橡胶沥青性能与SBS沥青性能的分析对比

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研究表明.在沥青中加入SBS或橡胶粉改性剂 后,其耐高温性能得到明显改善。表l为基质沥青、 橡胶沥青和SBS沥青的耐高温性能对比表.由表1可 见,一定掺量橡胶粉的橡胶沥青.耐高温性能已优于 SBS沥青。
表1 基质沥青、橡胶沥青与SBS沥青的性能对比
指标
70号基质沥青 SBS改性沥青 橡胶沥青
软化点,℃ 针人度/Pa.s 黏度177℃ 针入度指数/% 弹性恢复/%
SBS沥青、基质沥青相比。冻融APA比和残留稳定度 治、调平后的旧路面上铺装橡胶沥青应力吸收层
明显提高;而浸水APA车辙深度比的结果来看。橡胶(SAMI)是国际公认的抗反射裂缝最有效的解决方案。
沥青的混合料的抗水害能力比其基质沥青有明显的 利用橡胶沥青较强的黏性.可有效解决加铺层与水泥
增强。甚至优于SBS改性沥青。
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根据成因分析和岩土工程勘察钻探结果.上海地 区⑦层中出现钙质结核体的几率极小.西藏南路隧道 盾构掘进遇到的钙质结核体是在特定的环境下产生 的,属零星和断续分布,局部出现。形状以壳状为 主。盾构施工中可通过加强监测和采取技术措施控制 其不利影响。 5结语
1)上海西藏南路隧道盾构掘进遇到的块石为钙质 结核体,以结核壳为主,硬度大。形成年代晚于第⑥ 层,大概处于上更新世和全新世更替时期。
橡胶沥青是轮胎橡胶粉在充分拌合的高温条件下 (180℃以上)与沥青熔胀反应得到的改性沥青胶结材 料。橡胶粉不发生裂解.吸收基质沥青中轻质组分. 一方面直接改善基质沥青.另一方面达到橡胶与沥青 充分复合的效果11】。橡胶沥青中橡胶粉掺量通常很 大.熔胀后橡胶粉体积达到胶结料的30%~40%.橡 胶粉颗粒通过凝胶膜连接.形成一个黏度很大的半同 态连续相的体系。橡胶粉和沥青的化学成分不完全相 同.且都具有较强的惰性.橡胶粉与沥青拌合主要是 熔胀反应.既不仅仅是简单的物理填充。也不完全会 发生化学反应.而是处于两者共存的一种状态。其产 物是橡胶粉和沥青的共混体系.对沥青的物理性能和 化学性能都有所改善。橡胶沥青性质的变化是体系结 构变化和基质沥青品质变化双重作用的结果。
P205 Ti02 /% ,%
0.13 O.42
块石2 63.8 5.95 24.22 2.Ol 1.08 1.03 O.15 1.24 0.12 0.39
常相似.基本都以Si、Ca和Al为主。其化学组成上 Ca0的含量很高,都在24%以上,而一般的硅质碎屑 沉积物或者沉积岩如砂岩、泥岩、粉砂岩中CaO含 量<5%.10%.显然这些块石与自然界常见的原生 硅质碎屑沉积岩不同。根据这些块石的化学组成、产 状和形态特征.可以将其定名为成岩的钙质结核
表2不同橡胶粉掺量下车辙试验结果
橡胶粉含最,% 动稳定度/次.am一1
相对变形/%
O l 468 7.25
10 2 795 4.03
20 3 407 3.59
30 .一
3 870
3.45
中圄千放z农
陈候杰,曾家广:橡胶沥青性能与SBS沥青性能的分析对比
2009年第1期
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i级.其提高幅度完全不输于当 前最常用的SBS改性沥青。 2.2低温性能比较

:丑 《 山 《 蓬 悸
青 图2不同沥青混合料冻融劈裂强度比较
蹲r圉i
பைடு நூலகம்
表3不同沥青老化指标比较
指标
70号基质沥青 SBS沥青
橡胶沥青
80-lOm 80-17j 120-17j
,I’FOT针人度比
74.2
87.5
96.5
94.4
81.5
TFOT黏度比
137.9
182.6
222.2 210.7
133.7
TFOT软化点比
111.7
98
110.8
103.4
106.4
PAV针人度比 PAV软化点比
35.3 123.9
54.1 119.7
2.5 “白+黑”罩面抗反射裂缝比较
水泥路面的大面积翻修时.往往会首先“白+黑”
罩面的改造方案。其中水泥路面的反射裂缝.以及沥
图1不同种类沥青劲度模量比较
青面层与水泥板的粘接是两大难点问题。以往.单纯
第1期(总第138期) 2009年2月
中圄千百支暑农
CHINA MUNICIPAL ENGINEERING
No.1(5eriaI No.138) Feb.2009
橡胶沥青性能与SBS沥青性能的分析对比
陈候杰。曾家广
(正中路面科技有限公司,四川成都610061)
摘要:橡胶沥青是将废轮胎橡胶粉作为改性剂添加到基质沥青中,经高温制作成的胶结材料。橡胶沥青在沥青的改性 原理和耐高温性能、低温性能、抗水损坏性能、抗老化性能等方面与SBS沥青作了分析比较。 关键词:路用材料;橡胶沥青;SBS沥青;基质沥青 中图分类号:U414.7喝 文献标识码:A 文章编号:1004-4655(2009)01-0066-02
SBS又叫热塑性丁苯橡胶.主要成分为苯乙烯一 丁乙烯嵌段共聚物.SBS高分子链具有串联结构的不 同嵌段.即塑性段和橡胶段。形成类似合金的组织结 构。在剪切作用下.SBS颗粒被细化和匀化。SBS分
收稿Et期:2008—11-06
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万方数据
子中的热蠼性段部分发生交联形成节点.于基质沥青 内部形成一个加劲弹性空间网络结构。沥青粘温性变 化的主要原因是加劲结构的形成.沥青仍然作为连续 相,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 质沥青的性能起决定性的作用。 2两种沥青性能特征对比 2.1高温性能比较
橡胶沥青(AR)是指把废轮胎橡胶粉作为改性剂 添加到基质沥青中,在高温作用下制成的胶结材料。 橡胶沥青作为路用材料.具有较强的高温稳定性、低 温抗裂性、抗老化、抗疲劳、抗水损坏等特性。
SBS又叫热塑性丁苯橡胶。其作为对沥青的改性 剂.能显著提高改性沥青的黏度、韧度和韧性。
普遍存在一个误解.认为弹性体聚合物特别是 SBS(苯乙烯一丁二烯一苯乙烯)合成橡胶与轮胎橡胶 是相同的。但事实上它们在成分、形态、物理性能以 及与沥青的化学反应上都不相同。如果将SBS与轮胎 橡胶分别加入沥青中.所产生的两种改性沥青的性能 有很大不同。 1两种沥青改性原理对比
2)上海地区在⑦层中发现块石的情况实属罕见. 其呈零星和断续分布。对一般桩基工程影响较小。上 海地区盾构掘进土层主要位于⑥层(含)以上,本次发 现的钙质结核体对一般盾构施工没有影响:随着上海 轨道交通的发展,隧道掘进的深度越来越大.对⑦层 中存在的钙质结核体需予以重视.尤其应重视对盾构 掘进的影响。
西藏南路越江隧道盾构掘进中块石出现区域的土 层情况见图2。分析认为,块石产自第⑦层,为次生 作用形成的。首先因海平面下降,地表发生成土作 用.在较干燥、温和的氧化环境下形成富含CaCO,的 ⑥层暗绿色~草黄色粉质黏土,后来在位于古河道
分布区附近,具有良好的渗透通道地区,比较暖湿、 降水入渗较顺畅的风化作用下.上覆土层中的钙质经 淋滤、迁移到粉砂土中淀积[2]。当环境和钙质供应比 较充分和稳定时.在古潜水面附近胶结粉土或砂土形 成具有成岩特征的钙质结核(壳);形成年代晚于第⑥ 层,大概处于上更新世和全新世更替时期。
(上接第67页) 路面的粘接问题.同时高用量的橡胶沥青与单一粒径 的碎石强力粘结。形成约1 cm厚弹性良好的防裂层 (如图4所示),原路面的各种裂缝将难以穿透该橡胶 沥青应力吸收层向上传播。
路抗老化、抗氧化能力。由于道路的耐久性和各种性 能得到提高,使得道路的养护费用显著降低。 3结语
2005~2006年.在全国各省相继施工了近 500万mz的橡胶沥青道路。橡胶沥青正在迅速地发 展,是极有可能作为替代SBS改性沥青的潜在产品。
沥青的低温性能是指沥青的脆性和抗裂性。在低 温开裂状态下.改性沥青的性能主要由基质沥青的性 能来决定。
图1为不同种类沥青低温下的劲度模量比较图。 由图l可见.橡胶沥青和混合料在低温状态的模量都 显著低于其他沥青.比基质沥青降低近一倍.显示了 橡胶沥青在低温性能方面的优势。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。
2.3抗水损坏性能比较
地依靠增加路面厚度或采用SBS改性沥青的经验.常
残留稳定度和冻融劈裂强度(APA)比.作为相对
常不能完全奏效。
意义的无量纲值.被用来评价混合料的水稳定性。
作为应力吸收层是橡胶沥青最早应用的类型.其
由图2、图3试验结果可以看出,橡胶沥青混合料与
可起到粘结层、防水层的作用。在铣刨、填缝、整
(下转第69页)
万方数据
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中圄千盛暑有
蒋益平,项培林:上海地区盾构掘进遇到的块石成因探讨
2009年第1期
表1 块石的常量元素重量百分组成
si02 A1203 Ca0 Fe:q K20
样号
,% ,% /%
,%
,%
块石1 63.3 6.04 24.93 1.74 1.05
Mgo Mn0 Na20 /% /% ,% 0.80 O.22 1.35
橡胶粉和基质沥青共炼时,发生的主要变化是橡 胶粉和基质沥青之间的物质交换.基质沥青的轻质成 分(这些成分对沥青的低温抗裂不利)被吸收。基质沥 青本身的低温柔性得到改善。另一方面.橡胶粉的主 要来源是轮胎橡胶.其高低温设计性能都要大于基质 沥青.甚至要优于其他改性沥青。因此,从理论上 讲.主要在低温受托时。初始微裂纹不首先发生在沥 青和橡胶粉颗粒的界面上.则橡胶沥青低温性能改善 几乎是肯定的.改善的幅度也不会小。橡胶粉相对于 其他改性剂数量上的优势.也会对性能造成实质的影 响。橡胶粉含量的增加。橡胶粉颗粒接触并进一步粘 连的可能性增加.从而遏制低温受拉微裂纹的发生和 发展田.这种复合材料的总体性能会随比例的变化向 优势方靠拢。
47 61 245 一1.24
67 45 l Ooo 一O.16 76
70 46 2 800 075 75
表2是根据不同的橡胶粉掺量下的橡胶沥青车辙 试验结果。南表2可见。随着橡胶粉含量的增加.橡 胶沥青混合料的动稳定度明显增加。相对变形减少。 橡胶粉的加入,能够明显地增加沥青的黏度.从而明 显提高抗高温变形能力。经过与普通沥青常规性能的 比较。橡胶沥青177℃旋转黏度提高10多倍.针人度 降低约16,软化点提高20℃。提高幅度是相当显著 的。
图4橡胶沥青应力吸收层SAMI示意图 2.6路面使用性能比较
优异的抗疲劳性提高路面的耐久性能。胶结料含 量高、油膜厚以及轮胎中含有抗氧化剂,故提高了道
参考文献:
[1]黄文元.轮胎橡胶粉改性沥青路用性能及应用研究[D].上海:同 济大学.2004.
[2]王旭东,李美江,路凯冀.橡胶沥青及混凝士应用成套技术[M].北 京:人民交通出版社,2008.
参考文献:
[1]同济大学海洋地质国家重点实验室.西藏南路隧道盾构掘进遇到 的块石成分分析报告[R].上海:同济大学,2008.
[2 J邱金波,李晓.上海市第四纪地层与沉积环境[M].上海:上海科学 技术出版社.2007.
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(壳).结合西藏路隧道掘进中发现的块石形状,以钙 质结壳为主。 4成因分析
钙质结核(壳)从古生代至现代,从砂土、页岩到 砂岩.无论是大陆环境还是海洋环境都有产出。根据 上海第四纪地层的相关研究成果…。钙质结核(壳)主 要分布在中、下更新世的土层中,即上海地区第⑩层 及以下土层中。在全新世的下部土层,即上海地区第 ⑤层内也零星分布白色结核。其颗粒小,为钙质结核 出现的最新层位。钙质结壳主要分布于下更新世的土 层中.但在上新世的土层内,即上海地区第⑥~⑨ 层土层中也会偶见。一般呈夹层状断续产出.主要位 于上覆黏土层与下伏砂层或粉土层分界处。
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