深圳市格瑞实业发展有限公司——“透水沥青”
一、 成果名称:透水沥青道路用成品高黏度改性沥青
二、 完成单位:深圳市格瑞实业发展有限公司长期从事研制生产道路用改性沥青产品10余种。可广泛应用于钢板桥面、盘山公路、高速公路、机场道路、市政道路等道路铺设。十年来,共铺设透水沥青道路150万平方米,至今结构质量完好。本公司全程参与建设2010年住房和城乡建设部与深圳市政府共同创建的低影响开发(海绵城市)示范项目---光明新区透水沥青道路。为全国海绵城市透水沥青道路建设积累了可复制、可推广的成功经验。
本公司参与编写完成了广东省、深圳市低噪声透水沥青路面技术规程,并拥有三项专利。
三、成品高黏度改性沥青技术介绍:
3.1研发生产目的:针对我国长期以来铺设透水沥青道路出现的寿命短、骨料飞散、强度低等很不成功的现状,寻求研制出一种能够确保透水沥青路面高强度、高稳定性、高回弹性、长寿命、具有防堵塞自洁能力强、透水寿命长等高品质的透水沥青道路用成品高黏度改性沥青。
3.2原材料组成:成品高黏度改性沥青是由70号或90号优质基质沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、甲基丙烯酸、稳定剂、黏接剂、引发剂等多种原材料组成。
3.3生产工艺:成品高黏度改性沥青是经过专业生产设备,采取特殊的生产工艺,通过长时间充分的物理研磨和化学改性后生产的一种高粘度改性沥青。使添加剂分子均匀的包裹沥青分子,确保成品高黏度改性沥青的高品质、高性能。而采用高黏剂直接投入沥青拌合楼45秒生成的高黏沥青,无法使添加剂与沥青的充分融合,无法保证高黏沥青的质量,更无法保证透水沥青道路质量。
生产工艺流程图
3.5透水沥青路面结构形式:
3.5.1 透水沥青道路骨料之间是点接触,形
成有效空隙、无效空隙、半有效空隙,总空隙
为18%-25%。该结构形式,要求高黏度改性沥
青必须具有与传统普通沥青无法比拟的高强高弹、耐久、抗老化的特点。
3.5.2 透水沥青道路结构有:路面透水、半透型透水和全透型透水三种。
四、使用方法及防止路面空隙堵塞措施
4.1使用方法:
成品高粘度改性沥青可以长途运输,可以长时间储存,不会变质。使用时加热输送到沥青拌合楼,按照一定比例与骨料混合,生产出透水沥青道路用高粘度透水沥青混合料,按国家规范要求铺设透水沥青道路。传统沥青拌合站无需增加设备,无需增加摊铺和辗压设备。
4.2防止路面空隙堵塞的措施:
4.2.1为了防止路面空隙堵塞,在施工时,首先将路边的隐蔽工程、路缘石、绿化带等工程做完,最后铺设透水沥青路面,减少路面空隙堵塞;
4.2.2透水沥青道路品质的高低是由高黏沥青品质高低决定的。采用高回弹高品质的成品高黏沥青铺设是防止路面堵塞的关键。在车辆的反复辗压下,在路面空隙压扁、恢复的过程中,使路面内部的空隙像皮老虎一样,不断的自清洗,特别在雨天,更为有效,防止路面空隙堵塞。
4.2.3对于在透水沥青道路行驶的车辆,特别是泥头车等,要采取加盖防护措施,避免车内物品散落,污染、堵塞路面空隙。
4.2.4为了保持透水沥青道路的透水性能,有条件的应半年高压冲洗或负高压吸附,清洁空隙中污染物,延长路面透水寿命。
五、成品高黏度改性沥青的主要技术性能:
5.1根据住房和城乡建设部颁发的《透水沥青路面技术规程》(CJJ/T190-2012)指标要求。
本公司高黏沥青经国家道路及桥梁质量监督检验中心检测报告(摘要)
项目
|
单位
|
国家技术要求
|
本公司高黏沥青 检测结果 |
针入度100g,5s, 25℃
|
0.1mm |
≥40 |
49.0 |
软化点
|
℃ |
≥80 |
100.2 |
延度15℃
|
CM |
≥80 |
96.0 |
闪点
|
℃ |
≥260 |
280 |
60℃动力黏度
|
Pa.S |
≥20000 |
124597.3 |
黏韧性25℃
|
N.m |
≥20 |
100 |
韧性25℃
|
N.m |
≥15 |
53.8 |
弹性恢复10℃
|
% |
≥80 |
96 |
附件一、国家道路及桥梁质量监督检验中心对本公司生产的成品高黏度改性沥青的检测报告。
5.2成品高黏度改性沥青低温性能:
成品高粘度改性沥青低温性能指标是衡量成品高黏度改性沥青高品质的重要依据,是衡量能否在寒冷地区使用的极其关键指标。本公司生产的成品高粘度改性沥青低温性能指标,大大超过日本规范要求的低温指标。
本公司与日本的高黏度改性沥青低温性能指标对比表
项目 |
单位 |
日本技术指标 |
本公司高黏沥青 检测结果 |
-20℃弯曲抗拉韧度
|
KPa |
≥400 |
2380.5 |
-20℃弯曲抗拉模量
|
MPa |
≤100 |
22.6 |
附件二、-20℃低温性能检测报告
六、使用范围及应用条件:
6.1使用范围:钢板桥面、盘山公路、高速公路、市政道路等铺设。
6.2应用条件:不仅适用于温带地区,尤其适用于高寒地区、热带地区。
七、 成品高黏度改性沥青的突出优点:
7.1 本公司成品高粘度改性沥青性能与SMA改性沥青对比.
国家对本公司高粘沥青检测结果与SMA改性沥青(SBS I-D)比较表
项 目 |
SMA改性沥青(SBS I-D) 技术要求 |
国家对本公司 高粘沥青检测结果 |
|
针入度25℃,100g,5s,0.1mm Min |
≥40 |
49.0 |
|
延度5℃,5cm/min ,cm Min |
≥20 |
65.0(10℃) |
|
软化点TR&B(℃) Min |
≥60 |
100.2 |
|
闪点(℃) Min |
≥230 |
280 |
|
弹性恢复25℃,% Min |
≥75 |
96(10℃) |
|
韧粘性25℃(N•m) Min |
未作要求 |
100.8 |
|
韧性25℃(N•m) Min |
未作要求 |
53.8 |
|
动力粘度60℃(Pa•s) Min |
未作要求 |
123597.3 |
|
旋转薄膜加热试验(RTFOT) 残留物 (163℃,85min) |
质量变化(%) |
±1.0 |
-0.140 |
延度5℃,5cm/min,cm Min |
≥15 |
未检(5℃) |
|
针入度比(%) Min |
≥65 |
85.7 |
注:本表是根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)与国家对本公司高粘沥青检测报告制作。
从对比较表中,可以看出成品高粘度改性沥青具有高强度、高稳定性、高耐久性、高粘度、高回弹性、高抗老化性的突出优点。
7.2成品高黏度改性沥青与采用高黏剂制成高黏沥青的结构区别。
根据日本对成品高黏沥青放在高倍显微镜下观察,添加剂分子均匀的包裹基质沥青分子,对于骨料的握裹力均高于沥青分子对于骨料的握裹力,这就体现在它的高韧粘性100.8 N•m,高韧性53.8 N•m,60℃动力粘度124597.3 Pa•s。而采用高黏剂制成的高黏沥青(即直投式高黏沥青)对于骨料的握裹是大部分沥青分子与少部分高黏剂分子对骨料的握裹,由于沥青分子对于骨料的握裹力低于高黏剂分子对于骨料的握裹力,因此直投式高黏沥青握裹力下降,其结构不相同、性能不相同、质量不相同、寿命也不同。
7.3成品高黏度改性沥青与采用高黏剂制成的高黏沥青使用方法区别。
成品高黏度改性沥青是已经完成沥青与添加剂的混合,然后投入拌合楼与骨料混合,生产出透水沥青混合料。在拌合楼中只完成一个与骨料拌合的步骤。而采用高黏剂制成的高黏沥青,在拌合楼中要完成两个步骤,首先基质沥青要与高粘剂混合生成高粘沥青,然后再与骨料混合,并且在45秒钟内完成两个混合步骤,很难保证高黏沥青与骨料的全握裹,很难保证混合料的高质量。另外高粘剂昂贵,很难保证每车料的足量添加,也会严重影响道路质量。
7.4可以防止路面空隙堵塞。由于成品高黏度改性沥青具有高弹恢复性能,因此,在车辆的高压过后,被挤扁的空隙可以得到很快的恢复,确保长时间的透水性能。当经过的车辆以高压挤扁空隙又不断恢复的过程,就像皮老虎一样,空隙中的污染物被高压迅速排出,提高自清洁能力。特别是雨天,可使污染物随着雨水排除,提高防赌塞能力,这是其他传统改性沥青无法相比的。
7.5可以降低PM2.5污染,减少城市雾霾天气。SMA改性沥青对60℃动力粘度不作要求,抗磨耗能力很低,而成品高黏度改性沥青的60℃动力粘度在100000
Pa•s以上,因此抗磨耗能力强。大大减少车辆运行中轮胎与路面接触时产生的粉尘向空气中飞散,而且落入路面的灰尘,雨天可以通过空隙排出,减少对空气的污染,减少雾霾天气。
7.6成品高黏度改性沥青软化点很高,可以提高抗车辙能力,提高道路强度。SMA改性沥青的软化点是60℃,成品高黏度改性沥青是85℃以上,在通常温度下透水沥青道路不会软化,不会出现车辙,不会开裂,提高道路的使用寿命。
7.7成品高黏度改性沥青的低温性能好,可在寒冷地区铺设,在超低温下沥青路面不会粉碎,不会冻裂,确保寒冷地区沥青路面的长寿命。这是传统改性沥青无法相比的。
八、透水沥青路面的突出优点
8.1减少路面径流,控制海绵城市径流总量。吸纳和利用路面降雨,减少路面径流,是控制海绵城市径流总量达标的重要保证,透水沥青路面空隙率为18-25%,可就地消纳雨水。城市道路面积占城市总面积的25%左右,只有道路透水,才能达到城市70%就地消纳和利用雨水的刚性控制指标。
8.2低碳环保、节约原材料、减少二氧化碳的排放。透水沥青路面空隙率为18%~25%,在同等质量情况下,比传统沥青路面大20%以上,油石比和比重与传统SMA相比低得很多,因此,透水沥青路面可节约原材料20%以上。根据2014年统计,全国使用路面沥青混合料4.8亿吨,如果都采用透水沥青道路,可节省沥青混合料9600万吨,其中节省沥青480万吨。大大减少二氧化碳的排放。
8.3降低路面PM2.5污染,减少城市雾霾天气。透水沥青道路采用高韧高弹性能沥青,具有高抗磨耗性,大大减少行车产生的橡胶轮胎与沥青的微粒污染,路面的空隙又可将微粒吸收,下雨天时被冲洗,减少PM2.5污染,清新空气,减少城市雾霾天气。
8.4防止路面空隙堵塞,提高路面透水性能。由于透水沥青路面具有20%以上的空隙,并且能够在车辆的压碾后能够很快恢复原空隙形状,在恢复过程中,空隙中的灰尘被挤出,减少堵塞,特别是在雨天,车辆每辗压一次,空隙中的灰尘就清洗一次,使透水沥青道路一直保持自然清洗状态。
8.5降低路表和路面内部温度,缓解城市热岛效应,提高人居质量。因透水沥青路面为多空构造,因空隙中残留的水分蒸发等,大空隙能够迅速排出受到太阳辐射的热能,改善夏季道路表面温度的上升,降低路面内部温度,进而提高路面的高温稳定性和耐久性。传统沥青铺设夏季温度可能上升40-60度,而透水沥青铺设的路面,温度上升仅仅为25-35度。透水沥青路面也因此能够减缓城市的热岛效应,提高人居舒适度。
8.6降低路面噪声,减少噪声污染,提高市民福祉。降低车辆行驶时产生的道路交通噪音(吸收引擎等的机械噪音,抑制轮胎噪音等),减少噪音污染,提高人居环境质量。透水沥青路面有20%以上的空隙,可以吸收机械运转和轮胎与路面摩擦发出的噪音,减少噪音污染,改善环境。经华南理工大学、武汉理工大学对透水沥青道路的实际检测,透水沥青路面噪声:比SMA路面降低3db以上,比普通沥青路面降低4db以上,比水泥混凝土路面降低6db以上。
8.7提高车辆行驶安全性,减少行车事故。根据日本道路公团的统计,使用透水沥青铺设后, 高速公路每年交通事故从2981件减少为488件, 铺设透水沥青路面后,雨天事故发生率与普通路面晴天事故发生率相当,这相当于减少了统计路段80%的雨天交通事故。 提高雨天的防滑性,减少雨天车辆溅水、水雾现象,提高驾驶视线,减少雨天夜间灯光的路面反射、减少炫目。
8.8有利于市政道路的雨水收集和利用,节约用水;
8.9有利于城市的雨水排放,减少城市的洪涝灾害;
8.10透水沥青道路采用的高品质沥青可以延长道路的使用寿命;
8.11有利于补充城市的地下水,减少城市地质沉降灾害;
九、成品高黏度改性沥青使用要点:
高黏度改性沥青混合料采用成品高粘度改性沥青、粗集料、细集料、填料,必须符合《透水沥青路面技术规程》(CJJ/T190-2012)要求。按照技术规程要求的时间,温度进行加工,进行路面施工。
十、成品高黏度改性沥青已应用情况:
深圳市从2006年开始至今,已铺设透水沥青道路及路面抗磨耗层共计150万平米(含东莞市),使用成品高粘度改性沥青5000多吨。至今没有出现质量问题,没有出现离析、开裂、骨料分散现象,性能优良。受到用户好评。(用户反馈见附件三)
十一、典型案例介绍:
11.1 2010年,住房和城乡建设部(建城函【2011】234号)与深圳市政府共同创建的“全国低冲击开发雨水综合利用示范区--深圳市光明新区低影响开发雨水系统建设项目”中的门户区36号、38号透水沥青道路,共5.3公里,13.9万平米,共计使用成品高黏度改性沥青560吨。2011年,被评为深圳市优质工程。
图1,光明新区36号、38号透水沥青道路
11.2 2012年,深圳市万科总部透水沥青广场与道路(图2),共计2.5万平米,使用成品高粘度改性沥青120吨。
图2,深圳市万科总部透水沥青道路及广场
11.3 2015年,深圳市长安雪铁龙汽车性能测试透水沥青跑道(图3),共计15.7万平米,使用成品高粘度改性沥青750吨
图3,深圳市长安雪铁龙汽车性能测试透水沥青跑道
十二、获得的荣誉
12.1 2008年荣获深圳市建设局建筑新技术推广中心四新推广证书
12.2 2012年荣获深圳市人居环境委员会示范项目
12.3 2013年荣获深圳市优质工程奖
十三、效益分析(提纲):
13.1 透水沥青路面空隙大,密度低,节约材料。透水沥青混合料密度是1.9~2.0,SMA沥青混合料的密度是2.40~2.55,因此每吨透水沥青混合料可以节省原材料20%以上。根据2014年统计,全国使用路面沥青混合料4.8亿吨,如果都采用透水沥青道路,可节约沥青混合料9600万吨,其中高黏沥青480万吨。大大减少二氧化碳的排放。
13.2 降低路面行车噪声,控制噪声污染,提高土地利用价值。交通噪声会影响道路沿线的经济发展,受噪声影响严重的房地产、工厂、商厦等的经济效益和生产效益都有不同程度的下降,还直接影响到公路周围的土地价值。直接影响人居环境。
13.3提高行车安全,减少交通事故,减少警力和经济损失。据日本统计减少85%,减少伤亡,减少车辆损失,减少上路警力,减少财产损失。
13.4减少雾霾天气,提高环境质量。
13.5降低雨季城市洪涝灾害。
13.6增加道路蓄水功能,节约用水。
13.7增加补充地下水,减少城市沉降。
13.8铺设透水沥青道路是当前交通系统企业供给侧结构改革的重要措施,可以把高速公路和市政道路品质提高到国际先进水平,可以拉动数万亿的内需消费。
附件一、国家道路及桥梁质量监督检验中心对本公司生产的成品高黏度改性沥青的检测报告。
附件二、-20℃低温性能检测报告
附件三、政府部门使用透水沥青道路的反馈意见