橡胶膨胀

沥青橡胶继续延伸进入更多的国家部门。

 

由Tom Kuennen,贡献编辑

 

经过多年的推广,使用沥青橡胶的路面,或橡胶沥青(有差异),在美国散布着宽阔。

加利福尼亚州的加利福尼亚州的加利福尼亚州的含有终端混合物沥青含有末端混合物沥青沥青橡胶和Evotherm Might Mix添加剂。加利福尼亚州的加利福尼亚州的加利福尼亚州的含有终端混合物沥青含有末端混合物沥青沥青橡胶和Evotherm Might Mix添加剂。

以前是西南和加利福尼亚州的现象 - 它的使用由加州法律制定 - 其他地方的少数各种国家,含有橡胶的沥青路面正在广大州。虽然所有这些国家可能没有含有橡胶的路面的实际规格,但它们至少会给他们尝试。

橡胶在沥青路面中的使用可能会成为联邦公路管理局(FHWA)更新其1992年实践状态的提升:用Crumb橡胶修饰符的沥青铺路材料的设计和构建(在Google中搜索Fhwa-Sa-92-022 )。

2013年5月,来自橡胶制造商协会,轮胎行业协会,橡胶路面协会,橡胶沥青基础,国家沥青路面协会和自由轮胎回收的代表与FHWA的John Baxter达成了基础设施的助理管理员。

他们的目的是鼓励FHWA更新该文件,以反映自22年前发表以来橡胶沥青行业发生的创新和变化。

将制定一个新的指南,将捕获今天使用的橡胶沥青材料的设计,施工,应用,测试,储存和处理中最佳实践。该指南将通过提供已在全球成功使用的规格和质量控制程序来帮助探索各种橡胶沥青技术的机构和承包商。

在这些创新中,使用再生轮胎橡胶作为PG沥青粘合剂的改性剂,可持续的聚合物改性,安静的路面设计,与橡胶沥青的混合技术,粘合剂稳定剂(纤维更换),以防止渗透,多孔和开放式混合,使用再生轮胎橡胶与再生沥青路面和带状疱疹,以及高度改性沥青橡胶混合物的厚度设计。

橡胶沥青基金会主席乔治方式,P.E.和橡胶路面协会执行总监Mark Belshe,P.E,正在为新文件提供FHWA的输入。

 

什么是沥青橡胶?

利用橡胶的沥青路面使用它以不同的配置或形式。

沥青橡胶(Ar)粘合剂由沥青水泥的混合物,接地再生轮胎橡胶(Crumb橡胶)和其他添加剂如需要,如需要的,如适合的油脂,PAOLA Bandini,PH.D.PE,PH.D。新的 图表 - 单立拔-1墨西哥州立大学,在她的2011年纸,在新墨西哥州的橡胶沥青混凝土路面。 “根据沥青 - 橡胶粘合剂的标准规范(ASTM D6114 / D 6114M-09),”橡胶含量应为总混合物的总混合物的总混合物的至少15%(重量)。较高的橡胶含量,在18至22重量%之间,通常使用或指定。“

Bandini说,橡胶应在热沥青中充分混合 图表 -  Twountitled-1水泥(347华氏度)引起橡胶颗粒的溶胀和相当大的粘度增加,受面包屑橡胶含量和颗粒尺寸的强烈影响。因为Ar粘合剂在工作场所混合并混合,所以它也称为基于其制造过程的现场共混沥青 - 橡胶粘合剂。

州Dots在路面应用中使用Crumb橡胶的原因,2011年第51次代理商的42名州Dots在路面应用中使用Crumb橡胶的原因,2011年第51次代理商的42名

橡胶沥青(Ra)粘合剂也称为末端 - 混合物或抗橡胶沥青改性粘合剂,取决于制造过程,或者只是橡胶沥青,Bandini说。 “在实践中,橡胶沥青大多是终端混合[由液体沥青供应商混合],并由沥青水泥与Crumb橡胶改性剂或CRM粘合剂(少于15%),”她说。 “橡胶沥青粘合剂通常称为PG 76-22TR(轮胎橡胶)或PG 76-22PM(聚合物改性)粘合剂,因为这些是目前批准的CALTRANS规格的唯一RA粘合剂类型。”

从历史上看,橡胶沥青含有高达10%的CRM,因此它不符合ASTM对于沥青橡胶的要求。 “然而,近年来,一些项目中的RA粘合剂中使用了更大的橡胶含量,”她说。 “RA粘合剂通常用小于30目的制成,可含有1至4%的苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯(SBS)聚合物。”

最后,与湿法相比,存在干燥的过程。 Bandini说,从沥青混合物和路面康复治疗中从废轮胎中再循环的碎屑橡胶可以通过两种不同的方式实现。

“碎屑或磨碎的橡胶可以用作混合物[干法]的细骨料,或作为加入到沥青粘合剂的加工橡胶[湿法],”她说。 “干法是任何方法,将颗粒状或碎屑橡胶改性剂从废料轮胎添加作为沥青混凝土混合物中骨料百分比的替代品,而不是作为沥青粘合剂的一部分。在加入沥青水泥之前,将碎屑橡胶与聚集体级分混。所得产物通常称为橡胶改性沥青混凝土混合物。可以使用不同的灰泥或尺寸的粒状或尺寸。“

在该过程中,通过添加面包橡胶,沥青水泥不会显着修改;然而,改变了所得HMA路面的性质。 Bandini说,干燥的方法可用于致密分级,开放式和间隙分级混合物中以容纳橡胶颗粒,但不能用于冷混合,芯片密封和表面处理。

湿法是在加入粘合剂以聚集之前,用CRM改性沥青粘合剂的方法。 “所得产品称为沥青橡胶或橡胶沥青,”Bandini说。 “湿法需要在375至435华氏度的温度下彻底混合CRM与沥青混凝土和改性沥青粘合剂的其他组分,并且需要在375至425华氏度的温度下保持混合物,以获得某个指定的最短时间,一般45分钟。“

除了RA或AR的性能益处外,流程还会产生环境效益,因为它们减少了废料轮胎的人口。 “Crumb橡胶改性沥青的应用已被确定为解决废旧轮胎问题的可能解决方案之一,同时受益于路面行业,”Shahrzad Hosseinnezhad,Darius Holmes和Ellie H.Fini,Ph.D.Pe,Pe,Pe北卡罗来纳州A&T州立大学的民事和环境工程,在2014年的运输研究委员会纸上,去耦物理填充物效应和面包屑橡胶对沥青基质流变学的时间依赖性溶解作用。 “这预测,如果只有10%的沥青,在美国一年内使用3%的橡胶,那么大约所有的废料轮胎将被消耗。”

然而,在沿海到海岸的大卷中,Crumb橡胶改性沥青不用于大量,他们观察。 “由于缺乏对Cr和沥青粘合剂之间的各种相互作用机制的深入了解,CRM沥青没有被广泛使用,”他们说。 “很大程度上,这种相互作用取决于沥青粘合剂和CRM的物理和化学性质以及CRM的互动环境,CRM的粒度和质地以及橡胶和沥青的来源。”

 谁使用沥青橡胶?

亚利桑那州一直是使用橡胶沥青的领导者,但加州,佛罗里达州,德克萨斯州,南卡罗来纳州,内华达州,格鲁吉亚,宾夕法尼亚州和新墨西哥也非常活跃。在由橡胶沥青基础赞助的2012年调查中探讨了沥青橡胶进入50个州的渗透。

该调查发现,70%的运输机构以前使用过或目前在沥青中使用再生轮胎橡胶。大约一半的受访者表明他们具有使用回收轮胎橡胶的规范。该调查是在马萨诸塞州大学的公路可持续发展研究中心为RAF进行的调查。

代理商已经使用裂缝密封(30%),芯片密封(26%),密集等级的热混合沥青(15%),关节密封剂(15%),应力吸收膜中间夹层(Samis,11%)调查发现,和开放式摩擦课程(OGFCS,11%),发现。

其他受访者在实验基础上报道了橡胶沥青的相同用途。

调查的另一个方面说明了运输机构使用的技术将再循环轮胎橡胶融入其路面。这些结果表明,终端混合是使用中的主要方法,选择了59%的时间。

沥青橡胶路面被制成为颗粒状轮胎橡胶与热液体沥青反应,以改变沥青性能,如亚利桑那州。沥青橡胶路面被制成为颗粒状轮胎橡胶与热液体沥青反应,以改变沥青性能,如亚利桑那州。

Bandini还调查了国家点来衡量国家的材料。她发出了51次调查(包括D.C.)并收到42次,享受82%的回应。在任何回应的42个代理商中,使用了大约55%的人,或目前在一个或多个路面应用中使用Crumb橡胶,其余机构(45%)在柔性路面(图表第7页)中没有使用Crumb橡胶。

CRM和其他修饰符

由于超级粘膏的性能分级(PG)沥青粘合剂的年龄的聚合物改性沥青的患病率,研究人员已经努力量化CRM和聚合物改性剂在粘合剂中的关系。

有两种经典的聚合物类型,弹性体和塑料。弹性体增加模量(刚度),并给予沥青弹性和伸展的能力。在负载下,它们可以在偏转下提供恢复。塑料更加限制,因为沥青刚刚加强,所以它们没有提供带有弹性材料的恢复,但仍然最适合特定的应用。

用于沥青改性的非常常见的弹性体是苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯(SBS),其中丁二烯分子实际上是一种合成橡胶。 2012年11月出版,超级保存和结构验证的性能测试(Google Fhwa-HRT-11-045)明确地说:“基于全规模的性能和实验室测试,Crumb橡胶(再生轮胎)改性沥青(亚利桑那湿法过程显示出显着缓慢或阻止复合沥青路面结构中疲劳裂缝的生长。“

但橡胶和聚合物改性剂是什么?报告称,“用碎屑橡胶和常规聚合物的组合改性沥青(末端混合)的混合技术表现出良好的疲劳裂解抗性,”报告说。

SBS型聚合物改性剂是CRM在最近的CARADIAN研究中被引导的“友好”,其研究了基于性能的沥青水泥(AC),随着温暖的组合技术添加剂(温暖的AC),橡胶沥青水泥(RAC)进行了改性的AC改性。温暖的rac。

2013年TRB纸,安大略省温暖橡胶沥青水泥的质量和耐用性,由Hattie Xu,Andrew Mcintyre,Tham Adhikari和Simon A.M. Hesp,女王的大学,金斯敦,安大略省和帕梅拉标记和Seyed Tabib,安大略省交通部沥青段描述了从安大略省建造合同中的控制,温暖和橡胶沥青水泥(RAC)粘合剂进行了调查。

“一个温暖的AC和两个场合混合的RAC样本显示出高水平的物理硬化,这可以导致早期开裂,”他们写道。 “努力通过改善的性质配制温暖的RAC,制备许多组合物,用柔软的冷湖AC和少量环烷基制备。这些粘合剂显示出少量的化学和物理硬化和合理的临界裂缝尖端开口位移。通过用高乙烯基型苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯(SBS)聚合物和少量硫共混,通过共混有耐应变耐受性。“

 完全替换SBS?

最近由RAF发布的白皮书的结论是,可以使用再生轮胎橡胶粘合剂代替聚合物改性的粘合剂,例如SBS并达到相同的性能梯度(PG)结果。白皮书由咨询委员会成员颁发为RAF颁发,D'Angelo Consulting,LLC校长,P.E.校长,以及沥青的长期FHWA专家。

“聚合物改性粘合剂如SuperPave PG 76-22已被广泛用于大容量高速公路,以提高车辙和开裂性能,”RAF椅子方式说。 “鉴于目前的经济学和材料成本更高,高速公路机构正在寻找典型的聚合物改性粘合剂系统的替代品。”

RAF说,再生轮胎橡胶(RTR)粘合剂已被广泛用于提供与SBS相同类型的改进性能。

具有聚合物改性剂的问题是,它们受供需需求和化学生产变化,可导致供应短缺和更高的成本。 RTR的废料轮胎橡胶在充足的供应供应,具有相对稳定的成本,具有吸引力,用于生产改进的粘合剂。

“历史已经证明回收轮胎橡胶粘合剂在辙和破裂中表现良好,”D'Angelo说。 “使用新的测试技术,可以将RTR粘合剂直接与聚合物改性粘合剂进行比较。这清楚地表明,RTR可以用代替聚合物或与聚合物结合使用,以提供高质量的性能分级(PG)粘合剂。“