新型废橡胶改性沥青中的胶粉用量为15-20%,同时胶粉中含有的碳黑组分对沥青有补强作用,而常规SBS改性沥青中的SBS用量为3.8-4.5%,因而新型废橡胶改性沥青混合料的高温稳定性、抗车辙性能和抗疲劳性能明显优于SBS改性沥青,提高了路面的耐久性能和使用寿命。具体从测定沥青混合料的劲度模量、马歇尔稳定度、马歇尔流值、复合梁耐疲劳性能等指标可以看出(SBS改性沥青是一种很好的材料,如果SBS用量大于4.5%以上,其路用性能也会很好,但由于市场价格竞争,没有厂家会这样做,致使其路用性能不理想)。橡胶沥青中的胶粉含量高,弹性好,提高了路面对疲劳裂缝、反射裂缝的抵抗能力,是常规SBS改性沥青不可比的。
新型废橡胶改性沥青混合料的“抗水损坏性能”优于常规SBS改性沥青(SBS用量为3.8-4.5%),可通过混合料冻融劈裂强度试验来验证。
SBS改性沥青的物理指标符合JTGF40-2004标准的要求,而新型废橡胶改性沥青的物理指标不及常规SBS改性沥青,但实际路用效果却优于常规SBS改性沥青。
废橡胶改性沥青成品中的固体颗粒极小(主要是废橡胶粉原料中本身含有的无机填料),且呈现胶溶状态,几乎不沉淀,成品中没有固体的橡胶颗粒。因而其混合料“油石比”比SBS改性沥青稍高一点,具体为5.0%-6.0%。
新型橡胶改性沥青与SBS改性沥青一样,具有不沉淀、不分离的优点。在施工时的粘度适中,其沥青混合料的拌合、摊铺、碾压等施工工艺与常规SBS改性沥青混合料一致。仅是各施工点的温度比SBS改性高于5℃。新型橡胶改性沥青的具体施工工艺为:摊铺温度在160℃-175℃、初次碾压温度在155℃-170℃、使用加热温度在170℃-180℃。
废轮胎胶粉中含有大量的防老化剂,同时其混合料中加入了胶结料膜,提高了其混合料的抗老化性能,因此抗老性能优于SBS改性沥青。新型废橡胶改性沥青混合料的“低温抗裂性能”也优于常规SBS改性沥青(SBS用量为3.8-4.5%),可通过测定混合料的抗低温弯曲性能来验证。
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。而在高海拔地区,比如广阔的西部地区,光致老化就已经成为了不可忽视的因素。
在橡胶制作轮胎的配方中,曾加入了大量的防老化剂,包括抗氧剂(主抗氧化剂的作用就是要抑制甚至终止游离基形成和积累过程。还有辅助防老剂专门用于破坏氢过氧化物)、热稳定剂、变价金属抑制剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂等。这些抗老化剂,加上对光屏蔽非常有效的碳黑填充剂,在橡胶沥青的混炼过程中会大量释放到沥青中,从而极大改善沥青混合料的抗老化性能。
5、“白+黑”罩面抗反射裂缝:
毫无疑问,水泥路面的大面积翻修是我国路面工程越来越紧迫的一项难题,如果按照破碎重建的方案,不仅工程量和耗资巨大,大量的建筑垃圾难以安置,漫长的建设周期将带来难以忍受的交通痛苦。在这样的情况下,工程质量自然是难以保障的。因此,“白+黑”罩面必将成为老水泥路面改造的首选方案,它可以以最小的时间和资金代价,在最大限度利用旧路面的结构能力的情况下完成水泥混凝土路面的性能全面升级。但是“白+黑”方案有两个难点,就是水泥路面众多裂缝的反射问题,以及沥青面层和水泥板的粘接问题。解决不了这两个问题,“白+黑”方案就无法成功。实践证明,单纯的依靠增加路面厚度和采用SBS改性沥青常常也是不能奏效的。
“白+黑”方案是一系列的针对以上两大难点的技术组合,其核心围绕橡胶粉优异的抗疲劳性能和粘性。包括:裂缝处理方案、粘接层方案、针对当地情况的面层方案。其目标是提供最低全寿命成本的“白+黑”方案。
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