1、环保型橡胶改性沥青技术研究与应用主 要 内 容公司简介6环保型橡胶沥青技术应用环保型橡胶沥青技术研究12效益分析3取得成果4结论与展望5一、环保型橡胶沥青技术研究研究背景1微纳橡胶2环保型高掺量橡胶沥青3环保型高粘弹橡胶复改沥青4橡胶改性乳化沥青5 研究背景据统计，2019年我国废旧轮胎产生量约为3.3亿条（约1500万吨），产生量居全球首位，且仍在以6-8%的速度持续增长。废旧轮胎属于工业有害固体废弃物，有“黑色污染”之称，其回收和处理技术是世界性的难题，长期以来处置废旧轮胎也一直是 环境保护的难题。一、环保型橡胶沥青技术研究斜交轮胎结构子午线轮胎结构轮胎由天然橡胶和合成橡胶、炭黑以及其他助
2、剂混炼而成，不同种类的轮胎的橡胶种 类组成以及比例差异较大，因此不同类型轮胎生产的橡胶粉也存在较大的差别。目前用于制造橡胶粉的主要为重载卡车轮胎。一、环保型橡胶沥青技术研究 研究背景 研究背景将废旧轮胎研磨成胶粉生产改性沥青，既能解决“黑色污染”，又能有效补充我 国橡胶资源的短缺，十分有利于环境保护和资源的综合利用。西北地区：大温差、强紫外、冻融和丰富的地理地貌，路面易开裂。一、环保型橡胶改性沥青技术研究橡胶粉改性沥青低温抗裂性能弹性恢复能力抗紫外老化能力橡胶沥青混合料优异的路用性能低噪音预防反射裂缝固废再利用优异的路用性能一、环保型橡胶改性沥青技术研究改性原理问题与挑战粘度大，加工难度大橡胶
3、沥青粘度大，使得橡胶沥青加工速率低、能耗高，易发生“堵管”等情况，不 利于橡胶沥青的工厂化生产。一、环保型橡胶改性沥青技术研究问题与挑战储存稳定性差高温下沥青的粘度较小，胶粉密度相对较大，导致原本均匀分散的胶粉发 生团聚而沉淀，产生离析现象。一、环保型橡胶改性沥青技术研究问题与挑战性能衰减快一、环保型橡胶改性沥青技术研究 问题与挑战 异味重，有害气体排放量大沥青烟气中含有苯并芘、苯并蒽、咔唑等多种多环芳烃类物质，还有苯类、小分子烃类、挥发性酚等废气成分，异味重，扩散范围远。世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，从事沥青职业暴露于氧化沥青及其在盖屋顶过程中的排放废气在2A类致
4、癌物清单中，公路行业暴露于直馏沥青及其排放物、暴露于硬沥青及其 排放物在2B类致癌物清单中。一、环保型橡胶改性沥青技术研究 问题与挑战 施工和易性差由于橡胶改性沥青高温粘度大，沥青混合料流动性差，易离析、压实困难，施工质 量难以控制一、环保型橡胶改性沥青技术研究 微纳橡胶通过采用橡胶的绿色解交联技术，主动调控微量氧气进行化学断链实现绿色解交联（200，500 Kwh/t），解交联后稳定性优良，自身再交联状况大幅降低，能 实现微纳分散，溶解于沥青中，作为沥青胶体的“第五组分”。一、环保型橡胶改性沥青技术研究微纳橡胶生产工艺微纳橡胶再采用螺杆连续合金技术生产，既保留了动态脱硫罐“生产质量稳定”的
5、优点，又解决了“二次污染、高能耗和安全隐患”等问题。一、环保型橡胶改性沥青技术研究微纳橡胶的物理、化学技术要求一、环保型橡胶改性沥青技术研究试验项目单位技术要求试验方法相对密度1.101.30JT/T797含水率%1.0GB/T19208橡胶烃含量%42GB/T14837门尼粘度40GB/T14837炭黑含量%24GB/T14837灰分%8GB/T14837丙酮抽出物%30GB/T3516微纳橡胶技术要求一、环保型橡胶改性沥青技术研究环保型高掺量橡胶（30%）沥青环保型橡胶改性沥青采用微纳橡胶低温环保化生产工艺（180），有毒有害气体的排 放量降低约85%，生产过程分一次研磨、二次研磨、发育三
6、个阶段。一、环保型橡胶改性沥青技术研究 环保型高掺量橡胶改性沥青 常规指标-施工粘度环保型高掺量橡胶改性沥青常规指标一、环保型橡胶改性沥青技术研究项目单位SBS改性沥青I-D（4.5%SBS）硫化胶粉改性沥青（18%）环保型高掺量橡胶改性 沥青（30%）针入度（25，5s，100g）0.1mm55.058.055.0延度（5，5cm/min）cm27.010.814.0软化点88.061.0905弹性恢复%89.080.079.0180布氏粘度Pa.s0.42.492.33弗拉斯脆点-20-25-29环保型高掺量橡胶改性沥青常规指标 不同改性沥青指标对比一、环保型橡胶改性沥青技术研究一、环保型
7、橡胶改性沥青技术研究环保型高掺量橡胶改性沥青拉拔强度和剪切强度测试一、环保型橡胶改性沥青技术研究环保型高掺量橡胶改性沥青冲击韧性测试冲击韧性/（J/m2）测试温度基质沥青6%SBS改性沥青环保型高掺量橡胶改性沥青15%25%30%35%40%-10399772101416833538387760025707148823077777-20945-一、环保型橡胶改性沥青技术研究环保型高粘弹橡胶复合改性沥青环保型高粘弹橡胶复合改性沥青采用微纳橡胶与SBS复合改性，生产过程分一次研 磨、二次研磨、发育三个阶段。一、环保型橡胶改性沥青技术研究项目单位SBS改性沥青I-D（4.5%SBS）环保型高粘弹橡胶
8、复合改性沥青（3%SBS+15%微纳橡胶）针入度（25，5s，100g）0.1mm5559延度（5，5cm/min）cm2735软化点889025弹性恢复%8992弗拉斯脆点-20.0-26.5RTFOT试验弗拉斯脆点-20.0-23.0延度5cm182325弹性恢复%808660动力粘度Pa.s900080800布什粘度135Pa.s1.799.61180Pa.s0.421.213PG分级76-2282-28环保型高粘弹橡胶复合改性沥青常规指标对比一、环保型橡胶改性沥青技术研究 环保型高粘弹橡胶复合改性沥青 储存稳定性将橡胶改性沥青(20%胶粉)、SBS-胶粉复合改性沥青(2.5%SBS+1
9、8%胶粉)及环保型高粘弹橡胶复合改性沥青(2.5%SBS+23%微纳橡胶)放入170烘箱储存，测试不同时间性能。一、环保型橡胶改性沥青技术研究环保型高粘弹橡胶复合改性沥青储存稳定性一、环保型橡胶改性沥青技术研究环保型高粘弹橡胶复合改性沥青储存稳定性离析现象是指混合物料中某一类分子由 于物性相同而发生集聚,进而引起物料的相互 分离的现象。橡胶改性乳化沥青橡胶改性乳化沥青采用乳化专用胶粒，采用脱硫程度较高的微纳橡胶，其门尼值小 于20。一、环保型橡胶改性沥青技术研究橡胶改性乳化沥青制备工艺采用先改性，后乳化的工艺，即先制备橡胶改性沥青，再将橡胶改性沥青进行乳化，得 到橡胶改性乳化沥青。一、环保型橡
10、胶改性沥青技术研究橡胶改性乳化沥青橡胶改性沥青指标采用15%（内掺）乳化专用胶粒，经剪切分散，得到橡胶改性沥青。一、环保型橡胶改性沥青技术研究序号项目单位测试值1180旋转粘度Pa.s0.52软化点6735延度cm9.1425针入度0.1mm77.8一、环保型橡胶改性沥青技术研究橡胶改性乳化沥青橡胶改性乳化沥青指标序号项目单位SBR改性乳化沥青 橡胶改性乳化沥青1固含量%60.859.32135旋转粘度Pa.s7.69.73软化点62.670.545延度cm35.09.4525针入度0.1mm70.046.565d储存稳定性1.30.6二、环保型橡胶改性沥青技术应用环保型高掺量橡胶改性沥青兰州
11、新区市政道路概况兰州新区市政道路工程，城市主干路设计双向8车道，道路宽度为80m，设计车速 为60km/h。4cmAC-13C细粒式橡胶改性沥青砼6cmAC-20C中粒式橡胶改性沥青砼8cmAC-25C粗粒式橡胶改性沥青砼19cm厚5%水泥稳定碎石19cm厚3.5%水泥稳定碎石20cm厚水泥石灰砂砾土 环保型高掺量橡胶改性沥青 兰州新区市政道路(AC-13)施工三、环保型橡胶改性沥青技术应用环保型高掺量橡胶改性沥青兰州新区市政道路(AC-13)检测二、环保型橡胶改性沥青技术应用名称油石比(%)空隙率(%)稳定度(kN)残留稳定度（）冻融劈裂强度 比(%)劈裂强度(MPa)动稳定度（次/mm）S
12、BS改性沥青4.84.514.385.283.51.26764环保型高掺量橡胶改性沥青5.24.812.193.995.71.511200技术要求3-51580753000二、环保型橡胶改性沥青技术应用 环保型高掺量橡胶改性沥青 酒嘉绕城高速概况首条全厚式橡胶路面试验路酒泉至嘉峪关绕城高速公路工程，双向四车道高速公路标准建设，设计速度100公里/小时，路基宽度26米，行车道宽43.75米。4cm SMA-13高性能改性沥青混凝土8cm ATB-25高性能改性沥青混凝土热熔改性沥青碎石封层36cm4.5%水泥稳定碎石18cm3.5%水泥稳定碎石 环保型高掺量橡胶改性沥青 酒嘉绕城高速下面层（AT
13、B-25）施工二、环保型橡胶改性沥青技术应用二、环保型橡胶改性沥青技术应用环保型高掺量橡胶改性沥青酒嘉绕城高速下面层（ATB-25）检测二、环保型橡胶改性沥青技术应用名称油石比(%)空隙率(%)稳定度(kN)残留稳定度（）冻融劈裂强度 比(%)劈裂强度(MPa)动稳定度（次/mm）SBS改性沥青3.84.024.385.276.51.44313环保型高掺量橡胶改性沥青3.84.732.788.282.31.69106技术要求3-61580753000二、环保型橡胶改性沥青技术应用环保型高粘弹橡胶复合改性沥青陇漳高速概况陇漳高速公路工程，双向四车道高速公路标准建设，设计速度80公里/小时,整体式
14、路 基宽度24.5米，分离式路基宽度12.25米。4cm SUP-13高性能改性沥青混凝土8cm ATB-25高性能改性沥青混凝土热熔改性沥青碎石封层36cm4.5%水泥稳定碎石18cm3.5%水泥稳定碎石 环保型高粘弹橡胶复合改性沥青 陇漳高速上面层（SUP-13）施工二、环保型橡胶改性沥青技术应用环保型高粘弹橡胶复合改性沥青陇漳高速上面层（SUP-13）检测二、环保型橡胶改性沥青技术应用名称油石比(%)空隙率(%)稳定度(kN)残留稳定度（）冻融劈裂强度 比(%)劈裂强度(MPa)动稳定度（次/mm）SBS改性沥青5.24.012.586.285.21.63697环保型高粘弹橡胶改性沥青5
15、.23.912.891.892.31.89860技术要求3-5885803000二、环保型橡胶改性沥青技术应用环保型高粘弹橡胶复合改性沥青酒嘉绕城高速概况酒泉至嘉峪关绕城高速公路工程，双向四车道高速公路标准建设，设计速度100公里/小 时，路基宽度26米，行车道宽43.75米。4cm SMA-13高性能改性沥青混凝土8cm ATB-25高性能改性沥青混凝土热熔改性沥青碎石封层36cm4.5%水泥稳定碎石18cm3.5%水泥稳定碎石二、环保型橡胶改性沥青技术应用 环保型高粘弹橡胶复合改性沥青 酒嘉绕城高速上面层(SMA-13)施工二、环保型橡胶改性沥青技术应用环保型高粘弹橡胶复合改性沥青酒嘉绕城
16、高速上面层(SMA-13)检测名称油石比(%)空隙率(%)稳定度(kN)残留稳定度（）冻融劈裂强度 比(%)劈裂强度(MPa)动稳定度（次/mm）SBS改性沥青5.9+纤维4.010.286.381.61.44515环保型高粘弹橡胶改性沥青5.93.912.192.688.11.511454技术要求3-4.5685804000三、效益分析效益分析环保效益据统计，2019年我国废旧轮胎产生量约为3.3亿条，产生量居全球首位，且仍 在以每年6-8%的速度持续增长。这些废旧轮胎除了橡胶沥青及相关行业使用外，仍有近40%的轮胎未被使用，废旧轮胎不仅占据了大量的场地，还会污染土壤 和地下水，若不及早处理
17、将影响环境和人体健康。将废旧轮胎粉作为沥青的改性 材料，不仅可以循环利用，也避免了焚烧处理产生的二次污染，是唯一可三、效益分析效益分析经济效益-油石比不变、施工温度低、混合料级配不变据测算生产1t橡胶粉可消耗废旧轮胎26条，以15%以上微纳橡胶掺量替代沥青计算，每生产万吨环保型超 高掺量橡胶改性沥青可消耗废旧轮胎约4万条，节约沥青1700t，这不仅提高了废旧资源循环利用率，还实现了 节能环保。1.使沥青路面全寿命周期费用降低20%左右；2.减少能耗20%以上；3.碳排放减少10%以上；4.每生产万吨超高掺量橡胶改性沥青可消耗废旧轮胎约4万条，节约沥青1700t5.减少施工过程中的有害气体排放。
18、项目名称材料来源加工性能使用性能改性普适性耐老化成本（元/吨）SBS石油良PG76-22选择性差15000微纳橡胶废橡塑基良PG82-28普适良4000三、效益分析效益分析社会效益SBS成本高昂，并且大量消耗石油资源；废旧橡胶废旧轮胎铺筑沥青路面，不仅可节约大量石油 资源，也是解决我国固体废弃物“黑色污染”的重要举措，并且其可有效增强路面的整体性能，减少 沥青路面早期破坏，尤其是提高西北地区沥青路面的抗开裂能力，延长沥青路面使用寿命、延缓养护 周期，减少工程养护投入，为耐久型长寿命路面建设提供技术支撑，具有显著的社会意义。LCA全寿命周期分析沥青路面建设排放体系三、效益分析 碳排放分析减少50
19、%以上的碳排放。替代石油原料、降低油石比、延长路面寿命等角度评估高掺量 橡胶沥青路面的减碳效果，与传统的SBS改性沥青相比，一个寿命周期内橡胶沥青路面可 节约能量约3.5cm厚的煤炭铺设在该路面上。三、效益分析 碳排放分析四、取得成果取得成果申报“一种超韧沥青的制备及其表征方法”和“一种再生胶改性环氧沥青材料及其制备方法”2项发明专利；成功申请“一种SBS改性沥青原料分类智能存 储 装置”、“一种SBS改性沥青生产系统”、“一种乳化沥青出磨换热装置”等 3项实用新型专利；已发表SCI论文2篇、EI论文2篇、中文核心期刊论文3篇、省级期刊论文5篇；“环保型高掺量橡胶复合改性沥青”科研项目纳入甘肃
20、省交通运输厅2022年五、结论与展望结论环保型橡胶改性沥青技术采用微纳橡胶（采用螺杆连续多阶绿色脱硫技术 制备）低温环保化生产工艺，有毒有害气体的排放量降低约85%，其具有 粘度低、对环境污染小；储存稳定性好、粘结强度高、成本低及施工和易性好等优势；既显著提高了道路质量，又能消耗大量废轮胎，缓解“黑色污染”，实现 了废旧轮胎的高值化、规模化、环保化、功能化利用，具有显著的经济、环保及社会效益。五、结论与展望 展望环保化橡胶改性沥青技术克服了传统橡胶沥青生产能耗较高、存在环境 污染、加工和施工难度大、贮存不稳定等缺陷，既能够消耗大量废旧轮胎，缓解“黑色污染”，响应国家“节能减排”的号召，又能够极大提高道 路的安全性、舒适性及使用寿命，产生巨大的经济及社会效益，并在废物 利用、环境保护及延长道路使用寿命等方面形成共赢，具有减薄路面、替 代沥青和铺筑长寿命全厚式橡胶路面广阔的应用前景。
