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标题:云南交通厅科技项目《高性能胶粉改性沥青的性能研究与应用》
[来源:lvhuanyu] |[编辑:lvhuanyu] |[浏览:3227次]
胶粉改性沥青的突出优点是可以变废为宝,在处理废旧轮胎、保护环境的同时提高改善沥青的性能,增强路面的沥青路面的使用性能和耐久性,因此长期以来是国内外研究的热点问题。但胶粉具有较强的惰性,与沥青的相互作用较弱,提高胶粉改性沥青的性能是研究的难点问题之一。近年来,胶粉改性沥青技术有了新的发展,主要是通过高速剪切工艺和化学助剂来提高改性效果,从而可以制备高性能胶粉改性沥青。

    本课题在充分调研国内外胶粉改性沥青研究成果的基础上,结合富砚高速公路建设工程实际情况,研究高性能胶粉改性沥青的路用性能,研究解决胶粉改性沥青材料在路面工程应用的有关技术问题,从而进一步推广应用胶粉改性沥青,提高路面的使用性能和耐久性,延长路面使用寿命。

    从上世纪90年代以来,我国开始了以高速公路为代表的高等级沥青路面的大规模兴建,并已经有3万公里高速公路(2005年底数据)通车运营。但是,由于我国幅员广阔,气候和自然环境十分复杂,加之公路上超载运输十分普遍,沥青路面的各种病害问题接踵而来。泛油、开裂、早期水损坏、严重车辙等均成为我国沥青路面早期损坏的典型病害。为解决这些问题,我国道路科技工作者从路面结构设计、轴载限制、路面材料品质等多角度进行了大量攻关性研究;针对废旧轮胎加工的橡胶粉用以沥青路面的效果也进行了大量探索和实体工程验证。

    橡胶粉的主要化学成分是天然橡胶和合成橡胶,其本身就是良好的沥青改性剂成分。使用橡胶粉,使沥青的软化点提高、粘度增加,沥青混合料的力学性能改善,沥青路面的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、抗水损坏性能、降噪等行驶舒适性能得以较全面和显著的提高。

    使用橡胶粉改善路面使用性能,延长路面使用寿命,这是道路科技工作者推崇橡胶粉用以沥青路面铺筑的直接推动力。

3.2 胶粉改性沥青是国际上废旧轮胎处理的主要途径

    废旧轮胎的处理是环保部门的棘手问题之一。特别是近年来我国汽车保有量的迅猛增加,使我国也面临这国外发达国家早已遇到的大量废旧轮胎的处理问题。据统计,我国2002年的废旧轮胎达到了8000万条,并以每年12%的速度增加,到2010年将达到2亿条。这样大规模的废旧轮胎将会带来巨大的社会环保问题。将废旧轮胎加工成橡胶粉是国际上通用的废旧轮胎再生处理方式,其中废旧橡胶粉在公路沥青路面中的使用是废旧轮胎处理的主要途径之一。

    同时,废旧轮胎橡胶粉的使用也能够节约建设投资。云南省在我国尚属经济欠发达地区,工程建设资金有很大缺口。对同样的沥青混合料性能,使用废旧橡胶粉的材料成本明显低于使用改性沥青的情况,这对云南地区具有重要的经济意义。因此,在云南研究应用废旧橡胶粉具有非常强的必要性。

    云南省地处中国西南边陲,山区、半山区占全省总面积的94%,相对高差达6663.6米。气候垂直变化十分显著,如从滇南的西双版纳到滇西北的迪庆高原,不到一千公里的直线距离上,跨越了热带、(南、中、北)亚热带、暖温带、温带及寒温带等7个气候带,历经春夏秋冬四个季节里各种典型的气候现象。 因此,沥青路面在云南经受的气候条件也较为苛刻。对苛刻的气候条件必须有针对性的选择具备较优高低温性能的路面材料,橡胶粉沥青混合料就是该方面性能突出的方案之一。同时,高速公路的重载特征也要求路面材料具有较高的模量和抗流动变形能力,橡胶粉沥青混合料也具有这方面的优势。将橡胶粉用以高速公路沥青路面中,可以有效延长沥青路面的使用寿命。

研究、开发实施方案

    本课题在充分调研国内外胶粉改性沥青研究成果的基础上,结合富砚高速公路建设工程实际情况,开展对高性能胶粉改性沥青混合料路用性能和工程应用技术的研究,主要研究内容包括以下几个方面:

1 胶粉改性沥青评价方法与性能

包括:1)胶粉改性沥青针入度分级评价方法研究;

2)胶粉改性沥青PG分级评价方法研究;

3)高性能胶粉改性沥青路用性能评价;

2 原材料对胶粉改性沥青性能的影响

1) 橡胶粉规格对胶粉改性沥青性能的影响;

2) 基质沥青对对胶粉改性沥青性能的影响;

3) 加工工艺参数对胶粉改性沥青性能的影响;

4) 化学助剂对胶粉改性沥青性能的影响;

3 胶粉改性沥青混合料路用性能研究

    研究内容包括评价胶粉改性沥青混合料1)高温稳定性与抗车辙性能;2)疲劳试验;4)抗水损害试验;5)低温抗裂试验;6)力学强度特性;7)劲度模量主曲线与流变特性。

4 胶粉改性沥青与SBS改性沥青路用性能的比较研究

5 胶粉改性沥青技术要求与标准研究

1)胶粉改性沥青技术标准;

2)胶粉改性沥青混合料设计方法、技术指标与标准研究;

6 胶粉改性沥青路面施工工艺与质量控制

1)胶粉改性沥青高温粘度流变特性研究

2)胶粉改性沥青存储稳定性与控制

3)胶粉改性沥青混合料施工温度敏感性研究

4)胶粉改性沥青混合料拌合与碾压工艺研究

5)胶粉改性沥青施工质量控制方法

7 胶粉改性沥青野外路用性能与经济性分析

    包括研已有胶粉改性沥青路面的性能和跟踪观测本课题实体工程路面性能。

8 编制《高性能胶粉改性沥青设计与施工指南》

    本项目的技术关键有两个:一是胶粉改性沥青PG分级的性能评价方法,这是橡胶粉用以沥青路面的基本技术依据。二是胶粉改性沥青的性能影响因素,这是确保加工制备高性能胶粉质量的关键技术环节;三是胶粉改性沥青的施工性能保证,是目前橡胶粉用以沥青路面修筑的重点和难点问题。

经济和社会效益评估

    使用橡胶粉改性沥青与使用SBS等改性沥青相比,沥青成本降低在20%左右。由于橡胶粉沥青混合料优良的各种技术性能,橡胶沥青路面的使用寿命能够得到大幅提高,减轻我国高速公路沥青路面的早期损坏现象。

    使用废旧橡胶粉修筑沥青路面是我国工业化进程中“变废为宝”的典型应用,非常符合环保要求和“建设资源节约型社会”的时代主旋律。

    我国目前废旧轮胎的回收利用率仅在14%左右,如通过应用研究使橡胶粉沥青路面达到和常规改性沥青路面同样受业界推崇的程度,则不仅可以缓解建设资金紧缺的矛盾,更可以促进环保,具有非常显著的经济和社会效益。

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