维他连接剂橡胶粉改性沥青路面设计与应用

for PG 230 oC
1.0 75.0 2.2 0.5 5,000 300MP 0.300
76-22
a
Crumb 307 oC 1.396 1.43 83.7 4.5 Rubber + TOR
0.29 2,630 150.5 0.309
2020/7/23
维他连接剂
一 、解 决 橡 胶 沥 青 施 工 困 难，提高施 工和易性
2020/7/23
生产方法
湿法 AR-Sup13
Sup13 干法
AR-Sup13 （+4.5%TOR）
湿法 AR-Sup20
Sup20
湿法 AR-AC13
2020/7/23
湿法 AR-AC20
2020/7/23
试验路使用的胶结料
70
• 软化点
65 60
55
软化点，℃
50
45
40
35
0#-干法
0#-湿法
30
1#-干法
1#-湿法
25
20
9
12
15
18
21
24
橡胶粉掺量，%
1）比70#沥青的软化点大，但是2种胶粉之间有一定的 差别，0#胶粉软化点提高较大；
2）掺量越大软化点增加越多，综合来说软化点提高在 5~11℃。
（ 粘 度 ）
Reaction
Curve Reaction
Time
flattens complete
after after 90-120
60 minutes
min.
2020/7/23
Time (minutes)时间(分钟)
GTR/TOR – 更好的路用性能
2020/7/23
VESTENAMER® makes the difference
Rutting resistance - Dynamic Shear Rheometer
复 数 模 量
GTR German Spec.
VESTENAMER/GTR 維他連接劑
2020/7/23
时间(小时）
2020/7/23
Table 4 – Superpave Binder Test Results
2020/7/23
GTR /TOR - 湿 法 步 驟
1. 设备要求是: A. 沥青罐要附有加热器及搅拌器。 B. 搅拌时间4-8小时, 根据加热器的热量及搅拌器大 小和转速而定(测试粘度,达到要求,即完成湿拌 )。
2. 拌和时, 沥青加热至 180 ℃, 橡胶粒和维他连接剂必 须混在一块, 要分批小量缓慢投入沥青罐搅拌。
AR-Sup13
80.0
AR-Sup20
70.0
AR-AC13
60.0
AR-AC20
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0 0.07 0.150.3 0.6 1.18
2.36
4.75
9.5
13.2 16 19
26.5
05 0.45 0.9 1.35 1.8 筛孔2（.m2m5） 2.7 3.15 3.6 4.05
3）干法软化点比湿法的要大。
2020/7/23
试验路使用的胶结料
• 延度 120 100 80
0#-干法 1#-干法 2#-干法
0#-湿法 1#-湿法 2#-湿法
延度，mm
60
40
20
9
12
15
18
21
24
橡胶粉掺量，%
1）掺量大，延度逐渐增大 2）橡胶粉越细延度越大
2020/7/23
试验路使用的胶结料
通过率，%（筛孔尺寸，mm） 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6
0.3 0.15 0.075
ARSup13
5.15
/
/ 100 95.5 72.5 44.7 28.4 19.9 14.2 10.5 8.1 6.2
ARSup20
4.70
100 98.3 86.1 68.5 58.3 40.2 26.1 18.2 12.7
有膨胀空间并满足相同空隙率设计要求,故必須去掉一 些細料。用旋转压实仪设计混合料更好。 5. 可以设计连续密级配。 6.另額外要增加沥青用量, 約是30%所添加的橡胶粒质量 7.拌和好的料至開始摊舖, 必須闷料90分钟以上，给足化 学反应时间, 才能达到最佳成效。 8.拌和料出厂温度 175～180 ℃, 摊铺温度不能低於 160 ℃。 9.碾压可以用胶轮压路机。
9.2
6.9
5.2
ARAC13
7.5
/
/ 100 95.3 71.1 29.7 18.6 12.9 9.1 6.7 5.2 3.9
ARAC20
6.5
100 98.4 87.0 69.5 54.2 28.4 20.2 14.3 10.2 7.4 5.6
4.3
2020/7/23
通过率（%）
100.0
90.0
S
S
S
S S
2020/7/23
S S
S
S
S
Parafins
Asphaltenes (solid micelle with resin cover)
Maltenes (liquid phase)
Sulfur
VESTENAMER® / GTR Reaction time – Viscosity curve (WET)
carbon black
No VESTENAMER
VESTENAMER applied
More homogeneous distribution of carbon black
2020/7/23
VESTENAMER® and GTR and the Playground in ASPHALT
Bitumen/Liquid Asphalt
2020/7/23
研究内容——橡胶粉
筛孔 橡胶粉
2.36 8目
通过方孔筛的百分率（%） 1.18 0.6 0.3 0.15 16目 30目 60目 100目
0.075 备注 200目
0# 100 100 96.2 31.5 8.2 0.4 40~60目
1# 100 94.8 53.1 17.0 9.2 1.3 20~30目
维他连接剂橡胶粉改性沥青路面 设计与应用
2020/7/23
东南大学 王捷
GTR/TOR
可用于干 • 维他连接剂—TOR
法或湿法 工艺
• 德国
EVONIK专利产
品
• 美国UIR INC 公司代理
2020/7/23
• 橡胶粉改性沥青混合料：
可以有两种方式得到： 1、干法，直接将胶粉投入拌缸和集料拌合，再加
干法不需专门设备,拌合楼直投 湿法要有简单搅拌设备
2. 沥青加热温度
Biblioteka Baidu
195 –220
170-180
3. 施工和易性
施工难度高,质量较难保证
可进行手工作业,质量较易控制
4. 生产中气味,浓烟
有刺鼻气味及烟
无
5. 抗车辙/抗裂缝
优於SBS改性
性能优於一般橡胶粉沥青改性
6. 路面雨水排放
对环保有污染
较少
7. 改性基础
3. 拌好之料, 可立刻备用。 若因天气影响, 亦可放置 3 天再用, 材料品质改变有限,分离现象不明显, 再用时 要经过加热及搅拌过程。但建议及时使用。
2020/7/23
100 份 GTR
4.5 份 TOR
2020/7/23
TOR材 料 特 性
一. 化变性能: 双 键 结 构 是 与 沥 青 中 硫 质 及 橡 胶 粉中 的硫交联,形成大分子聚合物的网状 结 构 ，产生化学反应以提高使用性能。
物理改性,易分离,储存有困难 化学改性, 分离不明显,可长期储存
8. 能源消耗
较大
节省能源
9. 面层厚度
无特别要求
增加用量,可减薄面层
2020/7/23
实例
试验路方案
2020/7/23
试验路方案
• 普通沥青：壳牌70号石油沥青 • 集料：上面层≥4.75mm玄武岩，＜
4.75mm石灰岩 中面层石灰岩 • 填料：矿粉，普通硅酸盐水泥（42.5） • 外掺剂：干法—维他连接剂TOR • 橡胶粉
二 、环保特性 三 、全 世 界 已 有 160项 路 段 完 工 四、 使 用 范 围 广 : 高 速 , 城 市 , 乡 镇 五 、组 成 : 沥 青 + GTR + TOR
2020/7/23
TOR 提高施工和易性
Herzlia-Allee, Marl (Germany)
2020/7/23
环保特性
Route 12, Grey County - Canada
May, 2006 – placed 2000 17% GTR no TOR cracking
2020/7/23
May, 2006 – placed 1999 17% GTR and 4% TOR
VESTENAMER® makes the difference
Roma Street, Phoenix AZ, 2006 (placed 2000)
GTR/TOR
100 yards
GTR
2020/7/23
2020/7/23
2.5cm 橡胶粉改性HMA
2020/7/23
1年后
2020/7/23
5 年后
2020/7/23
10 年后
VESTENAMER® makes the difference
0#-干法 1#-干法 2#-干法
0#-湿法 1#-湿法 2#-湿法
弹性恢复（25℃），%
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0 9
12
15
18
21
24
橡胶粉掺量，%
1）胶粉掺量的增大，弹性恢复增加迅速。 2）橡胶粉的粗细对弹性恢复有较大的影响。
2020/7/23
试验路方案
• 目标配合比
级配类 油石比 型 ，% 26.5 19
• 少烟雾、少气味 • 路面排水污染少
2020/7/23
fumes!
water steam!
2020/7/23
VESTENAMER® / GTR
emission test
VESTENAMER GTR
2020/7/23
橡胶沥青比较
普通橡胶粉改性沥青
橡胶粉沥青 + 维他连接剂
1. 拌和设备
要一套庞大生产设备
2# 100 98.5 98.0 60.7 10.7 0.9 50目
2020/7/23
试验路使用的胶结料
• 针入度
针入度，0.1mm
70 60 50 40 30 20 10 0
9
0#-干法 1#-干法 2#-干法
0#-湿法 1#-湿法 2#-湿法
12
15
18
21
24
橡胶粉掺量，%
干法橡胶沥青的针入度（平均值43.9）比湿法的要小 （平均值54.4，干法橡胶沥青更硬。
2020/7/23
经济技术分析
• 从经济方面分析，可分为3个层次：
• 一是单纯从材料成本测算，分析混合料 的单价；
• 二是发挥橡胶沥青及混合料特点（延长 使用年限、减薄厚度） ，结合路面结构 设计，测算整体路面的建设成本；
• 三是经过多年的使用，考虑建设成本、 运营成本和养护成本进行全寿命的技术 经济比较（LCCP）。
Flash Viscosity Original Phase RTFO Mass PAV DSR BBR Point (Pa-S) DSR (kPa) Angle DSR* Change (kPa)
(Degree) (kPa) (%)
Spec Min. Max 3.0 Min. Max Min. Max. Max. Max S Min m
二. 抗车辙 /抗裂缝 三. 不易分离 :混合料可储存数日后
使用,亦可经长途运输,未有分离现 象。
2020/7/23
VESTENAMER® a Dispergant Agent
Rubber sample – 50 µ (mikron)
electron microscopy by Dr. P. Albers, Degussa AG, Jan. 2006
入沥青得到混合料； 2、湿法，先将胶粉和沥青制成橡胶粉改性沥青， 再拌制成混合料。 性能优良的橡胶粉改性沥青混合料离不开TOR
2020/7/23
GTR /TOR - 干法步骤
1. 石料預热至 190℃ ( 要看石料潮湿程度)。 2. 加入适量 (GTR/TOR), 先干拌 8～10 秒。 3. 加入沥青（160℃）, 再拌和 35 - 40秒。 4. 由於增加 橡胶的体积 ( 10% , 15% 或 18% ), 為让胶粉
S
S
schematic
S
S S
2020/7/23
Parafin Nest! Critical Bonding
S
S
S
Parafins
Asphaltenes (solid micelle with resin cover)
Maltenes (liquid phase)
Sulfur
VESTENAMER® and GTR and the Playground in ASPHALT
• 粘度
粘度（180℃），Pa.s
7
0#-干法 0#-湿法 6
1#-干法 1#-湿法
5
2#-干法 2#-湿法
4
3
2
1
0
9
12
15
18
21
24
橡胶粉掺量，%
1）随着橡胶粉掺量的增加，橡胶沥青的粘度增大比较显 著，呈指数增长。 2）橡胶粉越细粘度越大。
2020/7/23
试验路使用的胶结料
• 弹性恢复 80.0 70.0 60.0