建设工程—双组分聚氨酯膨胀石墨抑烟橡胶沥青施工工法工艺.docx

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1、双组分聚氨酯膨胀石墨抑烟橡胶沥青的制备及路面施工工法1、前言橡胶沥青是将废旧汽车轮胎等橡胶制品磨细后的胶粉与普通沥青在一定条件下熔合反应所生成的改性沥青胶结结料，在当代沥青路面应用广泛，由于它所具有的良好路用性能，并在解决废旧橡胶固体污染、节约能源等方面的积极作用，在改性沥青制品的多种应用中占据重要的地位，近年来在国内得到迅速推广应用。但橡胶成分在制备生产时因其多烟易挥发特性，会出现有害气体释放，故抑烟降害一直是行业痛点。通过研究发现，废胶粉颗粒及沥青化合物在高温下条件下可以产生芳香胺、氯乙烯不饱和烧、二硫化碳有机硫、卤代母、醇醒等，特别二硫化碳和氯乙烯等气体是强烈的神经毒素，能损害神经且对人

2、体呼吸道粘膜有强烈刺激作用。目前已经确定，橡与沥青烟雾中能检测出80多种有机污染物，对环境人体有较大危害的成分如下表所不O高温条件下橡胶沥青释放出的有害物质类别物质来源危害卤代烧类a-二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳沥青流泪、咳嗽、头晕、恶心芳香胺类菲、苯并a,慈、氮意沥青致癌、致突变不饱和爆类氯乙烯、丁二烯橡胶麻醉神经、刺激黏膜醇酸类乙二醇醵、就酯、二丙二醇甲醍聚醒刺激皮肤眼睛、头痛有机硫类二硫化碳、硫化碳橡胶损害神经和血管、刺激黏膜多环芳煌类蔡、蕙橡胶致癌、致畸、致突变在橡胶沥青路面施工过程中，由于作业环境与沥青烟气扩散空间重合，施工人员长时间暴露在有害烟气中，造成作业人员不同程度的头痛、恶心

3、、倦怠、体温上升等症状。不但降低摊铺作业的效率，而且会对施工人员的健康产生较大地影响。所以降低橡胶沥青混合料生产施工过程中有害气体的排放量，对改善施工人员作业环境和身体健康，提高路面施工效率，具有非常重要的意义。橡胶沥青路面施工产生的有害气体而双组分聚氨酯膨胀石墨在高温条件可瞬间体积膨胀20050倍，由片状变为蠕虫状，从而表面积扩大，面能提高，结构松散，多孔而弯曲，蠕虫状石墨之间可自行嵌合，这样在增加了沥青混凝土的柔软性、回弹性和可塑性的同时，通过表面吸附，层间锁定，抑制了有害烟尘挥发，大大改善橡胶沥青路用综合性能。此工法以橡胶沥青路面施工过程中的烟尘抑制为出发点，一方面研究橡胶沥青混合料的高

4、温有害气体挥发特性；另一方面研究双组分聚氨酯对橡胶沥青高温烟雾的抑制效果，并分析其抑烟机理；最后根据抑烟材料制备特性总结出一整套双组分聚氨酯膨胀石墨抑烟橡胶沥青路面的施工工艺。2、工法特点2.1以双组分聚氨酯膨胀石墨为基体的抑烟橡胶沥青混合料，其双组分聚氨酯和膨胀石墨等成分容易获得，性质稳定，成本低，制备过程中，充分发挥其物理吸附和层间锁定性质，实用性强。2.2采用本工法生产工艺简单，可操作性强，胶结料质量稳定，混合均匀度好,可批量生产，规模化应用。2.3采用本工法生产的双组分聚氨酯膨胀石墨抑烟橡胶沥青抑烟效率高，在低抑烟材料掺量的情况下（掺量V0.6%）,其抑烟率就能达到78%以上，有效降低

5、了沥青混合料生产施工过程中有害气体的排放，对改善施工人员作业环境和身体健康，意义重大。2.4采用本工法生产的双组分聚氨酯膨胀石墨抑烟橡胶沥青，不但综合生产成本低于目前市场常用的SBS改性沥青，而且耐久性抗渗水性等性能优于SBS改性沥青,利润空间大，市场前景好。2.5采用本工法生产的抑烟橡胶沥青疲劳性能好，其疲劳寿命是普通沥青混合料的3倍。2.6采用本工法施工时环保健康，对环境的污染程度小，能够有效减少施工期间对作业人员和周边环境不利影响。2.7为废旧橡胶制品再利用提供更便捷的条件。3、适用范围本工法适用于橡胶沥青生产制备，橡胶沥青路面表面处置及封层施工，新建及改扩建橡胶沥青路面施工和各类养护施

6、工。4、工艺原理4.1以双组分聚氨酯膨胀石墨为基体的抑烟抑烟材料抑烟原理：膨胀石墨比表面积大、易吸附有机物，在受热膨胀时，能形成一个很厚的多孔碳化层，该碳化层能在沥青表面形成稳定的碳化层，可以将沥青和热源隔开，不仅如此，碳化层还可以隔绝氧气，阻止可燃气体外逸，降低发烟量，从而达到阻燃目的。除此之外，膨胀石墨受热后不产生有毒和腐蚀性气体，对人体无害，属于无毒环保阻燃剂。膨胀石墨的微孔结构双组分聚氨酯以聚酯型聚氨酯预聚物或聚醒型聚氨酯预聚物为甲组分,分别以环氧树脂或醇酸树脂为乙组分,制备出双组分聚氨酯涂料。双组分聚氨酯配合膨胀石墨，制得的结合材料具有良好的拉伸强度和断裂伸长率。4.2双组分聚氨酯抑

7、烟橡胶沥青混合均匀度好的工艺措施及原理：（1）选用橡胶烧含量高的轮胎，采用常温研磨法生产成硫化废胎胶粉，其技术要求为：细度为30目55目、橡胶烧含量260乐炭黑含量225%、金属含量V0.06%；（2）橡胶粉经过活化处理；（3）选用为沥青质含量7%13%、胶质含量17%36%、芳香分含量32%65%、饱和分含量15%31%的基质沥青，将其加热到175七1851；（4）向加热的基质沥青中掺加15%18%的废胎胶粉，以3000rmin的转速搅拌60min;（5）双组分聚氨酯膨胀石墨制成工艺：在制备好的橡胶沥青添加0.4%的膨胀石墨，以2000rmin的转速搅拌8min,再添加0.2%双组分聚氨酯，

8、以2000rmin的转速搅拌3min；（6）在170C185C的环境中静置溶胀4060min检测按上述工艺参数制得的双组分聚氨酯抑烟橡胶沥青，使其180。C布什旋转黏度在1.82.5PaS之间。4. 3双组分聚氨酯膨胀石墨橡胶沥青疲劳性能好的原理是：废旧橡胶粉与基质沥青发生了物理-化学共混，且加入的膨胀石墨改善了胶结料的粘弹性，提高了其抗疲劳变形能力。当对混合料试件施加疲劳荷载时，内部逐渐产生变形，变形达到一定程度时，会产生疲劳裂健，当疲劳裂缝扩展到一定程度时，试件即产生疲劳破坏。试件产生变形时，掺入的橡胶粉和膨胀石墨也会发生变形，但因橡胶粉和膨胀石墨具有良好的抗疲劳变形能力，可以吸收因变形而

9、产生的部分能量，从而阻止或延缓变形的继续发展，使抗疲劳次数增加，即提高了疲劳寿命，与此同时，使试件产生疲劳破坏所需要的能量也随之增加，即累计耗散能增大。双组分聚氨酯抑烟橡胶沥青混合料的疲劳测试5. 4双组分聚氨酯抑烟橡胶沥青路面质量好的原理及措施是：混合料采用间断级配的骨架密实类型，空隙率宜调整成为4%6%。保证抑烟橡胶沥青混合料的出场温度在180。C19(TC,运输过程中温度损失不大于10,摊铺温度不低于17(TC,初压温度不低于165t,复压温度不低于155(,终压温度不低于130(。压实度达到94%96%(最大理论密度)，平整度不大于LOnln1。通过这些质量控制措施措施，能有效保证抑烟

10、橡胶沥青工作性能充分发挥，提高材料稳定性和耐久性。双组分聚氨酯抑烟橡胶沥青混合料空间网络构成5、施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程及一般规定6. 1.1施工工艺流程双组分聚氨酯抑烟橡胶沥青施工工艺流程图如下：原料准备双组分聚氨酯抑烟橡胶沥青生产组聚酯胀墨烟胶青合设 双分氨膨石抑橡沥混料计沥青混合料配合比设计a目标配合比设计阶W目标配合比设计阶目标配合比设计阶沥青混合料拌合沥青混合料储存沥青混合料摊铺沥青混合料碾压沥青混合料面层接缝处理开放交通及其他双组分聚氨酯抑烟橡胶沥青施工工艺流程图5.1.2一般规定（1）双组分聚氨酯抑烟橡胶沥青混合料一般应有较大的沥青用量，抑烟橡胶沥青混合料的体积组

11、成关系相对于一般沥青混合料有较大的变化。抑烟橡胶沥青混合料的设计宜根据其特点，采用空隙体积填充法设计矿料级配，矿料级配以间断级配为宜。（2）抑烟橡胶沥青混合料的配合比设计，应遵循现行规范，包括工程级配范围设计、目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证，以及混合料试生产和试验段铺设等阶段，优化混合料级配，进行相关性能验证。经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。（3）抑烟橡胶沥青混合料的设计方法通常可采用马歇尔试验方法。设计过程中，应充分考虑抑烟橡胶沥青混合料的特点，使混合料形成骨架结构。宜通过旋转压实机对配合比在Superpave方法规定的最终压实次数下校核其残余空隙率。在规定条

12、件下,各结构层橡胶沥青混合料的残余空隙率不得低于2%o5.2抑烟橡胶沥青生产抑烟橡胶沥青宜采用湿法生产，即将膨胀石墨和胶粉加入到基质沥青中，通过胶粉颗粒在高温沥青中发生的物理化学反应来实现对基质沥青的改性。橡胶粉和沥青在高温拌和过程中会产生比较复杂的反应过程，橡胶粉会吸收沥青中的一些轻质油分产生溶胀，甚至产生脱硫反应，而橡胶粉又不会完全溶解在沥青中。因此在高温条件下，橡胶沥青处在一个不稳定的状态，为了避免或减小这种不稳定状态对其使用性能的影响，抑烟橡胶沥青生产需采用现场加工的方式。同时，在抑烟橡胶沥青的加工过程到使用前应一直保持橡胶沥青的流动状态，防止产生离析。由于橡胶粉和基质沥青的品质不同，

13、为了达到某种路用性能，橡胶粉的掺量也是不一样的，有时会有较大的差异。因此在实际工程中，应根据技术要求，通过比较详细的室内试验，确定橡胶粉的掺量。橡胶沥青的胶粉掺量一般在1518%（外掺）之间，基质沥青黏度越大，胶粉掺量越小。大致生产程序如下：（1）基质沥青在沥青拌合站沥青加热罐中加热到一定温度后（约140。C）,加入抑烟橡胶沥青专用添加剂，同时继续加热到150。C左右，此时将沥青泵送入抑烟橡胶沥青专用生产设备的搅拌单元；（2）掺入添加剂的基质沥青经过搅拌单元快速换热器后，沥青温度会在瞬间提升到175C185,然后进入搅拌釜，按0.6%比例加入双组分聚氨酯膨胀石墨和16国2%合格橡胶粉，常规情况

14、下，对于AH-90号石油基质沥青，考虑拌和站的施工和易性，一般胶粉掺量控制在16%左右为宜；（3）胶粉和沥青的混合是一个瞬间完成的过程，将拌合后的混合物输送入橡胶沥青生产设备的反应装置中，进行加热，同时利用反应单元内的搅拌装置对整个单元内的沥青进行搅拌，一方面保证受热均匀，另一方面以3000rmin的转速搅拌，确保胶粉与沥青混合充分均匀。胶粉与基质沥青在高温下发生溶胀反应一定时间，反应时间与加热温度有关，可根据粘度检测结果进行控制，一般在60min左右，生产出性能可靠的橡胶沥青结合料；（4）然后添加0.5%的膨胀石墨与添加剂，以2000rmin的转速搅拌15min,最后在170175的环境中静

15、置溶胀4560min;（5）将反应好的抑烟橡胶沥青通过反应系统与拌和站沥青混合料拌合机的计量装置连接管道泵入到沥青混合料拌合罐里，与集料进行拌合，集料温度应控制在180200。C左右。（5）抑烟橡胶沥青存储：由于抑烟橡胶沥青黏度较普通沥青高得多，常温储存在橡胶沥青加工设备中会造成生产设备的堵塞损坏，而在加热搅拌的前提下虽然可以延长储存时间，但有可能导致橡胶沥青质量的降低，因此建议储存时间不宜超过四小时，施工过程中要注意现场的施工组织协调，随时注意天气变化，尽量避免橡胶沥青存储时间过长。（6）工后清理。生产之后，橡胶沥青生产设备的管路以及拌和机管路中会残留部分橡胶沥青，由于橡胶沥青的粘度大，不及时清理会造成管路的堵塞，影响后续施工，因此应采用高温基质沥青对整个管路进行清洗。抑烟橡胶沥青质量控制参数见下表。双组分聚氨酯抑烟彳象胶沥青质量评价指标项目指标基质沥青70、90号180旋转黏度（Pas）L82.525针入度(0.1mm)4080软化点（）58弹性恢复（%）555延度(cm)10抑烟橡胶沥青生产工艺流程见下图。废胎胶粉双组分聚氨酯抑烟橡胶沥青生产流程经调试认为