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保型TR沥青混合料增强剂材料——交通运输建设科技成果介绍

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    保型TR沥青混合料增强剂材料

    适用范围: 


    交通量大、重载等容易产生车辙的中上面层;山区、丘岭地区的盘山道、长陡坡等路段路面;高温多雨地区重交通路面;城市干道十字路口、机场跑道等道面。

    国内外相关技术现状:




    近年来,国内外为解决渠化交通引起的沥青路面早期车辙损坏,开发了不少路用新材料,目前,国内外这方面的材料主要有四类:

    1.采用硬质沥青。硬质沥青在国内外已经有了广泛的应用,硬质沥青混合料的高温抗车辙能力得到了有效验证,但其高温性能好、低温性能差。另外,硬质沥青的生产工艺相对复杂,在一定范围内很难大规模的推广和应用。

    2.采用以聚乙烯塑料为主要成分的沥青混合料高模量添加剂。添加剂价格相对昂贵,每吨2万元左右,主要用于高速公路的大上坡路段或市政工程的道路平面交叉口,一方面高价格限制了其广泛使用,另一方面其与沥青相溶性较差,呈颗粒状分散在沥青混合料中,性能难以充分发挥。

    3.采用SBS改性剂。借助沥青改性设备,与基质沥青在高温下剪切、拌合,形成SBS改性沥青。该方法就是所谓的“湿法”工艺。该工艺能耗大,基质沥青加热时间长,老化严重,存储稳定性差,另外,SBS改性剂造价高,每吨1.5万元左右。SBS还是重化工产品,其生产过程粉尘、空气污染较严重,环境压力大。

    4.采用岩沥青作为改性剂。也是采用“湿法”工艺,使用较为广泛。采用岩改性沥青混合料,其高温性能有所改善,但低温性能差,其生产工艺成熟稳定但有以下弊端:

    (1)湿法工艺对天然沥青矿石品质的要求比较高,原材料成本比较高。湿法工艺通常要求天然沥青的灰分含量限定在10%以内,否则会影响到改性沥青的质量,而灰分含量在10%以下的天然沥青储量并不是很丰富,分布也不是很均匀。

    (2)湿法工艺需要提前在工厂内对沥青进行改性加工,增加了一道工序,增加了应用成本。

    (3)采用湿法工艺,天然沥青的掺量上不去,通常限定在6%到8%左右,若掺量过高,天然改沥青会出现离析等情况,造成质量不稳定。

    (4)生产过程沥青老化比较严重。湿法工艺需要提前将基质沥青加至180℃以上,以促进天然沥青同基质沥青的融合,加工好的改性沥青也要在高温下进行运输、储存及拌合,沥青老化相对比较严重,影响到混合料的综合性能。

    (5)施工质量控制比较困难。由于不同品质天然沥青的价格差别比较大,在开采、加工及供销应用环节,都不可避免地会出现以次充好的情况。而湿法工艺制得的改性沥青,由于可控的检测指标比较少,无法通过对改性沥青的检测来发现和规避以上问题。

    国内外解决沥青路面车辙问题的常规路用新材料要么造价高、要么环保性差,或者在提高高温性能的同时降低其他性能,不能很好地适应我国重载交通沥青路面的使用需求。

    技术原理



    首次选用多种优质进口天然岩沥青,作为TR沥青混合料增强剂的基材,因其具有软化点高、极性官能团多,抗老化性能强的诸多优点;岩沥青直接从岩沥青矿中开采出来,是天然、环保型材料。根据沥青路面不同层位路用性能的要求,按照成分和元素含量不同复配成不同型号的复合岩沥青改性剂,再添加含高分子材料的特种助剂,采用共混技术,制成TR增强剂,降低岩沥青的熔点,便于采用干法工艺,在显著改善高温、疲劳和水稳定性能的同时,改善沥青混合料低温性能。

    TR沥青混合料增强剂采用干法工艺,其主要原理:采用相融剂与岩沥青发生共混、共聚反应,适当降低岩沥青的熔点,使其在180℃左右的热集料表面被熔化,然后在集料表面对沥青进行改性,提高沥青的高温性能,同时岩沥青作为基材,还有其他添加剂,如超细丁苯橡胶、分散剂等,改善沥青混合料的低温性能。总之,主要采用共混改性和界面改性技术,发挥TR沥青混合料增强剂对沥青混合料的性能改善的作用。

    关键技术或工艺流程




    (1)以不同天然沥青为基材,辅之以特种助剂,采用共混改性技术,开发了TR沥青混合料增强剂系列产品;针对不同层位路用性能要求,提出了相应的产品指标;

    (2)添加特种助剂,采用共混改性技术,解决传统岩沥青低温性能差的问题;

    (3)开发了与TR增强剂相匹配的自动化上料设备,拌和无延时,计量准确。


    主要技术指标




    TR沥青混合料增强剂自2014年开发出初级产品以来,先后在安徽、云南、山东等高速公路、市政道路进行了推广应用,累积使用TR沥青混合料增强剂2710吨左右,路用效果使用良好。


    TR沥青混合料增强剂可以显著改善沥青混合料的高低温性能、水稳定性和疲劳性能,经济效益和社会效益十分显著。随着经济不断发展,高等级公路在我国得到迅速的发展,截至到2016年底,我国有13万公里的高速公路,一级公路10万公里,如果这些公路按十年一大修计算,每年路面需大修2.3万公里左右,再加上每年新建高等级道路大约5000公里,总计达2.8万公里。推算可得,我国高等级道路中每年产生的车辙病害大约在1.3万公里,再加上5000公里的新建道路,大概每年有1.8万公里的高等级道路需要使用抗车辙剂产品。假如初期TR增强剂占2%的市场份额,即每年有360公里左右的高等级道路新建、大修采用TR增强剂,按中、上面层使用TR沥青混合料增强剂的话,每公里至少使用40吨TR,这样每年大约要使用14400吨TR增强剂,随着产品认知度的提高,市场占有率逐步增加,市场推广前景更加广阔。

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    监制:王菲

    编辑:雷瑞

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