橡胶改性沥青涂料（共8篇）
橡胶改性沥青涂料 篇1
氯丁橡胶(CR)改性沥青防水涂料是一种具有强度及延伸率高、耐老化、成膜快、抗形变、耐高温等特点,可广泛用于各种建筑防水工程的材料。但是,一般CR改性沥青防水涂料为溶剂型涂料,含有大量有机溶剂,属易燃易爆、有毒有害材料,在生产、贮存、运输及使用过程中均存在安全及污染风险,且该类涂料不能在潮湿基面上施工,会影响施工周期。本研究制备了一种由CR与丁苯橡胶(SBR)复合改性的乳化沥青防水涂料,该涂料安全环保,可在潮湿但无明水的基面施工。本文介绍了该橡胶复合改性沥青防水涂料的制备方法,探讨了橡胶复合改性剂的配比和添加量对改性沥青性能的影响,并分析了改性沥青乳液稳定性的影响因素。
1 实验部分
1.1 主要原料
阳离子氯丁胶乳(CRL):固含量55%,上海山橡化工;阳离子丁苯胶乳(SBRL):固含量51%,德龙化工;建筑道路石油沥青:90#,茂名石化;阳离子乳化剂:十八烷基三甲基氯化铵(1831),上海金山经纬化工;非离子乳化剂:聚乙二醇(PEG600),江苏海安石化厂;稳定剂:聚乙烯醇(PVA);稳定剂:氯化铵。
1.2 仪器设备
胶体磨:上海诺尼轻工机械有限公司;电子万能试验机:济南恒瑞金试验机有限公司;离心机:金坛市盛威实验仪器厂;不透水仪:天津市港源试验仪器厂;恒温恒湿试验箱:天津市港源试验仪器厂;数显沥青延伸度仪:无锡华南实验仪器有限公司;电脑全自动沥青软化点仪:南京拓兴仪器仪表研究所;电脑数控沥青自动针入度仪:天津市港源试验仪器厂。
1.3 制备及性能
橡胶复合改性沥青防水涂料的配方见表1。将称量的PVA、氯化铵用70~80℃水溶解配制成溶液,然后加入乳化剂搅拌溶解,用盐酸调节p H值为3~4,并控制温度为60~70℃;将SBRL、CRL引入胶体磨,搅拌速度为4 000 r/min下循环10~15 min;然后将沥青(130~140℃)缓慢引入乳化机,循环30 min。具体工艺如图1所示。
将采用上述工艺制备的橡胶复合改性沥青防水涂料按规定制成试样进行性能测试,结果见表2。
2 结果与讨论
2.1 橡胶复合改性剂对沥青性能的影响
CR是由氯丁二烯单体乳液聚合而成,不仅具有耐光照、耐老化、耐热、阻燃、耐磨、耐化学药品等性能,还具有使用温度范围宽、回弹性高、强度大等物理机械性能[1]。
SBR是由苯乙烯和丁二烯两种单体乳液聚合而成,相对分子质量约为(13~25)×104,能改善沥青的高低温性能、感温性能和抗热老化性能,特别具有良好的低温抗裂性能[2]。
单一改性剂改性的沥青一般只存在某一方面的性能优势,其综合性能往往欠佳[3]。本研究采用了CR和SBR作为复合改性剂对沥青进行改性,以改性沥青蒸发残留物的延度、针入度及软化点为指标评价改性后沥青的性能。橡胶复合改性剂的配比见表3。
图2是改性沥青蒸发残留物的延度变化。从图2可以看出,橡胶复合改性沥青蒸发残留物的延度较未改性前有较大改善,因为在200℃以下,橡胶基本不与沥青发生化学反应,改性过程大多数属于物理改性,延度的变化可能是由于橡胶的添加改善了沥青分子链的柔性,当受到外力作用时,橡胶作为受力集中点产生较大形变吸收了能量。沥青蒸发残留物延度与CRL∶SBRL的值成反比,当CRL∶SBRL<1时,延度的变化幅度减小。
图3是改性沥青蒸发残留物的针入度变化。从图3可以看出,橡胶复合改性沥青蒸发残留物的针入度较未改性前有较大改善,针入度随CRL∶SBRL比值的减小先减小后增大;当CRL∶SBRL为17∶18时,针入度值最小。
图4是改性沥青蒸发残留物的软化点变化。从图4可以看出,橡胶复合改性沥青蒸发残留物的软化点较未改性前也有较大改善,软化点随CRL∶SBRL比值的减小先增大后减小;当CRL∶SBRL为22∶15时,软化点值最大。
由于CR与SBR的结构、含有的基团不同,即使橡胶复合改性剂的总用量相同,但由于配比不同,改性沥青蒸发残留物的基本性质存在较大的差异。SBR分子中含有空间体积较大的苯基,单纯采用SBR改性时,可能由于空间位阻效应,一部分SBR分子链不能很好地接近沥青分子,在受热等条件改变时,容易发生移动滑移错位现象,宏观表现则是高低温性能不足;但当引入空间位阻较小的CR分子链后,CR可以进入SBR的空间结构,形成互相缠绕的互穿空间网络结构,对沥青的改性效果有所提高。研究还表明,即使不添加任何硫化剂,在加热条件下CR也可以交联(热硫化),原因是CR能够释放出氯,形成CHCl,从而生成交联键。
综合各项指标,CRL∶SBRL为22∶15时,橡胶复合改性沥青的综合性能优于单一橡胶改性沥青。
2.2 影响改性沥青稳定性的因素
2.2.1 沥青
石油沥青由芳香分、饱和分、沥青质、胶质等组成,其胶体结构类型与化学组成随原油品种及加工工艺的不同而存在很大差别,乳化难易程度也随之不同。沥青中含蜡量高,将降低沥青对基层的粘附能力及其低温柔性,同时也增加了乳化的难度。本研究选用的是茂名石化90#建筑道路石油沥青,其基本性能见表4。
2.2.2 橡胶复合改性剂的添加量
为考察橡胶复合改性剂添加量对改性沥青乳液储存稳定性的影响,将橡胶复合改性剂的配比CRL∶SBRL定为22∶15,考察橡胶复合改性剂的添加量对沥青稳定性的影响。用离心机处理改性后的沥青,转速3 500 r/min处理15 min,通过计算离析出的水相体积与总体积比值测定离心稳定性,结果见图5。
从图5可以看出,改性沥青的稳定性随橡胶复合改性剂添加量的增加而变差:当添加量在5%~40%时,改性沥青的离心稳定度<25%;当添加量超过40%后,改性沥青的离心稳定度快速增加,储存稳定性明显变差。
2.2.3 乳化剂
离子型乳化沥青的稳定性主要受界面膜作用、双电层作用、界面张力作用三方面的影响。1)界面膜方面,乳化剂分子吸附在沥青和水界面上形成界面膜,能够阻碍乳化沥青胶团靠近聚结,对乳化沥青胶团的聚结起屏障作用,界面膜越强、越厚,屏障作用就越强。直链烷基乳化剂由于横截面积小,在界面上的饱和吸附量较大,因而在界面膜中的排列紧密,所形成的界面膜强度较大。2)双电层方面,离子型乳化沥青乳液中沥青与水界面上的电荷结构呈扩散双电层分布。双电层的吸附层基本固定于界面,属单分子层,吸附层向外为扩散层,电荷向水介质扩散,吸附层与扩散层所形成的ζ电势电位越大,乳化沥青微粒间的排斥力越大,乳液就越稳定。阳离子乳化剂可产生较大的ζ电势,且比阴离子乳化剂更容易使沥青微粒与带负电荷的基面粘附,因此阳离子乳化沥青的破乳、聚结、成型时间较短。3)界面张力方面,降低界面张力能够保持乳化沥青体系的稳定。70℃水的表面张力64.4 mN/m,140℃沥青的表面张力约24.5 mN/m,因此,沥青与水的界面张力较大。长碳链(≤18碳原子数)且以—CH3为端基的直链离子型乳化剂能有效地降低界面张力。
沥青成分复杂,其HLB值一般在16~18之间,而单一乳化剂的HLB值较为固定,因此单一乳化剂很难完全乳化沥青微粒,复合乳化剂则可提供较为宽广的HLB值。另一方面,由于离子型乳化沥青中粒子的静电张力,使沥青乳液的稳定性降低,当离子型乳化剂与非离子乳化剂复合使用时,二者将交替吸附在颗粒表面,大大降低了颗粒之间的静电张力;另外,非离子乳化剂水化作用形成的水化层,对乳液的稳定性也有一定的协同效应。研究证明,不同种类的乳化剂复合使用能提高乳化效果和乳化沥青的稳定性,大大提高乳化沥青的使用性能[4]。
为考察乳化剂对乳化沥青稳定性的影响,保持其他成分配比不变,以1831作为单一乳化剂,以1831与PEG配比为2∶1作为复合乳化剂,分别测试不同添加量对改性沥青离心稳定性的影响,结果如图6。
从图6可以看出,随着乳化剂添加量的增加,乳化沥青的离心稳定度减小,稳定性增加。以阳离子乳化剂与非离子乳化剂作为复合乳化剂的添加量始终比以阳离子乳化剂为单一乳化剂的添加量要小。根据上述结果,采用1831∶PEG为2∶1作为复合乳化剂,添加量为2%较为合适。
2.2.4 pH值
维持各成分配方不变,采用HCl调节pH值,观察改性沥青离心稳定性的变化情况,结果见图7。
在制备改性乳化沥青试样时可以观察到pH值不宜过低,因为加入的酸过多后,乳液中反离子(Cl-)的浓度会变得很高,它会破坏双电层结构,使ζ电势电位降低,导致破乳。由图7可以看出,随着pH值的增加,改性沥青乳液的离心稳定度先减小后增大,当pH=3.5时,离心稳定度数值最小,改性沥青乳液最稳定。因此,pH值宜为3~4。
3 结语
采用CR与SBR复配作为改性剂,以阳离子乳化剂与非离子乳化剂复配作为乳化体系,以聚乙烯醇、氯化铵作为稳定剂,在pH值为3~4的条件下制备的改性沥青防水涂料具有综合性能较佳、稳定性较好等优点。
参考文献
[1]李吉,马文石,胡维浦.水性氯丁胶乳的制备、改性及应用[J].粘接,2012(3):71-73.
[2]李冬红,范永将,高卫光,等.丁苯胶乳改性沥青的制备与性能[J].胶体与聚合物,2011(29):9-10.
[3]张玉芳,栗培龙,李晓明.高聚物复合改性乳化沥青性能探讨[J].公路交通科技,2008(25):217-219.
[4]尹永科.石油沥青乳化剂选择及其性能分析[J].化学工程与装备,2012(8):179-183.
橡胶改性沥青涂料 篇2
关键词：橡胶粉 改性沥青 路面施工 技术控制
中图分类号：U4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（c）-0073-02
随着国民经济的快速增长，我国的公路建设速度也得到了迅猛的发展。与此同时，路面行车呈现高速、超载和高动水压力的趋势，在超载、温变和车速等因素综合作用下，高等级公路大面积的水损坏、沥青迁移、高温永久变形等早期路面损坏现象日趋明显，传统沥青的性能已经满足不了公路发展的要求。通过了解发现，橡胶粉改性沥青的性能较为突出，对改善材料抗水抗裂能力具有重要的促进作用。橡胶粉改性沥青混合料成功应用，一方面可以解决因废旧轮胎大量堆积而造成的黑色污染和土地占用，保护环境；另一方面又能实现废旧轮胎的资源化再利用，缓解国家资源短缺的压力。
1 橡胶粉改性沥青定义
橡胶粉改性沥青是近些年新出现的材料形式，其主要成分是橡胶粉，其生产过程是将废旧的橡胶材料研磨成粉状，并在橡胶粉内添加各种提高橡胶粉性能的添加剂，保证橡胶粉能够具有足够的强度。同时，将改性后的橡胶粉加入到沥青中，对复合沥青材料进行加温加压，最终达到提高改性沥青整体强度和抗氧化、抗水及抗裂缝的能力。因此，橡胶粉改性沥青以其独有的优势，在公路建设中得到了充分的应用。
2 工程实例及施工工艺
2.1 橡胶粉改性沥青的工程实例
长期以来云南省公路局高度重视新技术、新工艺的开发与利用，尤其近两年来公路局、总段、段各级都在积极的开展沥青路面预防性养护劳动竞赛，积极探索新技术、新材料、新工艺、新设备的大力应用。那么如何采用多元化的新型材料和新工艺来提高养护质量，延长公路使用寿命，这是摆在我们面前的现实和难题。考虑到橡胶粉改性沥青混合料在高温稳定性、低温抗裂性、抗水损坏能力、抗老化性能和抗疲劳性能等方面更优于其他改性沥青混合料，大理公路管理总段通过论证后决定在国道320线K3089+400跨线立交桥引道大修工程面层采用橡胶粉改性沥青AC-13C作为试验路段。
2.2 橡胶粉改性沥青的施工工艺
2.2.1 技术控制
橡胶沥青的材料技术控制详见表1和表2。
2.2.2 橡胶沥青的生产工序
（1）用水洗法将不同细目的橡胶粉分别过2.0MM的筛孔，并计算出各自的通过量百分率。根据各细目的橡胶粉筛分结果和配比计算出合理的级配。
（2）按要求称出定量的90#基质沥青。
（3）已称好的90#基质沥青慢慢倒入拌合设备内，升温至180℃。
（4）按比例把掺配好的橡胶粉徐徐放入已升温至180℃的基质沥青中。
（5）将沥青与橡胶粉混合后加热，待温度升高到218度时开始均匀搅拌。
（6）将材料倒出，并对材料进行保温。
2.2.3 混合料的运输
由于橡胶沥青的材质相对特殊，在运输过程中只有保证材料的温度处于所需范围，才能避免橡胶沥青过热或者过冷造成材质变化。基于这一认识，在橡胶沥青的运输过程中，我们应采用恒温容器运输，并且避免橡胶沥青与空气直接接触，减少橡胶沥青的变质的机会。同时，还要在物料运输过程中在橡胶沥青中插入温度计，如果橡胶沥青出现温度快速变化，应立刻采取应急措施。
2.2.4 混合料的摊铺
在公路施工中，沥青摊铺如何保证均匀是重要的质量指标。基于这一需求，既要从设备控制入手，也要从物料混合粘稠度的控制入手。螺旋布料器中的混合料稍高于螺旋布料器的2/3，使熨平板的挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致，避免摊铺层出现离析现象。
2.2.5 混合料的压实
橡胶粉改性沥青混合料的碾压与SMA混合料基本类似。由于沥青用量较高，为了防止胶轮压路机粘轮和泛油现象，碾压过程中不宜使用橡胶压路机。同时由于橡胶沥青粘度大，在碾压过程中应严格控制各环节温度。本实验路段采用“静1+振5+收面”的方式，压路机采用高频低振幅的模式碾压，混合料碾压过程中指派专人对碾压遍数、碾压效果进行跟踪，确保碾压工艺匹配性。
结合公路施工实际，在橡胶粉沥青摊铺过程中，由于橡胶粉沥青对温度比较敏感，一旦橡胶粉沥青在摊铺过程中温度下降过快，将会导致橡胶粉沥青迅速变硬，不但会影响公路的施工质量，还会影响橡胶粉沥青材料的使用。因此，在橡胶粉改性沥青混合料的压实过程中，我们应注意控制橡胶粉沥青的温度，并注意浇水时机，确保橡胶粉沥青在摊铺过程中能够取得积极效果。
2.2.6 接缝处理
接缝处理主要注意纵向施工缝和横向施工缝。
（1）纵向缝采用热接缝，当摊铺搭接宽度适合时，可将搭接部分新摊铺的热混合料回推，在缝边形成小的凸脊形。如果搭接材料过多，则应直接用平头铲沿缝边刮整齐，刮掉多余的混合料应废弃，不得抛洒于尚未压实的热混合料上。
（2）横向缝采用平接缝，应当在当天施工结束后挖出、清扫、成缝。连续摊铺前应选用3m直尺检查接缝处压实路面的平整度，如果平整度、厚度不符合要求用切割机切缝，切除后在摊铺新的混合料。横向接缝应先涂一层沥青使前后两部分粘结好，摊铺前熨平板应充分预热并在摊铺机的熨平板下放置起始垫板，垫板的厚度应等于混合料松铺厚度与压实路面厚度的差，其长度应超过整平板前后边距。横向接縫处摊铺混合料后应先清缝，然后检查新铺筑的混合料松铺厚度是否适合。碾压时应先按垂直车道方向沿接缝进行并，并应在路面纵向边熨平板放置帆布或土工布，其长度应足够压路机驶离碾压区。
2.2.7 施工质量检测
（1）道路碾压成型后经外观检查：外观均匀、密实无泛油现象。经铺砂法检测深度在1.22cm左右，说明抗滑性能可以满足设计要求。
（2）现场随机钻起4个芯样，检查路面厚度和压实度。检查结果：压实厚度在4cm～4.3cm间，路面压实度在98%～99.3%间，满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求。
（3）现场进行渗水试验，试验结果表明：路面结构渗水系数较小每分钟在45ml/min，表明具有良好的密水性能。
（4）用连续平整度仪检测平整度：检测结果平整度为0.65满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求。说明施工环节控制较好。
3 结论
通过严格的项目管理和技术控制，橡胶粉改性沥青作为一种新型材料在国道320线K3089+400跨线立交桥引道大修工程中的使用，较好满足了各项技术指标要求，大大提高了路面质量，降低行车噪音，更能体现出它具有的高温稳定性、低温抗裂性、抗水损坏能力、抗老化和抗疲劳等性能。
通过本次实验工程我们认为，橡胶粉改性沥青的使用拓展了道路工程材料选择的空间，能够对环境资源的和谐发展起到良好的促进作用，符合国家循环经济和绿色经济发展方针，橡胶粉改性沥青将成为我国沥青路面材料领域又一项很有前景的新兴技术。
参考文献
[1]JTG F40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].
[2]吴晓东.橡胶粉改性沥青的路用性能及应用[J].公路交通科技，2009（11）：55-57.
橡胶改性沥青涂料 篇3
随着我国城市及工业建设的飞速发展, 城市建筑越来越高, 建筑物越来越密集, 而土地资源有限, 急剧增加的建筑面积导致城市绿地不断减少, 同时各种能源消耗释放的气体及汽车尾气不断增加, “城市热岛”效应愈加严重, 城市生态环境日益恶化。人们对解决上述问题的有效途径之一是发展种植屋面。绿色种植屋面不仅可以解决绿地和休闲场地的问题, 还可以大幅度降低建筑能耗、减少温室气体的排放, 同时可增加城市绿地面积、美化城市、改善城市气候小环境。
国外芝加哥、华盛顿、纽约、加拿大温哥华等城市大规模推行的通过“屋顶绿化”存储太阳能和过滤雨水, 以节省能源的举措取得很大成效。在国内, 屋顶花园一直是人们喜欢的结构形式, 同时只要有车库顶板的部位几乎都涉及种植。
但是种植屋面系统涉及园林设计、园林绿化、土建防水、土建排水等专业, 种植屋面构造层次多, 人为操作等不可控因素多。随着种植屋面系统的推广应用, 种植屋面漏水的现象严重, 种植屋面防水系统成为种植屋面系统成败的关键, 而合理设计选材是最重要的。
在种植屋面防水设计过程中, 用非固化橡胶沥青防水涂料和ARC耐根穿刺改性沥青防水卷材复合防水系统, 以上两种防水材料均为沥青类防水材料, 非固化橡胶沥青防水涂料与ARC耐根穿刺改性沥青防水卷材采用热粘法施工。ARC耐根穿刺卷材搭接边采用热熔搭接, 保证防水整体可靠性。非固化橡胶沥青涂料与ARC耐根穿刺防水层形成无缝的复合防水体系, 本复合防水系统集合了防水卷材与防水涂料的优点;该防水体系除了具备防水功能外, 还解决植物根系生长过程中破坏防水层导致渗水的难题。
地下建筑种植顶板混凝土结构基层在浇筑的过程中, 不可避免地存在浮浆, 用扫帚或吹风机难以去除, 为保证防水层与混凝土结构基层更好的粘结, 对混凝土结构基层进行机械抛丸处理, 确保了基面洁净, 从而更好地保证整个防水体系的安全与可靠。
2 ARC聚合物改性沥青耐根穿刺防水卷材特性
ARC系列聚合物改性沥青耐根穿刺防水卷材是以长纤聚酯纤维毡、特殊复合铜胎基为卷材胎基, 添加进口化学阻根剂, 以SBS改性沥青为涂盖材料, 两面覆以聚乙烯膜、细砂或矿物粒料为隔离材料制成的改性沥青卷材。
ARC系列聚合物改性沥青耐根穿刺防水卷材有以下特性:
⑴具有防水和阻止植物根穿透双重功能, 能够承受植物根须穿刺, 长久保持防水功能;
⑵既防根穿刺, 又不影响植物正常生长;
⑶可形成高强度防水层, 抵抗压力水能力强, 并耐穿刺、耐磕破、耐撕裂、耐疲劳;
⑷抗拉强度高, 改性沥青涂盖层厚度大, 对基层收缩变形和开裂的适应能力强;
⑸优异的耐高低温性能, 冷热地区均适用;
⑹耐腐蚀、耐霉菌、耐候性好;
⑺施工便捷可靠:与SBS卷材叠合设置时采用热熔满粘法施工, 与非固化橡胶沥青防水涂料结合时采取热粘法施工。ARC耐根穿刺卷材搭接边热熔满粘, 热接缝可靠耐久。
2.1
规格 (见表1)
2.2 构造层次示意图 (见图1)
2.3 产品的应用性能
ARC耐根穿刺材料, 基本性能符合国标GB18242-2008《弹性体改性沥青防水卷材》Ⅱ型标准, 应用性能及耐根穿刺性能符合JC/T1075-2008《种植屋面用耐根穿刺防水卷材》要求。
产品的耐根穿刺性能需要经北京市园林科学研究所检测, 需要2年的周期检测, 合格后由北京市园林科学研究所园林绿化检测中心出具检测报告, 有效期为2年。产品的耐根穿刺的应用性能如表2, 产品的基本性能见表3。
2.4 ARC系列聚合物改性沥青耐根穿刺防水卷材阻根机理
ARC聚合物改性沥青耐根穿刺防水卷材的阻根机理是通过外界因素, 抑制根系进一步向防水层的生长, 避免破坏防水层。
2.4.1 ARC-701阻根机理———化学阻根剂阻根
ARC-701聚合物改性沥青化学耐根穿刺防水卷材, 在弹性SBS改性沥青涂层中加入可以抑止植物根系生长的化学阻根剂。
a仅适用于矿物粒料表面的卷材。
⑴化学阻根剂阻根机理:控制阻根防水层附近的根系对养份/水分的吸收, 从而抑制局部根系的进一步生长。
化学阻根剂抑制根系吸收养分主要与根系的表面成分有关系———角质层。
化学阻根剂可促进角质层的增长, 角质层由最外边的蜡质层、蜡质和角质混合的中间层, 以及最内的角质层组成。
蜡质层的主要化学成分是高分子脂肪酸和高碳一元醇, 这类化合物可让水分子大小的物质透过, 但亲水能力极弱。
这样角质层生长限制了根系部位对养分的吸收和输送功能, 同时不影响植物生长, 从而达到抑制根系进一步向防水层破坏的目的。
⑵化学阻根剂特点:
环保、安全且通过FLL认证。
和沥青混合, 不会由于加工过程中的温度高而挥发。
应用中不会随时间的增加而向土壤快速迁移, 具有可持续性强及高效性于一体等方面的优点。
2.4.2 ARC-711阻根机理———化学阻根剂+铜离子 (Cu2+) 阻根
ARC-711聚合物改性沥青复合铜胎基耐根穿刺防水卷材, 在弹性SBS改性沥青涂层中加入化学阻根剂, 并以特殊复合铜胎基为卷材胎基。除具有化学阻根功效外, 借助于铜离子的作用, 抑制防水层附近根系顶端的分生组织, 实现控制根系不再向防水层生长, 从而赋予该产品更优异的耐根穿刺性能。
⑴化学阻根剂阻根机理:见1.4.1
⑵铜离子 (Cu2+) 阻根机理
某些重金属离子具有阻碍根尖生长的性质, 比如:园林育苗过程中, 将铜离子制剂涂于育苗容器的内壁上抑制根的顶端分生组织, 实现根的顶端修剪, 但不影响侧根的生长; (硫酸铜的牛皮纸) 在国际上应用较广泛, 且工艺简单, 价格相对低廉。
铜离子 (Cu2+) 控制根系顶端的分生组织, 阻止根系进一步向阻根防水层生长。
3“PBC-328”非固化橡胶沥青防水涂料材料性能
非固化橡胶沥青防水涂料是由优质石油沥青、功能性高分子改性剂及特种添加剂组成。该产品施工后不固化, 始终保持原有的弹塑性状态, 主要与卷材等防水材料复合使用。
3.1 品种规格和性能
非固化橡胶沥青防水涂料产品物理性能见东方雨虹Q/SY YHF0065-2014《非固化橡胶沥青防水涂料》, 物理性能指标如表4。
3.2 产品特点
3.2.1 具有良好的弹塑性能
涂膜层封闭基层的裂缝和毛细孔隙, 并且当基层开裂拉伸防水层时, 由非固化防水材料形成的构造层次会吸收或抵消来自基层的应力, 使得防水层免遭破坏。当建筑发生热胀冷缩或不均匀沉降的变形时, 因非固化涂膜层高延伸率, 使得防水层整体不遭受破坏。
3.2.2 粘结力强
与水泥基面、防水卷材、木材、钢材进行满粘结。与基层微观满粘, 封堵毛细孔, 实现真正意义上的皮肤式防水, 接触范围内, 不会窜流。
3.2.3 优异的自愈合性
自行修复由于外力造成的防水层破损。具有自锁功能, 水都会被限定在破坏点范围内, 不会发生窜流水的现象。
3.2.4 具有良好的可施工性
可以刮涂和喷涂施工, 机械化程度高, 施工速度快, 刮涂施工简单、轻便。施工一道 (喷涂与刮涂) 就能达到设计厚度。一台大型热熔设备, 可以配备45个工人。
橡胶沥青防水涂料的施工温度可在-20~40℃之间进行, 且对基层是否干燥没有特殊要求。
卷材与涂料复合粘贴, SBS改性沥青卷材采用热熔搭接法, 自粘卷材搭接部位采用非固化橡胶沥青防水涂料进行封闭。施工中不需要加热器热熔卷材的大面, 基层可不需要基层处理剂。
3.2.5 环保性能优异
该涂料无毒、无味、无污染, 固含量可达99%以上, 几乎无任何挥发物, 没有游离的甲醛、苯、苯+二甲苯, 极少量的挥发性有机物。其指标符合《生活饮用水输配设备及防护材料卫生安全评价规范》的要求。
3.2.6 与聚合物改性沥青卷材形成复合防水系统
非固化胶沥青防水涂料既可单独形成防水涂膜层, 并且可以与卷材防水层紧密结合在一起, 与卷材防水层形成紧密的复合防水层。
4 非固化橡胶沥青涂料和ARC聚合物改性沥青耐根穿刺卷材复合防水层构造设计
4.1 种植屋面ARC耐根穿刺防水卷材设计依据
根据《种植屋面工程技术规范》JGJ/155-2013规定:
⑴种植屋面防水层应满足一级防水等级设防要求, 且必须至少设置一道具有耐根穿刺性能的防水材料, 相邻铺设防水层的材料应相容;
⑵耐根穿刺防水材料应符合国家现行有关标准和设计要求, 并应提供产品合格证书和检测报告。
⑶对防水材料耐根穿刺性能的验证, 必须经过种植试验, 目前国内以北京市园林科学研究所的种植试验结果为依据, 其实验方法是在以透明材料为底的容器内铺设防水卷材, 植入草本或木本植物, 经室内二年后观察, 未见植物根系穿透者即为合格的耐根穿刺卷材。目前, 我国施工应用耐根穿刺防水材料时, 生产厂家需要提供相应的检测报告。
4.2 种植屋面ARC耐根穿刺防水卷材设计选材
ARC聚合物改性沥青卷材为沥青类防水材料, 普通防水层适合选用沥青类防水材料, 普通防水层与耐根穿刺防水层叠合或分层设置, 具体构造层次有以下三种做法:
⑴2mm厚PBC-328非固化橡胶沥青防水涂料+4mm厚ARC聚合物改性沥青耐根穿刺防水卷材叠合设置, 其构造层次见图6。
⑵2.0mm厚PBC-328非固化橡胶沥青防水涂料与3mm厚SBS改性沥青防水卷材复合+4mm厚ARC聚合物改性沥青耐根穿刺防水卷材叠合设置, 其构造层次见图7。
⑶2.0mm厚PBC-328非固化橡胶沥青防水涂料与3mm厚SBS改性沥青防水卷材复合防水层+4mm厚ARC聚合物改性沥青耐根穿刺防水卷材分层设置, 其中复合防水层设置在结构楼板表面, 其构造层次见图8。
注: (1) 以上构造层次, 适用于种植屋面;地下建筑种植顶板, 防水层保护层为≥70mm厚细石混凝土保护层, 且防水层与保护层之间应设置隔离层; (2) 找坡 (平) 层及保温层详见工程设计, 地下建筑顶板若种植土厚度超过当地冻土温度可不设置保温层, 但需经过热工核实; (3) 为保证防水材料与基层更好的粘结, 结构基层可进行打磨或抛丸处理, 将防水层直接设置在结构基面上, 与结构基面满粘结, 一旦发生渗漏, 漏点即破损点, 利于后期维护, 抛丸措施见3.3基层抛丸措施。
5 非固化和ARC聚合物改性沥青耐根穿刺卷材复合防水层施工
5.1 非固化涂料与卷材复合防水系统特点
卷材与涂料复合粘贴, 利用高聚物沥青防水卷材与非固化橡胶沥青防水涂料各自的特点, 充分发挥各自的优势进行性能互补, 使得防水层的性能最优化。防水系统具有下列性能:
⑴非固化橡胶沥青防水涂料与基层碰触即粘, 难以剥离, 形成满粘效果, 因其蠕变性能随时填补基层的变形裂缝, 与卷材防水紧密地合在一起, 形成无缝高强不窜水复合防水体系, 若适当对基层进行打磨或抛丸处理, 复合防水体系与基层的粘结效果会更佳。
⑵该复合防水体系, 卷材搭接边采用热熔满粘, 施工中不需基层处理剂。
5.2 非固化涂料与卷材复合防水系统施工要点
⑴清理基层。用扫帚或吹风机将基层灰浆及建筑垃圾清理干净, 地下室建筑顶板建议抛丸处理。
⑵细部附加层施工。管根、预埋件、阴阳角等处先刮涂2.0mm厚的橡胶沥青非固化防水涂料做加强处理, 附加层宽度为500mm。
⑶大面涂料施工。大面喷涂或刮涂PBC-328非固化橡胶沥青防水涂料。涂料厚度涂刷均匀, 不得漏刷并要求达到设计厚度。
⑷铺贴ARC耐根穿刺卷材防水层。在非固化沥青涂料施工时, 随即将ARC耐根穿刺卷材防水层铺贴于已施工完成的防水涂料表面。要求铺贴顺直、平整、无折皱。卷材搭接宽度为100mm, 搭接缝采用热熔粘结。卷材铺贴之前宜先进行应力释放, 卷材在立面收头部位应采用金属压条固定。
⑸质量验收合格, 即可进行下一道工序的施工。
5.3 基层抛丸措施
为了获得涂料与混凝土结构高可靠性粘结附着的防水效果, 地下建筑种植顶板首选采取机械抛丸处理:
混凝土基层宜进行抛丸处理, 打磨质量好, 相比传统机械打磨而言, 基层抛丸表面粗糙均匀, 不破坏原基面结构和平整度;能彻底地去除混凝土表面浮浆层、100%“创面”;露骨但同时不会造成骨料的松动和微裂纹;使混凝土表面形成均匀坚实的麻面, 增强防水材料或底涂的附着力并提供一定的渗透效果;能提前暴露混凝土缺陷, 有利于提前做好缺陷的修补。抛丸机见图9, 抛丸效果见10, 抛丸后防水效果见11。
6 ARC聚合物改性沥青耐根穿刺防水卷材工程应用分析
6.1 新疆特变水木尚城项目 (面积30000m2)
本项目采用2mm非固化橡胶沥青防水涂料+4mm ARC耐根穿刺防水卷材的复合防水系统。ARC耐根穿刺防水材料与非固化橡胶沥青防水涂料采用热粘法粘结, 卷材搭接边热熔满粘;防水层直接设置在顶板结构基面;顶板基层预先进行抛丸处理, 保证防水层与结构基层更好粘结, 构造层次见图6。
6.2 宁波联盛广场项目 (面积20000m2) 和北京解放军总医院明日家园项目 (面积30000m2)
本项目采用2mm非固化橡胶沥青防水涂料+4mm ARC耐根穿刺防水卷材的复合防水系统。ARC耐根穿刺防水材料与非固化橡胶沥青防水涂料采用热粘法进行粘结, 卷材搭接边热熔满粘, 构造层次见图6。
6.3 北京广华新城车库顶板防水工程 (面积60000m2)
本项目采用非固化橡胶沥青防水涂料与 (3厚、聚酯胎基) 自粘聚合物改性沥青防水卷材复合防水层+4厚、ARC-701耐根穿刺防水材料。复合防水层采用热粘法, ARC-701耐根穿刺防水材料与复合防水层采用热熔满粘法。复合防水层直接设置在顶板结构基面;顶板基层预先进行抛丸处理, 保证防水层与结构基层更好粘结, 构造层次见图7。
6.4 湖南长沙悦方购物中心屋面防水维修工程 (面积25000m2)
本项目位于湖南长沙市繁华的市中心, 项目功能为大型购物中心。本工程的种植屋面出现大规模的渗漏水现象, 业主决定对屋面进行防水改造。本工程渗漏水是屋面防水材料耐久性差、老化失效、施工节点处理不规范等原因造成。本方案采取彻底铲除屋面构造到结构板面, 重新设计屋面防水层及相关构造, 屋面防水层采取非固化与耐根穿刺防水层复合设置的方式, 本工程竣工2年以来无渗漏水现象, 做法如图8。
7 结语
橡胶改性沥青涂料 篇4
喷涂橡胶沥青防水涂料是国外近10年来, 继聚脲等低 (无) 污染涂装技术后, 为适应施工和环保需求而研发的一种新型无溶剂、无污染的绿色产品。该类产品及相关技术工艺在加拿大自1999年开始研发, 并于2003年正式推向市场, 产品具有优异的防水、防腐性能。该工艺属快速反应喷涂体系, 原料体系不含溶剂、固化速度快、工艺简单, 可方便地在立面、曲面上喷涂几毫米厚的涂层而不流挂。喷涂橡胶沥青防水涂料的延展性和弹性等性能很接近于橡胶, 因此在国外被称为“Liquid Rubber”, 即液体橡胶。
该技术国内最早由波力尔 (天津) 科技发展公司于2005年从加拿大引进, 并在国内防水领域进行推广应用。随国内对该技术的逐步了解, 国内的公司从2009年也开始研发相关产品。据不完全统计, 2011年, 我国喷涂速凝橡胶沥青的产量大概是3500 t, 2012年估计为6000~7000 t, 2013年预计为1万t左右。
2 喷涂橡胶沥青防水涂料的喷涂工艺
喷涂橡胶沥青防水涂料为双组份材料。第一组份为水性橡胶沥青乳液, 第二组份是破乳剂。该材料喷涂施工采用配套的无气连续喷涂设备, 在动力系统的推动下, 两种组份通过不同的管路运行到各自的喷枪, 喷涂时两枪口向内倾斜, 物料喷出的瞬间形成雾化状态, 两组份在到达基面前和到达基面时进行充分地混合, 从而形成更均匀的橡胶沥青涂膜。
3 喷涂橡胶沥青防水涂料的特点
(1) 耐老化性能
按照美国ASTM检测标准检测, 在紫外线、臭氧作用下性能稳定;110℃无流淌或滑落, 具有良好的抗温性;适用温度为-37~90℃, 具有优良的抗冻性和低温柔性。
(2) 物理性能
拉伸强度可达到1.4 MPa, 断裂伸长率可达1600%以上, 恢复率大于90%, 具有抗撞击、抗拉力、抗静水压力等优良性能。
(3) 施工便捷, 成型迅速
冷制冷喷, 采用新型双管喷涂技术, 3 s成型80%, 表干时间2 h, 实干时间10 h。
(4) 环保安全
无毒、无害、无污染 (可直接用于饮用水领域) , 施工时无明火、不加热、无任何烟气排放。
(5) 整体成型
整体成型、无缝隙, 与基底高渗透结合成为一体, 并具有良好的自弥合性 (5 mm洞、隙可自动弥合) , 特别对异形体有良好的适用性。
(6) 适用领域广泛
可应用于各种化工工业保护、管道设施、建筑设施、电力工程、地铁隧道、地下工程、国防工程及公路桥梁等防护、防腐蚀、防水、防渗漏等。其中在化工工业保护中可用于:金属防腐防锈、抗酸碱腐蚀、管道内外防护、水汽隔绝、渗漏密封等。
(7) 应用基层条件
应用基层条件广泛, 可应用于金属、水泥、沙、石、木头、砖瓦等基层, 涂膜与基层不剥离。
4 喷涂橡胶沥青防水涂料的检测标准
喷涂橡胶沥青防水涂料在国外没有对应的产品标准, 都是参照美国ASTM检测标准对所需要的性能进行检测, 如果性能满足工程需要, 则在对应的工程中进行采用。该材料引入我国后, 最初参照的标准是JT/T 408—2005《水乳型沥青防水涂料》, 但由于该标准和喷涂橡胶沥青防水涂料的材料性能相差较大, 使用中指导意义不大。2009年, 我国开始进行《喷涂速凝橡胶沥青防水涂料》产品行业标准的编写, 并于2012年底在TC195/SC1建筑防水材料分技术委员会的主持下通过了审查。现拟编制工程标准《喷涂橡胶沥青防水涂料应用技术规程》, 已列入中国工程建设标准化协会下达的编制计划。标准的制订实施对我国喷涂橡胶沥青防水涂料的健康发展具有重要的指导意义。
5 喷涂橡胶沥青防水涂料的应用实例
自从2005年引入喷涂橡胶沥青防水涂料以来, 在国内不同的工程防水中得到应用, 同时, 逐渐从防水领域向防腐领域拓展, 市场前景广阔。
(1) 地下防水工程
地铁建设中的防水问题一直是困扰设计和施工的一大难题, 近年来地铁漏水问题也受到社会越来越多的关注。2009年, 天津地铁三号线铁东路站全部使用喷涂橡胶沥青防水涂料对底板、侧墙、出入口等多部位进行防水处理, 收到良好的效果。
(2) 屋面防水工程
2010年, 石家庄联邦伟业东方明珠项目在六层楼顶建设一座大型空中水系, 该水系面积1万多m2, 施工基层包括混凝土和钢结构, 六层楼中全部为高档商场, 防水要求严格。该项目采用喷涂橡胶沥青防水技术后, 防水效果良好。
(3) 工业应用
喷涂橡胶沥青防水涂料引入国内最初应用于防水领域, 实际上该材料可以在防腐、防护等多种领域应用。国内工业应用较少, 在储罐基础防渗和污水池防渗防护工程做了应用, 使用效果良好。
此外, 喷涂橡胶沥青防水涂料还在海洋船体领域、环境保护领域和水利电力设施领域也进行多种尝试, 取得一定成效。
6 喷涂橡胶沥青防水涂料存在的问题
虽然喷涂橡胶沥青防水涂料有很多优点, 但是其市场认知度还有待提高, 施工操作人员对该涂料施工技术的熟练程度有限等多方面的因素导致应用和推广中还存在一些问题。
(1) 初始强度和附着力较低
在材料使用的介绍中强调瞬间成膜, 使很多人误以为和聚脲一样。但在实际应用过程中发现该材料瞬间反应成膜后的初始强度和粘接力较低, 要达到最佳性能需数10天时间, 因此施工中对材料初始的保护尤其重要。
(2) 市场认知度有待提高
市场上对该材料的优异性能认识不够, 加之价格相对普通材料较高, 大规模推广仍存在困难, 但从长期效益看, 该材料的施工质量和使用寿命较传统材料优势明显, 后期维护费用投入明显减少, 对于大型工程的维护优势尤其明显。必须加强该材料的市场推广手段, 使社会认识到该材料在经济性方面的长期优势。
(3) 熟练工人较少
受施工工艺的影响, 该材料的应用效果和施工工人的技术水平关系密切, 只有经过系统培训, 经验丰富的操作工人才能保证该材料施工应用过程中达到最佳效果。
(4) 施工设备的研发
目前国内该材料配套的施工设备比较单一, 在一些较复杂的领域比如管道等方面的施工还存在一定困难。因此, 有关自动化配套设备的研究对材料应用领域的扩展具有重要的意义。
7 结论
国内喷涂橡胶沥青防水涂料经过几年的努力, 在原材料和设备方面的进展很快, 随着相关标准的出台, 将对此材料在国内的发展应用起到进一步的推动作用。但是我们不应该将目光仅仅局限在现有的防水领域, 应该和国际接轨, 尽快拉近两者之间的距离, 并对该类材料生产和应用技术进行深入的研究, 进一步提高技术水平, 加快拓展喷涂橡胶沥青防水涂料在工程领域的应用范围。
摘要：喷涂橡胶沥青防水涂料是一种新型双组份喷涂材料, 具有耐老化、施工便捷、粘接性能优异等特点, 可广泛应用于防水、防腐防护等领域。该材料于2005年引入我国, 2009年得到快速发展, 其国内行业标准已于2012年底通过审查。在国内推广应用的8年里, 该材料在屋面、地下、地铁等防水工程中得到较多的应用。目前该材料正处在高速发展期, 也存在一些问题需要改进, 因此需要进一步深入的研究, 拓宽该类材料应用领域, 加快这项技术的进一步成熟与发展。
橡胶改性沥青涂料 篇5
非固化橡胶沥青防水涂料可满足上述要求, 该材料本身优异的蠕变性能可以很好地吸收和释放建筑基层开裂产生的应力, 与空气长期接触永不固化, 持久保持黏滞性和自愈性, 可以很好地封闭基层的毛细孔洞和微细裂缝, 一旦粘结就会难以剥离, 即使某一部分受外力破坏出现孔洞也会迅速自愈, 避免了窜水现象的发生。非固化橡胶沥青防水涂料蠕变性能的研究在国内还属空白, 本文采用静态蠕变法和应力松弛法对非固化橡胶沥青防水涂料的蠕变性能进行了测试, 分析了其蠕变行为, 对蠕变机理进行了初步探讨, 为非固化橡胶沥青防水涂料的应用提供一定的理论支持。
1 蠕变实验
1.1 测试方法设计
因非固化橡胶沥青防水涂料的行业标准尚未公布实施, 故其蠕变性能在国内尚无标准化的检测手段。本文根据相关文献和资料, 设计了两种方法对非固化橡胶沥青防水涂料的蠕变性能进行测试。
静态蠕变法:在恒定温度条件和一定外力作用下, 测试非固化橡胶沥青防水涂料形变随时间的变化情况。静态蠕变试验方法的示意图见图1。
应力松弛法:在恒定温度条件和恒定拉伸速度作用下, 拉伸力一定时, 停止拉伸, 保持该拉伸长度, 检测非固化橡胶沥青防水涂料应力随时间的变化情况。
1.2 试件制备和测试方法
静态蠕变试验:取一定量的非固化橡胶沥青防水涂料, 热熔后将其刮涂在铝板上, 涂层厚度为 (2±0.2) mm;然后将另一块铝板粘贴在刮涂面上, 粘合面积为100 mm×50 mm;用1 kg重物均匀压在试件上面保持10 min, 在标准试验条件下放置24 h。同时测试5组样品, 测试温度为 (23±2) ℃, 每组样品在粘合面两端做好标记, 加载一定外力后, 记录不同时间下非固化橡胶沥青防水涂料的下滑位移, 试验结果为5组测试值的平均值。
应力松弛试验:将两片铝板用非固化橡胶沥青防水涂料粘接, 粘合面积为50 mm×50 mm, 涂层厚度为 (2±0.2) mm;用1 kg重物均匀压在试件上面保持10min, 在标准试验条件下放置24 h。测试试件为10个, 测试温度为 (23±2) ℃, 在拉力机上测试在一定拉伸速度下5个试件的最大拉力, 计算5个试件的最大拉力平均值, 然后将剩余的5个试件按同样的拉伸速度拉伸至计算得到的最大拉力平均值的95%, 停止拉伸, 固定拉力机夹具的距离并开始计时, 测定非固化橡胶沥青防水涂料应力值的变化情况。
2 结果与讨论
2.1 静态蠕变试验的结果
非固化橡胶沥青防水涂料以胶粉、高分子聚合物等改性沥青为基料, 其蠕变破坏是由改性沥青混合料的弹性流动引起的。一般认为, 改性沥青混合料为非牛顿流体, 根据相关理论, 非固化橡胶沥青防水涂料的自身特性、温度等均会对蠕变产生影响。在一定外力作用下, 非固化橡胶沥青防水涂料在不同温度下的形变与时间的关系见图2。从图2可以看出, 温度对非固化橡胶沥青防水涂料的蠕变性能有很大的影响:温度较低时, 外力加载瞬间, 变形很小且很慢, 在保持恒定外力作用下, 形变慢慢趋于稳定, 蠕变不易被察觉, 整个过程经历了减速蠕变和稳定蠕变两个阶段;温度较高时, 外力加载瞬间形变很大, 外力恒定作用下, 形变随时间的推移而不断增加, 蠕变现象较明显, 蠕变曲线经历三个阶段, 即减速蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段。可能的原因是:随着温度的升高, 改性沥青混合料内部获得更多的热能, 有利于弹性流动。但是只有在适当的外力作用下, 温度在改性沥青混合料的玻璃化转变温度Tg以上时, 非固化橡胶沥青防水涂料的高分子链段才会在外力作用下发生滑动, 同时又受物料内部摩擦力的作用, 发生缓慢运动, 产生明显的蠕变现象[1]。因此, 在非固化橡胶沥青防水涂料的研发过程中要考虑到这一点。
在静态蠕变试验时, 也发现两个铝板的粘合面上均满粘了非固化橡胶沥青防水涂料, 说明外力作用下引发的变形破坏发生在非固化橡胶沥青防水涂料内部。因此, 非固化橡胶沥青防水涂料本身的内聚强度不能过大, 否则蠕变破坏很可能发生在材料与基面之间, 会影响材料的防水性能, 在非固化橡胶沥青防水涂料的研发过程中也要考虑到这一点。
2.2 应力松弛试验结果
应力松弛是指高分子材料在恒温和形变保持不变的情况下, 材料内部应力随时间衰减的现象。应力松弛与蠕变有很强的相关性, 蠕变越大, 应力松弛能力越强。剪切应力松弛现象可以直观地反应与基面粘结的非固化橡胶沥青防水涂料对基层开裂应力所作出的响应。
图3为非固化橡胶沥青防水涂料的应力松弛曲线。从图3可以看出, 非固化橡胶沥青防水涂料在拉伸剪切应力作用下, 表现出比较明显的应力松弛现象:应力加载初期, 应力衰减显著, 应力松弛速率较快;应力降低到一定值后, 应力松弛速率较慢, 趋于一恒定值, 然后不再发生变化。应力松弛也反映了非固化橡胶沥青防水涂料内部聚合物分子运动的情况:在外力作用下, 聚合物高分子链段被拉长, 分子链段就顺着外力方向运动以减少或消除内部摩擦力, 以期恢复平衡状态。在适当的外力和温度下, 分子链段受到的内摩擦力适中, 应力松弛现象较明显。
2.3 静态蠕变行为分析及机理探讨
蠕变曲线反映了非固化橡胶沥青防水涂料在外力作用下的变形特性。根据相关理论和文献报道[1], 蠕变曲线中第2阶段的斜率k, 即稳定蠕变阶段的斜率越大, 非固化橡胶沥青防水涂料在外力作用下的蠕变变形越大。从图2中可以直观地看出, 随着温度的升高, k值逐渐增大, 蠕变变形量也逐渐增加, 表明非固化橡胶沥青防水涂料的蠕变性能对温度比较敏感。非固化橡胶沥青防水涂料的蠕变行为可认为是改性沥青混合料黏弹性的突出表现, 其不仅与材料自身的结构有关, 还受温度和外力的影响。蠕变行为的实质就是材料受到外力作用时, 材料内部各运动单元对此作出的响应。非固化橡胶沥青防水涂料的静态蠕变包括三种形变:普弹形变、高弹形变和黏性流动形变。普弹形变是改性沥青混合料中高分子链的键长和键角受外力作用瞬间产生的;高弹形变是分子链不断伸展, 构象发生变化产生的;黏性流动形变是分子链的相对滑移产生的。因此, 非固化橡胶沥青防水涂料的总蠕变为普弹蠕变、高弹蠕变和黏流蠕变三者的总和。
3 结论
1) 静态蠕变试验表明, 非固化橡胶沥青防水涂料的蠕变对温度很敏感, 随着温度的升高, 蠕变变形增加。
2) 应力松弛曲线也反映了非固化橡胶沥青防水涂料的蠕变行为, 可以直观地反映非固化橡胶沥青防水涂料的应力释放过程, 可用来考察材料性能的优劣。
3) 非固化橡胶沥青防水涂料蠕变曲线中稳定蠕变阶段的斜率越大, 材料的蠕变变形越大。非固化橡胶沥青防水涂料的蠕变形变为普弹蠕变、高弹蠕变和黏流蠕变三者的总和。
4) 静态蠕变和应力松弛试验方法均可用来测试非固化橡胶沥青防水涂料的蠕变性能。因蠕变性能受材料本身、温度和应力等诸多因素影响, 可采用静态蠕变试验方法深入地研究非固化橡胶沥青防水涂料中各组分加量对蠕变的影响, 优化配方, 这将是课题组今后研究的重点。同时, 也会不断优化改进试验方法。
参考文献
对废橡胶粉改性沥青的认识 篇6
废旧轮胎是污染环境的固体废弃物中最难处理的品种之一,无论采用堆放、填埋还是焚烧的方法处理都将带来新的污染。如果将它细化加工,就能作为再生资源利用,既解决了天然橡胶资源短缺的问题,又保护了人类赖以生存的环境。将废轮胎加工成橡胶粉末用作道路沥青改性剂是国际公认的无害化、资源化处理的最好方法。
废橡胶粉改性沥青在交通和建筑等领域的应用,是我国橡胶工业可持续发展的重要研究课题。目前我国废橡胶粉用于改性沥青的研究已取得进展,已生产出性能优良、价格合理的橡胶粉改性沥青,具有良好的发展前景。
1 废橡胶粉的组成
废橡胶的主要来源是废轮胎,废轮胎中的聚合物主要有顺丁橡胶(BR)、天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR),此外还含有炭黑和硫化剂等。在化学结构上BR、NR和SBR有以下特征(见图1)。
1)它们的相对分子质量都在数十万甚至百万左右,由几千个分子基团聚合成柔性分子长链,呈卷缩状态,具有高弹性。
2)它们都有不饱和双键,可发生加成、取代、裂解等反应。
3)在较宽的温度范围内(大约-50~140℃)具有优越的弹性和极好的伸缩性,这是其它高分子材料所不及的。
4)分子大小不等,具有多分散性和良好的可塑性。
废橡胶粉是已经硫化(交联)的橡胶,其粒子的微观结构仍然保持着网状交联结构,并且还含有填料(炭黑)和防老剂等化学成分,交联点之间还保持着较长的柔性链段,废橡胶粉的这些结构特性是SBS物理交联结构所不具备的。橡胶粉在沥青中的溶解溶胀程度与沥青的组分有关,橡胶粉的溶解溶胀过程实质上就是橡胶粉在沥青中的脱硫降解过程。橡胶是一种高弹性的高分子化合物,混入橡胶粉能使沥青材料具有橡胶的特性,这主要体现在弹性、韧性、耐热性、耐磨性和耐久性上。
2 废橡胶粉改性沥青的制备方法
废橡胶粉改性沥青的常规制备方法分为干法和湿法[1]。干法是将剂量为沥青混合料2%~3%的废橡胶粉喷入正在搅拌的热沥青容器中,搅拌20 min左右即可成为废橡胶粉改性沥青混合料。干法制成的改性沥青仅适用于摊铺公路的底层和中层,不适用于公路的面层和制备防水卷材。这是因为干法制备的改性沥青对温度的敏感性改进不大,面层需用湿法改性的沥青。所谓湿法,是将废橡胶粉按比例投入到180~200℃的沥青中,搅拌1 h以上,再进入胶体磨或高速剪切乳化机中加工处理,使废橡胶粉在加工过程中得到进一步的粉碎和溶胀,混合更加均匀,从而得到更好的改性效果[2,3,4]。胶粉用量一般是沥青总量的10%~20%;当改性沥青用于应力吸收膜时,废橡胶粉用量可为25%~35%。目前用于公路面层和建筑防水的废橡胶粉改性沥青绝大多数是采用湿法生产的。
3 废橡胶粉改性沥青的性能
橡胶的部分链段与沥青质胶团均匀地分布在沥青油中,形成一个稳定的、不易产生分离的、物理意义上相容的体系,最终改变了沥青的胶体结构。废橡胶粉改性沥青的性能特征包括:
(1)针入度减小,软化点提高,粘度增大,高温稳定性提高。沥青是一种粘弹性材料,在炎热的夏季,沥青性能由弹性体向塑性体转化,劲度膜量大幅度降低,抗变形能力急剧下降,因此高温稳定性是沥青使用的最基本条件。在高温条件下,废橡胶粉改性沥青流变性的变化主要是由不溶于沥青的胶粉颗粒引起的。由于胶粉颗粒较大(远大于5μm),从而排除了是由布朗运动、形状的各异性、上升力和下降力等颗粒间的各种相互作用造成粘度增加的可能性。橡胶粉改性沥青的粘度随颗粒半径的增加而增大,颗粒的形状比率(长度/直径)增大,会导致悬浮物的粘度增加[5,6,7]。废橡胶粉改性沥青在一定程度上提高了沥青的弹性,延迟了弹性变形,降低了粘性变形。废胶粉改性沥青使用在道路上,对夏季行车的路面车辙、推挤现象有明显的改善。
(2)温度敏感性降低。废橡胶粉的加入,使改性沥青的抗流动性得到提高。橡胶沥青的粘度系数大于基质沥青,说明改性后的沥青有较高的抗流动变形能力。
(3)低温性能得到改善。废橡胶粉加入沥青后,一般不会全部与沥青相容,由于内部之间的相互作用制约了沥青本身的变形能力。低温下沥青的抗开裂性差,废橡胶粉改性后的沥青在低温时呈现橡胶的柔性,使橡胶沥青低温延度比原基质沥青大大提高,柔韧性增加。因此废橡胶改性沥青较适合在北方冬季低温环境中应用。
(4)粘附性增强。沥青材料的粘附性是指沥青料与集料的粘附能力,粘附性的好坏直接影响着材料的性能和使用寿命。废橡胶粉改性后的沥青用于路面,可提高路面的抗水侵害能力,延长使用寿命。
(5)降低噪声污染。由于废橡胶粉本身的弹性,在掺入沥青混合料后,混合料的弹性明显增加,表现为回弹变形增大、模量减小,应力扩散和吸收能力增强,具有降噪效果。
4 影响废橡胶粉改性沥青性能的因素
同类废橡胶粉对同一种规格型号的沥青进行改性,改性沥青的性能与废胶粉的用量、胶粉的颗粒大小、剪切强度、加工处理的温度和时间有很大关系。
4.1 废橡胶粉用量对改性沥青软化点的影响
少量的废橡胶粉加入沥青中,呈“海岛”状微观结构[8,9,10];加入量增多时,则形成相互贯通的网络,表现为双连续相,改性沥青的软化点会随着废橡胶粉用量的增大而急剧上升;加入量过大时,沥青成为非连续相分布在连续的橡胶相中,软化点的升高变缓。由于废橡胶粉是一种硫化橡胶,大分子链间已形成交联,在沥青中只能溶胀,因此改性效果与废橡胶粉在沥青中的溶胀状态有关。在仅加入少量废橡胶粉而不加入其它改性剂的情况下,实验室内用废轮胎胶粉对秦皇岛沥青AH90#改性,在不同的废橡胶粉掺入量下,软化点随掺入量增加而升高(见图2)。
4.2 废橡胶粉粒径对改性沥青性能的影响(表1)
同类废橡胶粉掺入比例相同的情况下,改性沥青的性能与废胶粉粒径大小有关。在一定的粒径范围内,使用的废橡胶粉越细,在沥青中溶胀就越容易,越有利于提高沥青的延度[11]和针入度。但过细的胶粉在沥青中难以形成“骨架结构”[12],使沥青弹性恢复减弱,当温度升高时易流动变形导致软化点降低。叶智刚[13]、杨基和[14]等的研究证明胶粉粒径的大小对改性沥青的性能有较大影响。因此,选择废橡胶粉改性沥青时,应考虑其粒径大小。
4.3 加工条件对废橡胶粉改性沥青性能的影响
沥青与废橡胶粉之间存在着相对分子质量及分子结构上的差异,属于热力学上的不相容体系[15]。加工条件对废橡胶粉改性沥青性能的影响至关重要,以下从搅拌方式、搅拌时间和搅拌温度上进行分析。
(1)采用机械搅拌方法混合。废胶粉改性沥青是热力学不稳定体系,分散相存在自动凝聚、离析的倾向[16]。Maccarrone[17]认为橡胶粉分布在沥青中的理想状态是细分布而不是完全的相容,即处于微观不相容而宏观均匀状态,橡胶粒子细而均匀地分布于沥青中。机械搅拌对废橡胶粉在沥青中的降解和分散有着重要的作用:它使橡胶粉在液态沥青中均匀分布,不沉淀结块;使橡胶颗粒受到摩擦和剪切作用,由大变小,均匀地分散在沥青中。石洪波[18]等认为通过高速剪切作用,废橡胶粉被磨得更细,与沥青的相容性增加,从而使废橡胶粉改性沥青的高低温性能明显改善。
(2)搅拌时间也会对废橡胶粉改性沥青产生影响。剪切时间太短,废橡胶粉与沥青混合不均匀,在废橡胶粉与沥青的体系中存在大量的废橡胶粉积聚团(见图3a);随着搅拌时间的延长,沥青中的废橡胶粉积聚团被进一步分散、变小,直至变成胶粉单粒,使单个胶粉颗粒以溶入沥青或部分溶胀、部分溶入沥青的方式与沥青胶体结构中的分散相(沥青质与胶质)紧密结合在一起,形成稳定的改性体系(见图3b)。还有部分没有与胶粉颗粒结合的分散相,其中胶粉沥青体系中还存在极小部分的胶粉积聚小团,在图3b中表现为大的黑片状。胶粉与沥青在一定的温度下经过充分的搅拌,胶粉颗粒基本上与沥青胶体结构中的分散相紧密结合,形成稳定的体系。但剪切时间过长,沥青会因老化而粘度明显增大。适宜的剪切时间为30 min。
(3)搅拌温度是影响改性沥青性能的关键因素。改性沥青是一种由高分子组成的混和物,各组分的分子量各不相同,其分子的运动主要是靠高分子链段的协同运动来完成的。当搅拌温度较低时,得到的改性沥青的软化点较低。这是由于温度较低时,沥青中的高分子链运动相对较弱,改性沥青中胶质分子与溶入沥青中的橡胶颗粒表面分子结合的几率较小,沥青的动态分子量较小,改性沥青中整个高分子链运动所需协同的链段数就较少,分子链运动起来较容易,运动时所需克服的阻力较小。也就是说,改性沥青由粘弹态向粘流态转变所需的温度较低。当搅拌温度升高时,改性沥青中的胶质分子与橡胶粒及橡胶粒表面分子的结合几率增大,导致沥青的动态分子量增大,对应改性沥青高分子链运动所需的协同的链段数增多,分子链运动起来就相应要克服较大的阻力,最终导致改性沥青的软化点相应升高。当温度再升高时,沥青体系中的分子链与胶粉颗粒均匀分布并很好地结合为一体,但由于胶粉中橡胶的抗断强度降低,胶粉粒的高弹性能就会降低,使改性沥青的软化点也降低。当搅拌温度高于200℃时,高温剪切加工虽然可使橡胶的溶解增加,改善沥青的流变性质,降低高温粘度,但也使改性沥青的性能急剧下降。较高的温度和较长的改性时间会导致胶粉在改性沥青中的过度降解,使改性沥青的物理性质受到不利影响,如弹性损失、氧化加重等。
5 当前废橡胶粉改性沥青应用方面存在的问题
废橡胶粉改性沥青在发达国家已经有几十年应用历史,它除了用于公路外,还用于生产建筑防水材料。可以说,用废橡胶粉改性沥青既解决了环保上废轮胎处理的难题,又节约了资源,还一定程度地降低了产品的成本,是一举多得的好事。但是,我国目前在废橡胶粉改性沥青应用方面依然存在较多问题,主要体现在以下几方面[19,20]:
(1)由于废橡胶粉来源于废旧轮胎,而轮胎的种类、配方比较多,因此也就决定了废轮胎胶粉的成分比较复杂,其对沥青及混合料的性能影响也不尽相同。这就需要从技术和经济两方面来综合评价确定适用于沥青改性的废橡胶粉。
(2)废橡胶粉改性沥青体系不能形成均相结构,改性沥青在贮存和使用过程中体系稳定性差,胶粉与沥青易离析、沉降。因此在进行废橡胶粉改性沥青的过程中,不仅仅要采用物理剪切共混的方法,还要通过化学反应来配制。
(3)废橡胶粉改性沥青的抗老化性能还需进一步研究。这是由于废橡胶粉中含有炭黑、氧化硅、氧化铁、氧化钙等添加剂成分,理论上可改善沥青的抗老化性能,但废橡胶粉已经过长时间的老化,而且在进行沥青改性过程中,又需要进行高温高速剪切,因此关于废橡胶粉改性沥青的耐老化性能需要作重点研究。
(4)国内废橡胶粉的应用还处在培育和发展阶段,一些没有技术及质量保证的企业生产的废橡胶粉在市场上流通,影响了废橡胶粉改性沥青的发展。
(5)与国外发达国家相比,国内还没有相关的优惠政策,关于废橡胶粉改性沥青的研究投入还不够,全面、合理、可持续地使用废橡胶粉改性沥青仍然需要一段时间。
(6)由于没有相应的制度和标准规范废橡胶粉在防水行业中的使用,一些企业采用废橡胶粉冒充SBS进行改性,这是一种不可取的现象。
为了充分、合理、有效地使用废橡胶粉,加快废橡胶粉改性沥青的应用,建议采取以下措施和政策:
(1)加大对废橡胶粉改性沥青性能和应用技术研究的支持力度,积极发展和大力推广废橡胶粉改性沥青新技术。
(2)严格制定相应的标准,规范废橡胶粉改性沥青在道路、防水等行业中的应用,尤其应重点打击假冒伪劣SBS改性沥青防水卷材。
浅析橡胶改性沥青面层施工技术 篇7
沥青由施工单位及监理组试验室对针入度、延度、软化点进行检测, 并由施工单位留样备检。基质沥青及橡胶改性沥青全套指标和PG分级检验由施工单位和监理组共同委托有资质单位进行。
粗集料应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石, 粒径大于2.36mm。应选用反击式破碎机轧制的碎石, 严格控制细长扁平颗粒含量。
注: (1) 有1个或以上破碎面为黄色节理面的集料颗粒含量应不大于5%
细集料采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的玄武岩、辉绿岩或石灰岩细集料, 不能采用山场的下脚料。
矿粉采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁, 拌和机回收的粉料不能用于拌制沥青混合料, 以确保沥青面层的质量。
2 生产配合比设计结论
依据工程建设指挥部对技术服务工作的要求, 技术服务单位按照施工指导意见要求全面参与了上面层Sup13橡胶改性沥青混合料生产配合比设计, 设计结果如表:
生产及目标配合比级配合成曲线见图1。
本次生产配合比设计结果见表6。
注:*表示当级配通过限制区下方, 粉胶比可增加到0.8~1.6。
3 现场施工控制
在生产配合比设计和试拌试验符合要求的条件下, 指挥部组织技术服务单位、施工单位及监理单位开展了上面层Sup13橡胶改性沥青混合料的试铺工作, 试铺桩号为K18+960~K19+260左幅, 计长约300m, 上面层设计厚度4.0cm。试铺采用一台西筑3000型拌合楼, 拌和过程全部采用计算机自动控制, 生产周期约为60S, 其中干拌10S, 湿拌40S, 从沥青混合料外观看, 沥青裹覆得较为均匀、无花白料、无结块和离析现象。
混合料运输采用双桥车, 料车均采用双层油布覆盖, 运距约为30KM, 出场温度检测约为180℃, 摊铺温度约为170℃。采用两台ABG8620摊铺机并排行驶, 采用非接触式平衡梁的找平方式, 靠中分带一侧的摊铺机在前, 两台摊铺机间距约控制在5米, 摊铺速度在1.1m/min左右。从摊铺后上面层的表观看, 整体上基本均匀, 摊铺接缝处有轻微的条状离析。
根据试铺准备会议的要求, 采用两种碾压方案, 碾压组合见表:
沥青路面上面层施工现场设置明显的初压、复压、终压标志, 压路机的碾压速度符合施工指导意见的要求, 初压温度约为167℃, 终压温度约为100℃。碾压过程中沥青混合料没有产生明显推移现象, 复压时随时喷洒油水混合物, 胶轮粘轮现象控制较好。
4 施工质量指标检测
对本试铺段路面渗水试验进行检测:第一方案碾压段落K19+060距中央分隔带距离3、6、9m处渗水系数分别为9、0、6 (ml/min) ;第二方案碾压段落K19+200距中央分隔带距离5、11、14m处渗水系数分别为0、23、0 (ml/min) ;均≤70ml/min施工指导意见要求。
5 结束语
通过对整个施工过程的检查, 认为沥青混合料的生产、运输、摊铺及碾压过程基本正常;沥青混合料摊铺能做到均匀、连续地摊铺, 温度控制基本满足要求;碾压能做到高温紧跟压实, 碾压过程中沥青混合料基本无推移现象。从混合料检测情况看沥青用量满足要求, 各类物理及力学指标均符合要求。芯样厚度满足要求;芯样的马氏压实度有1/6不满足要求, 理论压实度均满足要求。从渗水试验来看, 渗水系数均满足要求。
建议大规模施工时采用方案二碾压方式, 增加胶轮压路机自身配重, 做到高温紧跟碾压, 碾压段落长度控制在20米以内, 并确保胶轮的碾压遍数, 保证路面的密水性和压实度。为了避免接缝处存在离析, 后面摊铺机应跨缝20cm以上摊铺, 螺旋布料器内混合料表面略高于布料器约2/3。由于橡胶改性沥青高温下气味难闻, 做好现场工人劳动保护工作。
参考文献
橡胶改性沥青涂料 篇8
近年来,由于SBS改性沥青大量的使用,对于提高公路路面使用性能,改善路用使用质量,延长路面使用寿命,发挥了重要作用。但随着我国汽车工业高速发展,大量的旧轮胎被废弃,已经给社会带来了巨大的环保压力。旧轮胎是一种难以分解的高分子化工材料,无论是采用堆放填埋,还是采用焚烧的方法处理都将带来新的污染,不但污染环境,而且占用土地,将废旧轮胎制成橡胶粉作为沥青改性剂是解决当前社会面临环境污染问题的有效途径,不仅提高沥青品质和路面使用质量,而且废物利用,治理污染,节约资源,符合公路建设与环境保护的可持续发展的要求。为此,我们借鉴了国外经验,结合桓盖线路面工程的实际,在原来的SBS改性沥青基础上,进行了SBS橡胶粉复合改性沥青性能的研究。
2 SBS橡胶复合改性沥青混合料配合比设计
在实际工程中复合沥青混合料的配合比设计流程与一般的沥青混合料和改性沥青混合料的流程基本一样,一般应分为四个步骤:
(1)理论配合比设计试验。主要的目标是根据当地的气候和交通环境及石料情况,确定混合料的技术要求,进而选择材料,确定混合料的级配、评价混合料的技术性能。该阶段试验主要在试验室完成。
(2)目标配合比设计。主要目的是根据上阶段试验确定的混合料级配和材料,确定拌和楼冷料仓的比例,并验证混合料的主要技术指标。该阶段试验应在拌和场的试验室完成。
(3)生产配合比试验。主要目标是确定拌和楼热料仓的比例,并确定混合料实际生产的油石比。该阶段试验应在拌和场完成。
(4)试生产并铺筑试验路段。主要目标是验证混合料配合比的设计参数,如:冷热料仓的比例在实际生产中是否合适,是否会出现严重的等料、溢料现象,如有则需要及时调整;生产出的混合料技术指标是否满足设计要求等。同时确定大规模生产的工艺参数,如:拌和的温度、运输的车辆、摊铺的温度、混合料的松铺系数、碾压机械的配套及碾压程序等。
2.1 混合料级配确定
国际上橡胶粉改性沥青混合料无论是干拌还是湿拌都采用断级配类型,这是考虑到橡胶粉在混合料中的填充作用,需要代替一部分细集料。断级配可以提高空间容纳胶粉,减少碾压弹性。
2007年盖州桓盖线试验段,根据设计我们仍采用连续级配AC-16,进行混合料配合比设计。配比设计仍采用马歇尔击实试验方法,着重研究AC-16橡胶粉复合改性沥青混合料马歇尔指标。通过沥青试验表明,沥青中掺加SBS和橡胶粉后粘度增加。因此,混合料的击实温度仍比一般混合料击实温度高,可通过测定改性沥青粘温曲线确定混合料的击实温度。一般击实温度可控制在145～155℃。
我们研究采用测量马歇尔试件击实后高度的变化,计算相应的膨胀率,来表征混合料是否能碾压成型,但是在10%橡胶粉掺量条件下24h后再量取马歇尔试件的高度,与普通沥青混合料试件的高度并无较大的差别,这可能与我们采用连续级配有关,应该容易碾压成型。
表1～表6为试验用原材料技术指标。
2.2 AC-16橡胶粉复合改性沥青马歇尔试验指标
试验结果表明(如表7～表10),随沥青用量增加,空隙率减小,沥青饱和度增加,稳定度逐渐增加后降低,流值逐渐增加。
根据试验结果,我们认为选定2.0%SBS+10%橡胶粉复合改性沥青为最佳方案,最佳油石比为5.0%。下一步进行沥青混合料路用性能的研究,油石比皆采用最佳油石比5.0%。
3 SBS橡胶复合改性沥青混合料的路用性能研究
沥青混合料的路用性能主要指沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温性能。
3.1 沥青混合料的高温性能
橡胶粉在沥青混合料中的作用比较复杂,一般简化为两个方面,一是作为填充料,填隙矿料结构中的空隙;二是与沥青发生一定的反应,吸收沥青中的轻质油分,增加沥青的粘度。填充空隙使混合料更加密实,增加混合料的内摩擦角,而增加沥青的粘度,则有利于提高混合料的粘聚力,因此,可以认为橡胶粉掺加到沥青混合料中,对其高温稳定性的改善是有利的。随着沥青混合料高温稳定性研究的不断深入,多数国家认为用传统的马歇尔方法预估混合料高温性能是不充分的,为此,采用车辙试验来评价沥青混合料的高温性能。
从表11这些数据可以看到:橡胶粉掺量一定,随着SBS掺量增加,混合料的高温稳定性逐渐提高。高温性能远远高于公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004中改性沥青混合料2-2区大于2400次/mm的技术要求。
在实际工程中,影响SBS橡胶粉复合改性沥青高温稳定性的因素,除一般混合料的因素外(油石比、级配、压实度),主要有橡胶粉、SBS的来源、橡胶粉的目数和掺量以及工艺方法等。
3.2 沥青混合料水稳定性能
沥青混合料在浸水条件下,由于沥青与石料的粘附性降低导致沥青混合料的物理力学性能降低的程度称作沥青混合料的水稳定性。沥青混合料的水稳性不好容易导致沥青面层产生局部松散和坑槽等现象。主要通过48h残留稳定度和冻融劈裂试验评价混合料的水稳定性能。残留稳定度和冻融劈裂是在接近静态荷载的状态下测定混合料的水稳定性。冻融劈裂是经过极端负温条件后评价混合料的水稳定性。
3.2.1 48h残留稳定度试验
从表12试验结果表明,60℃浸水48h后对混合料稳定度的影响很小,全部符合湿润区改性沥青混合料要求的浸水马歇尔残留稳定度不小于85%的要求。
3.2.2 冻融劈裂试验
从表13试验结果看,2.0%SBS的橡胶粉改性沥青混合料的冻融劈裂试验结果高于普通沥青混合料75%的要求,低于改性沥青混合料80%的要求。综合48h浸水马氏试验和冻融劈裂试验,说明沥青中掺加了部分SBS和橡胶粉的沥青混合料水稳定性比较好。
3.3 沥青混合料的低温性能
位于路面面层的沥青结构层,直接受到气温变化的影响,当温度下降时,沥青面层就会产生收缩变形。同时沥青混凝土具有应力松弛,在一般的温度范围内,由温度降低而产生的拉应力,会由于应力松弛而减小,但是当出现寒潮时,过快的降温速率将使路面内的应力来不及松弛,出现过大的应力积聚,待温度应力积聚到超过沥青混凝土的极限抗拉强度时,路面就会产生裂缝。主要通过沥青混合料低温弯曲试验破坏应变(με)试验来研究SBS橡胶粉改性沥青混合料的低温性能。
从表14试验结果看,两种掺量的SBS橡胶粉复合改性沥青混合料的低温弯曲试验破坏应变均远远高于规范中改性沥青混合料不小于2500(με)的技术要求,说明大大改善了混合料的低温性能。
4 SBS橡胶复合改性沥青路面施工技术要求
4.1 路面施工温度
SBS橡胶粉复合改性沥青路面的施工特点之一是施工温度要比普通的沥青混合料高,如果温度不够,混合料不可能拌和均匀,摊铺无法平整,碾压不可能达到压实度,施工质量就根本无法保证。
SBS橡胶复合改性沥青路面施工温度可参照表15:
综合国内外研究成果,为了保证施工温度,应该注意以下环节:添加胶粉的改性沥青制作温度应满足胶粉充分融化及分散均匀的需要。SBS橡胶粉复合改性沥青宜随配随用,不得长时间存放,对现场制作必须不间断地搅拌,以防沥青离析。制作好的沥青温度应该满足沥青泵输送及喷嘴均匀喷出的需要。在满足施工的前提下,沥青的加热温度尽可能不要太高。通常情况下,SBS橡胶粉复合改性沥青的加工温度需控制在170℃～180℃左右,才不用过分担心沥青的老化影响。
4.2 沥青混合料运输
SBS橡胶粉复合改性沥青应采用自卸车辆运输,车辆的数量应与摊铺机的数量、摊铺能力、运输距离相适应,在摊铺机前应形成一个不间断的供料车流。为了便于卸料,运输车的车辆底板和侧板应抹一层隔离剂。运料车装料时,应通过前后移动运料车来消除粗细料的离析现象。一车料最少应分三次装载,对于大型运料车,可分多次装载。混合料在运输过程中应采取保温措施,雨季施工时应采用防水布遮盖整个运料车,用以保温、防雨和防污染。在连续摊铺过程中,运料车在摊铺机前10～30cm处停住,不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应持空档,靠摊铺机推动前进。
4.3 沥青混合料摊铺与压实
SBS橡胶粉复合改性沥青混合料的摊铺应符合公路沥青路面施工技术规范的有关规定。混合料应保持连续、均匀、不间断的摊铺。摊铺速度2～4m/min。摊铺成型碾压完成前严禁人员在路面上行走,确保路面平整度。
SBS橡胶粉复合改性沥青混合料的压实应根据路面宽度、厚度、混合料温度、气温、拌和、运输、摊铺能力等条件综合确定压路机数量、类型以及压路机组合、编队等。宜采用双轴双钢轮压路机,沥青混合料的压实度按初压、复初、终压三个阶段进行,初压在混合料摊铺后较高温度下进行,紧跟摊铺机进行碾压,碾压长度不大于30m,不得产生推移、开裂,压路机应从下坡脚向上坡脚碾压,相邻碾压带应重叠30 cm。碾压时应将驱动轮面向摊铺机。碾压路线及碾压方向不应突然改变而导致混合料产生推移。压路机起动、停止必须减速缓慢进行。复压采用钢轮振动压路机配合轮胎压路机。碾压遍数应经试压确定,不少于4～6遍,达到要求的压实度,并无显著轮迹。轮胎压路机总质量不宜小于15t。轮胎充气压力不小于0.5MPa,相邻碾压带应重叠1/3～1/2的碾压轮宽度。振动压路机振动频率宜为35～50HZ,振幅宜为0.3～0.8mm,并根据混合料种类、温度和层厚选用。终压采用钢轮压路机碾压,碾压不少于两遍,至无轮迹。在有超高的路段施工时,应先从低的一边开始,逐步向高的一边碾压。
废橡胶粉用于沥青改性剂在公路行业中使用是废轮胎资源无害化利用的主要途径之一,并且橡胶具有明显的抗老化能力和降低噪音的能力,能够增强高温稳定性和低温抗裂性,具有良好的水稳性,能明显减少路面的破损,推迟路面维修周期,延长路面使用寿命,大大地改善行车安全性和舒适性。SBS橡胶粉复合改性沥青具有的独特优良使用性能,充分展示了它在公路路面应用中的广阔前景。
摘要：通过SBS橡胶粉复合改性沥青混凝土配合比设计及室内试验对其路用性能分析与评价,为SBS橡胶粉复合改性沥青使用提供可靠的理论依据。