SBS与AR对比报告.docx
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SBS与AR对比报告
橡胶沥青和SBS的对比分析
一、发展过程
从最初的普通沥青发展到后来的改性沥青，现在已经有多种改性沥青面世，但其中应用最为广泛还是SBS改性沥青，经过十余年的发展目前SBS的使用量价值约在400亿左右,占市场95%份额。
正因为如此SBS的技术趋于成熟，市场趋于完全竞争状态SBS改性沥青的经营利润空间极低，所以目前SBS改性沥青的竞争只能以量取胜，许多企业都在极积寻求新的替代产品。
橡胶沥青起源于上世60年代,在美国的亚利桑那州、加州、德州、佛州都地区，橡胶沥青已经成为最常用的道路材料。
经过近50年的发展应用证明，把橡胶沥青应用于道路工程中，可以在提高道路各种使用性能的同时大大降低建造成本与养护费用，降低行车噪音提高居民生活质量。
而且橡胶沥青生产可环保利用废旧轮胎，符合国家提倡的“建立节约型社会”、“发展循环经济”等政策。
橡胶沥青在道路工程中的应用得到了各级政府的大力支持，受到了愈来愈多项目业主的欢迎。
在亚洲日本与韩国率先应用，我国早在上世纪80年代也在实验室里进行相关的实验。
2003年才开始向国外学习与引进生产设备，全国第一条橡胶沥青试验路于2004年10月份在北京开铺，从此拉开了橡胶沥青在中国的应用序幕。
二、所用材料
1、SBS—普通沥青（70#）（95%）、SBS改性剂（5%）
近几年年使用改性沥青达120万吨，消耗SBS聚合物约6万吨，为生产SBS聚合物一年消耗石油约20万吨。
2、AR—普通沥青（70#）、橡胶粉改性剂（外掺22%）
道路交通事业的发展，汽车保有量增加。
据中国汽车工业学会有关专家预测，到2010年我国汽车保有量将达到7000万辆。
预计2010年将达到2亿条，约合518万吨。
大量的废轮胎堆积造成环境污染。
三、改性原理
1、SBS改性沥青
SBS在剪切作用下，于基质沥青内部形成一个加劲网络，通过网络约束来达到改变沥青粘温性的效果，基本不改变基质沥青的性质。
所以，在网络约束（固体物为分散相）较少起作用的情况下（如低温开裂），基质沥青的性能是决定性的作用。
2、橡胶沥青
橡胶沥青是轮胎橡胶粉在充分拌合的高温条件下（180℃以上）与沥青熔胀反应得到的改性沥青胶结材料。
橡胶沥青中橡胶粉掺量通常很大，熔胀后橡胶粉体积达到胶结料的30—40%，橡胶粉颗粒通过凝胶膜连接，形成一个粘度很大的半固态连续相的体系。
橡胶沥青性质的变化是体系结构变化和基质沥青品质变化双重作用的结果。
轮胎胶路用力学性能优异：
路面受力来自轮胎胎面的传递，轮胎橡胶受力状态远比路面材料严酷和复杂；轮胎胶耐疲劳能力优异：
轮胎橡胶设计目标是要承受持续的拉压动态作用，而且不像路面材料那样允许考虑荷载间隙时间；轮胎胶耐气候性优异：
轮胎不是固定设施，材料设计时必须考虑道路的各种极端气候条件。
轮胎胶与沥青亲和力：
沥青与橡胶同根同源，轮胎胶主要成分与沥青一样来自石油。
技术标准：
四、性能比较：
（一）橡胶沥青性能特点介绍
橡胶沥青（AR）拥有较强的高温稳定性、低温抗裂性、以及抗老化、抗疲劳、抗水损坏的特性。
所以把橡胶沥青设计应用于道路方案中，可以充分体现以下特性与优点：
①抗反射裂缝。
在铣刨、填缝、整治、调平后的旧路面上铺装橡胶沥青应力吸收层（SAMI）是国际公认的抗反射裂缝最有效的解决方案，因为橡胶沥青利用较强的粘性，可有效解决加铺层与水泥路面的粘接问题，同时高用量的橡胶沥青与单一粒径的碎石强力粘结，形成约1cm厚弹性良好的防裂层（如下图），原路面的各种裂缝将难以穿透该橡胶沥青应力吸收层向上传播。
（橡胶沥青应力吸收层SAMI示意图）
②抗水损坏。
橡胶沥青应力吸收层，也是一个良好的防水层，首先，该层橡胶沥青用量较大（2.2kg/m²），在原路面上形成约3mm厚的沥青膜，完全可以防止雨水的向下渗透，对下面层起到保护作用。
其次，在上面摊铺沥青混合料面层时，橡胶沥青应力吸收层顶部的橡胶沥青会二次熔化，经路面压实后会充分填充面层混合料底部的缝隙，可解决防止水渗透问题，从而排除层间存水的可能。
③抗低温脆裂。
由于橡胶本身的可塑性和延展性，使得橡胶沥青低温延度增大，橡胶沥青路面抗低温脆裂能力大大增强。
④抗高温车辙。
橡胶沥青本身拥有较强的高温稳定性和粘性，所以用于路面结构中的橡胶沥青胶结料具有高粘性与不易流动性。
另外碎石外层所裹附的橡胶沥青胶结料中含有大颗粒的橡胶粉，可产生较大的磨阻力，也使碎石不易滑动，可减少车辙形成，同时保证结构能力。
橡胶沥青路面使用性能（美国亚利桑那运输部2002年测试）
⑤是城市道路降低噪音的新材料，与普通沥青相比，可降低行车噪音3-6分贝。
提高人居舒适环境，橡胶沥青道路是国际公认的噪音最小的道路。
因为橡胶沥青掺有18%以上的轮胎橡胶粉，这些胶粉均匀的分布在橡胶沥青中，当行驶中的汽车轮胎与路面接触时，同时也接触到大量的橡胶粉，橡胶粉具有弹性，并与轮胎属同种材料，所以与轮胎接触时相对不会产生较大噪音，也就降低了行车噪音。
位置
前 （db）
后 （db）
降低（db）
路肩（15米）
79.8
72.6
7.2
噪声墙 （30米）
76.6
67.1
9.5
居民点（120米）
51.7
45.6
6.1
⑥粘结作用因为橡胶沥青拥有超强的粘性，所以它可以非常劳固的吸附粘结在水稳层或旧水泥路面上，从而起到与路面的粘结作用。
从右边工程实例的钻心拉拨实验图中可以看出，橡胶沥青应力吸收层完全可以解决路面的粘结问题。
（注：
从图中可以看出橡胶沥青应力吸收层与水泥路面的粘结力度完全超过了沥青混合料。
）
⑦提高行车安全。
路面摩擦力增大，刹车阻力增大，提高了行车安全，尤其是在雪水路面上效果更加显著。
⑧降低建造成本、缩短建设工期。
橡胶沥青砼罩面设计正常为5cm厚，因此一般情况下不用处理路沿石，这就降低了建设成本，缩短了建设工期。
（二）橡胶沥青和SBS改性沥青性能比较
1、耐高温车辙比较
过大车辙，是我国当前高等级道路最常见的早期损坏类型。
一方面由于全球性的气候异常，我国大部分地区的高温季节都有延长和加剧的趋势；另一方面，我国公路货运超载超限形势严峻。
国内外的研究均一致表明，橡胶粉对于沥青的高温性能的改性效果是非常明显的。
在采用的掺量（18%）下，橡胶沥青的高温分级比基质沥青提高两级到三级，其提高幅度完全不输于当前最常用的SBS改性沥青。
2、低温性能比较
在我国的东北地区和西北地区，冬季的极端最低温度可达-40℃，在大风降温季节大量产生的温度收缩裂缝一直是这些地区的主要病害类型。
实践证明，单纯的采用高标号的沥青解决不了问题，反而还会增加夏季高温季节车辙的危险，而即使采用室内低温检测效果较好的SBS改性沥青，在很多地区表现出来的效果也仅仅是将裂缝产生的时间向后推移了一些时间。
橡胶粉来自轮胎，其设计低温性能要显著优于SBS改性剂，另一方面，橡胶粉的添加剂量都是SBS改性剂的4倍以上。
沥青室内试验和模拟低温条件的混合料低温拉裂试验都显示了橡胶沥青在低温性能方面的优势。
此外，橡胶沥青和混合料在低温状态的模量都显著低于包括SBS改性沥青在内的其他沥青，这一特性被很多寒冷国家和地区用于建设冬季自动除冰道路。
3、抗水损坏性能比较
水损坏造成的大面积坑洞，也是高等级路面最常见的早期损坏类型之一。
残留稳定度和冻融劈裂强度比，作为相对意义的无量纲值，被用来在评价混合料的水稳定性。
由上图试验结果可以看出，橡胶沥青混合料与SBS、基质沥青相比，冻融劈裂强度的比值TSR和残留稳定度却明显提高。
而浸水APA车辙深度比的结果来看，橡胶沥青的混合料的抗水害能力比其基质沥青有明显的增强，甚至优于SBS改性沥青。
4、抗老化性能比较
老化的物理因素有热、光、电、高能辐射、和机械应力作用；化学因素有：
氧、臭氧和其他化学介质（水、酸、碱、盐雾等）；还有生物因素等。
在我国南方地区，高温状态下的氧化是路面老化的主要因素。
而在高海拔地区，比如广阔的西部地区，光致老化就已经成为了不可忽视的因素。
在橡胶制作轮胎的配方中，曾加入了大量的防老化剂，包括抗氧剂（主抗氧化剂的作用就是要抑制甚至终止游离基形成和积累过程。
还有辅助防老剂专门用于破坏氢过氧化物）、热稳定剂、变价金属抑制剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂等。
这些抗老化剂，加上对光屏蔽非常有效的碳黑填充剂，在橡胶沥青的混炼过程中会大量释放到沥青中，从而极大改善沥青混合料的抗老化性能。
5、“白＋黑”罩面抗反射裂缝：
毫无疑问，水泥路面的大面积翻修是我国路面工程越来越紧迫的一项难题，如果按照破碎重建的方案，不仅工程量和耗资巨大，大量的建筑垃圾难以安置，漫长的建设周期将带来难以忍受的交通痛苦。
在这样的情况下，工程质量自然是难以保障的。
因此，“白＋黑”罩面必将成为老水泥路面改造的首选方案，它可以以最小的时间和资金代价，在最大限度利用旧路面的结构能力的情况下完成水泥混凝土路面的性能全面升级。
但是“白＋黑”方案有两个难点，就是水泥路面众多裂缝的反射问题，以及沥青面层和水泥板的粘接问题。
解决不了这两个问题，“白＋黑”方案就无法成功。
实践证明，单纯的依靠增加路面厚度和采用SBS改性沥青常常也是不能奏效的。
“白＋黑”方案是一系列的针对以上两大难点的技术组合，其核心围绕橡胶粉优异的抗疲劳性能和粘性。
包括：
裂缝处理方案、粘接层方案、针对当地情况的面层方案。
其目标是提供最低全寿命成本的“白＋黑”方案。
五、橡胶沥青方案和SBS方案比较：
●传统SBS方案
普通沥青＋SBS改性沥青：
“6cm＋4cm”
传统SBS方案
● AR方案（橡胶沥青超薄方案）
橡胶沥青应力吸收层＋橡胶沥青：
“1cm＋4cm”
六、橡胶沥青方案与SBS改性沥青方案的经济成本比较
1、等效厚度比较（经过试验证明）
美国设计规范：
1cm橡胶沥青应力吸收层的防反射裂缝能力相当于5cm普通重交沥青混合料。
②1cm橡胶沥青混合料等于2cm普通沥青混合料的抗反射裂缝能力。
橡胶沥青方案与SBS改性沥青方案的实际与等效厚度比较如下表：
方案等效厚度比较
方案
实际厚度cm
等效厚度cm
SBS方案
4cmSBS+6cm普通沥青
10
10
建议方案
4cmAR间断级配+1cmAR应力吸收层
5
13
注：
AR表示橡胶沥青
从上表可看出，在取得同样使用寿命等效厚度时，建议橡胶沥青方案的实际厚度只有SBS方案厚度的1/2，由止可知，建议方案会省下大量的建造成本与缩短施工时间。
2、节效对比
方案
厚度对比（cm）
用料对比 （吨/㎡）
施工时间对比（公里／26m）
4.0AR+1.0SAMI
5
0.10
1.5
4.0SBS+6.0AC
10
0.23
3
对比结果
降低5cm
减少57%
缩短50%
3、建造成本比较
建议橡胶沥青方案和原设计方案的造价比较（参考）
路面结构类型
单价，元.cm/㎡（人民币）
造价合计（元）
橡胶沥青方案
4cm橡胶沥青面层
18.5
99
1cm橡胶沥青应力吸收层
25
SBS方案
4cmSBS路面层
16
130
6cm普通沥青下面层
11
以长5km，宽21m计算：
橡胶沥青方案总造价为5000x21x99=10395000元
原设计方案之总造价为5000x21x130=13650000元
橡胶沥青方案可节省3255000元,约24%。
备注：
以上参考价格以成都地区2008年6月份价格为准，不同地区市场价格存在相应的差异。
七、社会影响
在十七大报告中强调要完善有利于节约能源资源和保护生态环境的法律和政策，加快形成可持续发展体制机制。
落实节能减排工作责任制。
开发和推广节约
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