胶粉改性沥青知识Word文件下载.docx

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应力吸收层是一种表面处治，主要是用于恢复表层抗滑性能，封住裂缝，形成防水膜来减少表层的水渗入路面结构中。

应力吸收层可用于路面保存、养护和局部维修。

胶粉改性沥青应力吸收层可以有效防止下层开裂的路基或路面的反射裂缝扩展至表面层，对于新建或改建的路面大大延长路面使用性能。

11、粘度——流体或者半流体抵抗流动的性质（剪切力），是橡胶沥青现场质量控制

的指标。

二、废胶粉改性沥青综述

1、废胶粉改性沥青的发展

废胶粉改性沥青从19世纪30年代就开始用作接缝填缝料、补丁和薄膜。

在19世纪50年代，美国的X易斯和博恩等进行了大规模的实验室研究评估。

一些研究成果与雷克斯和帕克合作的“橡胶沥青材料试验室研究”一起发表在1954年10月的“公路”刊物上。

1960年三月，在芝加哥举办了首届橡胶沥青研讨

会。

60年代和70年代，亚利桑那州查尔斯·

麦克唐纳在橡胶和沥青材料上做了大量的工作，开发了胶粉沥青的“湿法”生产（也称为麦克唐纳法），开始将胶粉改性沥青用于填补坑洞和表面处冶等，并作为常用养护方法，特别是胶粉沥青碎石封层作为凤凰城道路的主要养护方案有效地使用了将近20年，直到交通量过大才改为薄层沥青混凝土罩面，后来又开发了胶粉沥青断级配混合料成功地替代了碎石封层。

1975年加州运输部开始进行胶粉沥青碎石封层试验，取得很好的效果。

1980年在加州斯托贝城用“湿法”生产的胶粉沥青和密级配集料建设的路面建成，该项目是对一条极差的路面进行紧急维修，采用了路面加筋网和60毫米的密级配沥青混凝土以恢复结构承载力，其上为薄层（30mm）橡胶沥青混合料磨耗层。

最早的三个项目都位于在冬天使用轮胎防滑链的高海拔的“冰冻区”，证明胶粉改性沥青混凝土路面有很好的抗磨耗和抗低温开裂性能。

1983年瑞文多城建成的项目大大推动了应用粉胶改性沥青的进程，因采用沥青混凝土改造成本太高不能接受，所以采用了薄层橡胶沥青路面，这个项目设计了一系列13个试验段。

试验段一直在进行跟踪监测，清楚地表明薄层胶粉改性沥青路面性能比普通沥青好，随后加州又建造了更多的胶粉改性沥青路面项目，继续研究比其他沥青路面薄的胶粉改性沥青路面性能。

从1987年以后，加州每年新建一两个胶粉改性沥青路面项目，用于作路面表层，既有密级配也有开级配混合料，厚度X围从开级配最薄24mm到密级配最厚76mm。

1992年3月加州运输部在这些研究项目的基础上发布了“橡胶沥青断级配混合料设计指南”，指南介绍了断级配橡胶沥青混合料相对于沥青混凝土在延缓结构裂缝和反射裂缝方面的等价关系，包括设置SAMI层和不设SAMI层的结构。

这些等价关系经过证实后，收编在加州运输部柔性路面改建手册中，橡胶沥青断级配混合料在取代沥青混凝土时通常采用沥青混凝土厚度的一半。

到了1995年，加州运输部建成的胶粉改性沥青路面项目超过100个，加州的市县建成了超过400个胶粉改性沥青路面项目。

在设计和施工良好的情况下橡胶沥青材料能够表现出良好的性能，橡胶沥青路面与结构等价的普通路面相比，后续的损坏发展缓慢，所以在一些出现早期病害的路面中需要的养护费用大大降低。

2、胶粉改性沥青的使用

胶粉改性沥青可在各种沥青路面结构中作为胶结料。

对于热拌混合料，用于断级配和开级配混合料效果最好，特别是用于薄层表面（≤60mm）。

最常用的喷洒方法是碎石封层，也称为应力吸收层，碎石封层主要用于养护和路面保存。

胶粉沥青碎石封层也可以作为夹层使用，上面再用混合料罩面。

适用普通沥青混凝土和表处的地方都能用胶粉改性沥青，而且抗裂性能、抗疲劳性能比普通沥青更好。

在旧水泥路面或者旧沥青路面上做胶粉改性沥青薄层罩面效果更突出。

断级配橡胶沥青混合料相对于普通沥青混凝土在延缓结构裂缝和反射裂缝方面有一定的等价关系，允许用一半厚度的断级配橡胶沥青混合料代替普通沥青混凝土。

厚度减薄使得断级配橡胶沥青混合料可以用于垂直空间受限制的地方。

温度对于橡胶沥青混合料的压实很重要，因为橡胶沥青比普通沥青粘稠，一般需要较高的摊铺和压实温度。

因为橡胶沥青断级配混合料一般用于铺筑薄层罩面，环境温度、下承层表面温度、风速对压实过程中罩面的温度有很大的影响，所以橡胶沥青摊铺应选择良好天气、干燥的环境，尽量避免在早春或者晚秋季节，另外雨天、环境温度或地表温度<

13℃?

寒冷天气了也不适于胶粉改性沥青路面施工。

当旧路面裂缝严重，宽度超过12.5mm，又没有交通量和弯沉数据等路面结构设计的基本数据的情况下，应谨慎使用，有些情况下可能需要在橡胶沥青罩面前加铺沥青混凝土或者应力吸收层，以满足路面强度要求。

另外主要依靠手工作业的地方，或拌和站距离工地过远，不能保证混合料摊铺及碾压温度的地方也不宜使用胶粉改

性沥青。

3、胶粉改性沥青的特点

使用胶粉改性沥青比普通沥青工程性质明显改善。

胶粉改性沥青可用于各种气候条件，在中温和高温下，胶粉改性沥青性能明显优于普通沥青，胶粉的掺入提高了胶结料稠度、提高了路面使用温度下的弹性恢复能力，降低了路面的温度敏感性。

在低温性能不降低的情况下改善了抗车辙能力和抗疲劳性能。

使废轮胎得到了增值的应用。

表一、胶粉改性沥青的优缺点

序号

优点

缺点

1

有较高粘度，混合料油膜较厚而不会析漏或泛油

温度要求更严，同时由于断级配混合料集料结构较粗，石料与石料接触，难以压实

2

在高温下有较大的弹性恢复性能

有产生一些较难闻气味和空气质量问

题

3

提高耐久性

由于级配较粗、胶结料较稠，胶粉沥青混合料很难进行手工作业

4

提高路面对裂缝发生、疲劳裂缝?

反射裂缝抵抗能力

生产后超过6小时未用，有可能使粘度不能满足要求而不能使用，需另加胶粉

5

降低温度敏感性

对于碎石封层，可能需预先加热集料或预裹

6

胶结料含量高、油膜厚、轮胎橡胶中含有抗氧化剂，从而?

提高抗老化、

抗氧化能力

7

提高抗车辙?

永久变形?

能力

8

更低的路面养护费用

9

因为层厚减薄?

，缩短施工时间

10

因为沥青膜较普通沥青厚，碎石封层

中碎石粘结更牢固

11

使用废料，节约了能源和自然资源

12

橡胶中的炭黑能够使路面长期保持黑

色，与标线对比度高，提高了安全性

4、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30~60mm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。

5、环境保护

5.1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。

是根冶“黑色污染”最有效的方法。

5.2废旧轮胎增值应用。

较早的处理废轮胎的方法是将废轮胎作为燃料燃烧，虽然能够节省其他能源，但是橡胶的价值消失了，燃烧产生的灰烬废物还是个问题，而且产生的烟尘严重影响空气质量。

用橡胶沥青铺筑路面提供了一种利用最有效的增值方法，橡胶增强了路面全寿命的性能，可延长公路寿命5-10年。

5.3降低噪音。

降低交通噪音是应用橡胶沥青材料的另一个重要优点，在欧洲（比利时,法国,德国,奥地利,荷兰）、加拿大和美国都有记载，可以达到40~88%，不仅包括胶粉沥青开级配也包括断级配。

美国环境评价部门和专门研究噪音控制的机构对橡胶沥青路面进行研究得出，橡胶沥青路面能够保持降噪效果六年，而普通路面只能保持四年。

6、胶粉改性沥青使用中的健康问题：

6.1由于胶粉改性沥青和混合料生产温度较高，有时生产时还添加芳烃油类，胶粉改性沥青生产和施工中可能会生成一些挥发物，因为人们很自然地认为强烈的气味意味着危险，所以会引起对于挥发物的担忧。

美国多个洲对胶粉沥青混合料生产过程中进行过拌和站“排烟测试”，结果显示在胶粉沥青混合料生产过程中测到的挥发物与普通沥青一样，有害物含量和烟尘含量低于美国环保署EPA的AP-42普通沥青混合料拌合站挥发物因素要求。

有些情况下，由于采用添加剂等油分，会引起油烟较多。

另外，提高拌和温度也会加重挥发，拌合站和改性沥青生产厂的挥发现象更多地受到温度、燃烧器燃料和基质沥青等因素影响，受胶粉影响较少。

胶粉本身并不含有对健康有害的化学物质，它主要由各种类型的橡胶和其他碳氢化合物、炭黑、油、和惰性填料，胶粉中的大部分化学物质在沥青中也有，只是比例可能不一样。

6.2皮肤接触影响。

南非较早就已开始大量使用胶粉沥青，曾于1989年开始作过一个XX重交路桥工程XXJINANROADENGINEERINGSERVICE地址：

中国XX高新区舜华路750号A-105邮编：

250100

ADD：

Room105,BuildingA,No.750SHUNHUARd.JINAN,SHANDONG,P.R.CHINAZipcode：

250100

/TEL：

（86）1传真/FAX：

（86）2HTTP：

\\.JNERB.

为期两年半的研究，以评价胶粉沥青混合料对摊铺工人的影响，那时的摊铺设备上没有通风设施和过滤装置，这项研究监控了混合料摊铺和沥青洒布过程中直接接触烟气的施工工人，结果研究表明“应用橡胶沥青可能引起的危险几乎没有”，“橡胶沥青挥发物与普通沥青挥发物没有什么不同”。

美国国家职业安全与健康研究院与联邦公路局合作进行职业接触潜在健康影响的评价，评估橡胶沥青混合料与普通沥青混合料相比可能的差异，评价在七个路面项目上进行，时间从1994到1997年。

报告显示拌合温度的提高是影响挥发量增加的主要因素，而不是胶粉。

报告并不建议修改1977年NIOSH标准，这些标准可以从NIOSH和OSHA上获取。

三、橡胶沥青产品设计、选择和应用

1、胶粉沥青生产

胶粉改性沥青中胶粉含量我国目前还没有统一规定，美国加洲特别条款要求胶粉含量要达到成品总重量的20±

2%，胶粉必须含有25±

2%富含天然橡胶的胶粉和75±

2%废轮胎胶粉，并须符合规定的物理化学要求，包括粒度、纤维含量和金属丝含量。

芳香油和富含天然胶的胶粉用于增强橡胶和沥青的相互反应，芳香油作为胶粉和沥青的相容剂，使橡胶颗粒膨胀，帮助胶粉颗粒分散在沥青中。

富含天然胶的胶粉能够在碎石封层中减少碎石散失，采用天然橡胶粉能够提高集料与橡胶沥青膜的结合。

最重要的一点是要理解仅仅将任意选取的符合规X的沥青、胶粉和添加油按比例混合在一起未必能够产生符合规X的胶粉改性沥青。

胶粉改性沥青性质取决于沥青、胶粉、添加剂的材料性能、相容性和相对比例，也取决于反应温度和反应

时间。

XX重交路桥工程XXJINANROADENGINEERINGSERVICE

地址：

胶粉沥青生产第一步是得到要用的基质沥青、胶粉、和其它添加剂的样品。

胶粉沥青反应具有高度材料特定性，采用芳香油和天然橡胶粉能够帮助将其它组分的变化补偿到最佳，可以在添加胶粉的时候加入，也

2、胶粉沥青取样和试验

要求取样人从向拌和站供应胶粉沥青管线上取样，混合料生产过程中每小时应检测粘度一次，每次应至少放掉4升胶粉沥青以保证取样阀干净，试验的样品应装入干净、干燥的容器，容器应能密封，标签应清楚。

因为胶粉沥青粘度试验方法还没有统一规定，其测量过程与SBS改性沥青在方法并没有什么不同，但其结果不象SBS改性沥青，仪器稳定后会有一个相对稳定的试验数据，但因胶粉改性沥青会在粘度计的恒温加热套中继续发育、反应，其粘度值随时间会在较长时间内一直变化，没有一个稳定的试验结果，所以下面介绍一种现场试验方法，以方便大家比对。

打开的橡胶沥青样品罐放在热源上适当加热，样品应搅动以防局部过热，粘度计的一号转子从罐的边缘插入热沥青中1分钟，使转子温度一致，这时罐口不应盖住。

在转子升温过程中，试样要充分搅拌，测量温度，然后将转子放在样品中部，进行粘度测量，手持式粘度计上有一个水准泡用于定位（转子轴垂直于沥青表面和粘度计的水平面），转子轴上还有一个深度标线，调整水平后，开动仪器，根据转子型号读取粘度值，测量的最大值代表着橡胶沥青粘度，需要记录和报告。

试验测三次，取平均值确定粘度，两次测量间隙，粘度计转子应离开中心部位，但不要从样品中拿出来。

如果转子继续转动，它就会“钻”进样品，也就是说转子周围的胶粉颗粒会打滑，观察到的粘度值下降，这时仅反映胶粉沥青的液相粘度，不能作为测量结果。

3、胶粉沥青喷洒

胶粉沥青喷洒可以用于表处或层间，作为新建道路的封层或旧路的养护和改建，在抗反射裂缝方面特别有效。

碎石封层在预防性养护和主养护中可达到如下目的：

纠正表面缺陷

防止路表松散

封堵和保护路面结构不受表面水的损害

防止路表沥青老化

作为开级配的替代方案，恢复表面抗滑性能

作为应力吸收层

碎石封层施工时，按照预先试验确定的量将热的胶粉沥青喷洒在道路表面，然后立即撒上一层碎石。

有条件的话最好采用同步碎石封层车。

碎石在撒布前最好用胶粉沥青预拌，预裹沥青的集料消除了表面灰尘，“湿润”了碎石，提高了粘附性。

在沥青膜冷却之前，用压路机将碎石嵌入胶结料，最好是采用干净的粒径为9.5-2.5mm的单粒级碎石，在交通又重又快的情况下，为了减少飞石引起挡风玻璃的损坏，可以采用轻质集料。

洒布量胶粉沥青约2.5-3L/m2，石料约15-22kg/m2，具体用量应根据现场实际情况由工程师确定，影响胶粉沥青和碎石用量的因素有：

严重老化、氧化、构造深度大的表面比新的构造深度小的表面能吸收更多的胶结料。

交通量大的路上用较小的碎石，减少飞石可能对车辆的损坏，相应降低胶结料及碎石用量。

低交通量的地方、气候冷的地方可以用较厚的油膜。

大石料需要更多的橡胶沥青胶结料，以使用嵌入量达到50~70%。

单粒级集料比级配集料要求更多的橡胶沥青胶结料。

为了确定用量是否合适，可以在已知面积的油毡纸或金属托盘上洒布胶结料及集料，称取覆盖整个面积的沥青及石料重量，计算出单位重量。

并检查碎石嵌入程度，在试验室或者在现场经过压路机和车辆压实后，石料嵌

入深度应该大约50~70%。

过多的碎石会影响嵌入和粘结，过多的胶粉沥青可能会淹没碎石，引起泛油。

清扫后在路边有松散石料可能表示碎石用量过多，造成碎石浪费，也可能是胶粉沥青用量过低或在嵌入和粘结之前胶结料已经冷却。

碎石封层碾压和清扫完成后，为了更进一步提高碎石粘着力，在封层上可喷洒一层乳化沥青雾化封层，一般用量0.1-0.2L/m2，然后少量撒些砂，1-2kg/m2。

橡胶沥青碎石封层除了具有普通沥青碎石封层的好处外，还具有如下优点：

比普通碎石封层寿命显著延长

在抗反射裂缝方面具有卓越的长期性能

在重交通、时走时停交通及信号交叉路口，不推荐使用碎石封层。

4、胶粉沥青混合料（RAC）

混合料生产不论使用间歇式或连续式拌和站，橡胶沥青的应用对于拌和站操作影响不大，只是要提高拌和站操作温度，以适应胶粉沥青混合料拌和、摊铺温度较高的要求。

胶粉沥青生产设备在拌和站是独立的，但应尽可能靠近拌和设施，以减少胶结料供料管线长度。

因为胶粉改性沥青粘度较大，需要使用比SBS改性沥青功率更大的泵来输送胶粉沥青，另需增加拌和时间以保证拌合均匀，胶粉沥青混合料产量可能比密级配混合料产量低。

因为要采用相对较高的拌和温度，可能会出现较大的气味和烟雾挥发，降低混合料产量能明显地减少挥发。

建议将胶粉沥青混合料限制在断级配和开级配，胶粉沥青不建议用于密级配混合料，因为密级配没有足够的间隙容纳足够多的胶粉沥青，达不到明显改善路面性能的目的。

断级配和开级配混合料主要用于旧沥青路面或旧水泥路面养护、新建或改建路面的罩面。

胶粉沥青混合料也可用于居民区新建路面的表面层，以减轻噪音。

结构设计按照普通路面进行，如果断级配胶粉沥青混合料取代普通路面，可将厚度减薄一半。

4.1断级配胶粉沥青混合料：

基于目前有限的经验和经济考虑，胶粉沥青混合料最常用的方式是断级配混合料（RAC-G），断级配混合料层厚最小30mm以适应集料尺寸，层厚最大60mm。

如果需要较大地提高结构承载能力，就可能要先铺筑一层普通混合料或者橡胶沥青应力吸收层，设计人员应根据路面弯沉，确定结构方案。

胶粉沥青断级配混合料能够提供耐久的、柔韧的路面，具有较强的抗反射裂缝、抗车辙、抗老化性能，由断级配形成的构造深度使路面具有良好的抗滑性能，降低噪音，断级配混合料在路面体系中作为结构层。

胶粉改性沥青断级配混合料可用于各种交通量路面的罩面或作为新建面层，也可以用于城市道路中交通时走时停的地方如：

信号交叉口和车道、停车场等。

但这些地方不适宜采用开级配。

按当前美国加州运输部改建政策：

罩面要延长路面使用寿命十年，罩面厚度设计主要依据设计年限内交通指数（TI）和下列三个因素：

满足结构强度

延缓反射裂缝

提高行驶舒适性

胶粉沥青断级配罩面设计的第一步是根据检测的路面弯沉确定用普通沥青罩面的厚度，另外还要确定延缓反射裂缝需要的厚度、恢复行驶质量需要的厚度，三者中最厚的是选择方案。

然后根据普通路面和橡胶沥青断级配路面之间的结构等价关系进行橡胶沥青路面厚度调整。

胶粉沥青路面厚度减薄方案适用于结构强度和抗裂力，不适用于行驶质量。

加州运输部柔性路面改造手册提供了设计各种罩面方案的详细资料。

胶粉沥青混合料罩面可以做成两层或者三层体系，表面层采用胶粉沥青断级配或开级配混合料。

两层体系一般是将胶粉沥青混合料直接铺在胶粉沥青应力吸收层上，纤维应力吸收层一般不予采用，因为混合料的高温有可能会损坏纤维。

如果在做应力吸收层之前先做一层调平层，就形成三层体系。

10mm厚胶粉沥青应力吸收层结构强度等价于15mm的普通路面。

胶粉沥青断级配混合料用于新建工程时，橡胶沥青断级配混合料应当直接取代（1:

1）上层25~50mm的普通路面（层厚应当为最大集料粒径的2~3倍）。

在改建旧路罩面时通常采用一半厚度等价公式，而在新建工程不采用，因为结构厚度改变可能会对下层路面结构的疲劳寿命产生长期的影响。

现有的试验方法中，包括维姆压实方法CT367，橡胶沥青断级配混合料允许较低的维姆稳定度，采用较高的沥青用量（7.0~9.0%的油石比），空隙率类似于密级配混合料，

选取符合4%空隙率的最佳沥青用量。

4.2开级配胶粉沥青混合料：

普通的开级配表面层混合料（OGAC）具有良好的抗滑性能，开级配路面能够自由排水，表面水能够很快排出路面，减少了雨中溅水和轮胎打滑现象，提高了安全性，普通开级配也能够降低交通噪音，只是长期降噪效果衰减。

采用橡胶沥青开级配混合料不仅具有普通开级配的优点，而且还具有其他优点。

较厚的胶粉沥青膜增强了开级配路面的耐久性，胶粉沥青开级配混合料耐用的一个原因是材料模量相对较低，也就是说与密级配等较硬的材料相比，这种材料对应变率产生较低的应力。

在相同荷载下产生的位移量较大，挠曲和恢复能力（松弛、蠕变、回弹等）优于硬的材料，胶粉改性沥青用量高使材料具有非常好的弹性和抗疲劳性能，厚度一般较薄，大约24~30mm，所以胶粉沥青开级配混合料和高用油量开级配不作为结构层考虑，也不存在厚度减薄的问题。

胶粉沥青开级配混合料主要用于养护覆盖层，改建的罩面，恢复表面抗滑。

较厚的胶粉改性沥青膜提高了抗剥落和抗老化能力，橡胶沥青开级配混合料具有很强的抗反射裂缝能力。

胶粉沥青开级配可用于连续交通流的道路表面层（罩面或新建），例如高速公路、等级公路和乡村道路。

用于水泥路面罩面或者反射裂缝严重的旧沥青路罩面特别有效。

橡胶沥青开级配混合料也可以用作养护覆盖层，恢复表面抗滑性能，保护下层路面。

但用轮胎防滑链的地方不适于胶粉沥青开级配路面，但这并不是说高寒地区不适用胶粉改性沥青，另在时走时停或者弯道较多的地方也不适于采用开级配混合料，因为排水路面容易受到车流停顿的损害。

胶粉改性沥青开级配混合料设计按照加州试验方法CT368进行，胶粉沥青用量选取普通沥青最佳沥青用量的1.2倍，另需做析漏试验检验。

如果混合料需要长途运输，析漏试验也要按预期运输时间做析漏试验验证，如果超标，就要进行调整。

对于长途运输，有可能使混合料温度降低过大导致不适于摊铺。

开级配混合料中为8~10%的油石比，这种混合料称为高用油量橡胶沥青开级配RAC-O（HB）。

有些地方曾将胶粉沥青用量达到10%油石比甚至更高，因为胶粉沥青粘度高，而不会出现析漏，使这种开级配混合料表现出更卓越的性能。

4.3胶粉沥青混合料的检查和处理

拌和站和现场的检查人员要检测混合料温度，目测运输车上混合料是否异常，用于混合料测温的温度计应有至少150mm的测杆，要将整个测杆插入混合料，表层读数不是精确值，如果仅有测温枪，就要测刚刚从卸料斗流入运输车的混合料温度。

一旦察觉到橡胶沥青混合料有问题，检查人员应立即取样进行试验，检测级配和橡胶沥青用量，有时还要检测混合料击实试样的空隙率。

常见的胶粉改性沥青混合料问题如下：

离析：

在粗级配的混合料中颗粒离析很难识别，有些情况下细集料很少，看起来好像是离析，其实不是。

可能有影响