2007年竣工),铺装抵抗反射裂缝效果良好,无裂缝、推移病害。 | 结构: 5cm橡胶沥青混凝土RAC13 1cm橡胶沥青应力吸收层 二阶反应型防水粘结剂 评价:2009年施工。施工工艺较好控制,验收质量合格。评价良好! |
案例3蜀南竹海橡胶沥青路面 | 案例4遂宁城区道路改造 |
结构: 4~5cm橡胶沥青混凝土RAC13 1cm橡胶沥青应力吸收层 全长36.76公里,2006年7月交付使用,为建设里程最长,铺装面积最大,建设效果最好的橡胶道路。 | 结构: 4~5cm橡胶沥青混凝土RAC13 4cmAC16 1cm橡胶沥青应力吸收层 评价: 2006年9月施工,路面降噪效果好,抗裂性好。 |
案例5武汉汉阳市政道路 | 案例6 江西下湾隧道橡胶沥青罩面 |
结构: 4cm橡胶沥青混凝土RAC13 1cm橡胶沥青应力吸收层 评价: 2009年施工。施工工艺较好控制,验收质量合格。目前使用效果良好。 | 结构: 3cm活化橡胶沥青混凝土 二阶反应型防水粘结剂 1cm活化橡胶沥青应力吸收层 评价: 2009年5月施工,评价良好。 |