橡膠瀝青混合料技術性能研究與發展

摘要：橡膠瀝青作為一種新型道路建筑材料，在高低溫性能、疲勞性能及降嗓環保等方面表現出巨大的優點，不僅提高了瀝青路面的使用性能，而且還緩解了廢舊輪胎帶來的環境壓力，具有良好的發展前景。主要介紹了橡膠瀝青的改性性能、應用于橡膠瀝青混凝土及橡膠青碎石中對路面性能的改善以及在我省的適應性與發展。

關鍵詞：橡膠瀝青；混凝土；結料；橡膠粉；結層；瀝青碎石

1 概述

當前我國經濟社會發展已進入新階段，節約資源與保護環境已引起廣泛重視，加快建設資源節約型、環境友好型社會成為國家可持續發展的基本戰略之一。廢舊輪胎是一種難以降解的高分子化工材料，埋在地下數百年也不會分解，污染地下水資源。無害化、資源化地充分利用這些廢輪胎將對我國經濟的可持續發展、緩解環境和橡膠資源匾乏帶來的壓力起到積極的作用。將廢輪胎加工成橡膠粉是世界上公認的廢輪胎橡膠無害化、資源化的處理方法，其中將廢輪胎橡膠粉用于瀝青混凝土路面是廢輪胎資源化、無害化利用的主要途徑之一。

橡膠瀝青技術以其環保、降噪和節約資源的特點，目前在我國廣東、江蘇、四川、上海、北京、遼寧、河北、天津等多個省市得到了全面的推廣應用，市場發展前景十分廣闊。隨著中國經濟的高速發展，帶來了大量的廢舊輪胎，對社會環境造成了嚴重的污染，橡膠瀝青的推廣應用可以為這些黑色污染提供一條永續性的環保解決方案。

2 橡膠瀝青

橡膠瀝青主要是輪胎橡膠粉粒在拌和的條件下(180℃以上)與基質瀝青充分熔脹反應得到的改性瀝青膠結材料。橡膠粉發生裂解，吸收基質瀝青中輕質組分，一方面直接改善基質瀝青，另一方面達到橡膠與瀝青充分復合的效果。橡膠瀝青中橡膠粉的含量在18%以上，熔脹后，橡膠顆粒的體積比重在30% ~40%左右。橡膠粉和瀝青的化學成分不完全相同，且都具有較強的惰性，橡膠粉與瀝青拌和主要是熔脹反應，它既不僅僅是簡單的物理填充，也不完全會發生化學反應，而是處于兩者共存的一種狀態，其產物是橡膠粉和瀝青的共混體系，對瀝青的物理性能和化學性能都有所改善。橡膠粉的性質、瀝青的性質、兩者之間的共混方式都可能影響到橡膠瀝青的性能。但是由于橡膠粉與瀝青之間的相互作用十分復雜，至今仍有很多專家對此進行專門研究。

橡膠瀝青的加工質量是影響其工程質量的重要因素，必須建立起有效的質量保證體系。橡膠瀝青生產工藝必須具備三個核心環節:首先是把基質瀝青通過快速升溫系統升溫到180℃(20s內從160℃提升到180℃);二是橡膠粉與升溫后的基質瀝青經過準確的配比，同時送入到高速剪切攪拌系統;三是把經過高速剪切預拌的橡膠瀝青輸送到熔脹反應系統進行充分熔脹反應。

橡膠瀝青的技術性能與生產工藝、膠粉類型、基質瀝青類型、膠粉摻量等關系密切，不同生產工藝、不同膠粉劑量、不同基質瀝青等會影響橡膠瀝青的性能。室內試驗結果表明:

2.1 加入橡膠粉以后，對瀝青起到了良好的改性效果，瀝青的粘度上升，軟化點提高，膠粉改性后的瀝青相關指標滿足PG82-28的性能要求，瀝青的高低溫性能都得到了明顯改善;從老化后疲勞開裂因子G*sindelta;來看，橡膠瀝青具有較好的抗老化性能和抗疲勞性能。

2.2 橡膠粉摻量是影響橡膠瀝青技術性能的主要參數之一，隨著橡膠粉摻量增加，橡膠瀝青的高溫性能、低溫性能、抗老化性能等都有明顯增加。但同時隨著橡膠粉摻量的增加，橡膠瀝青在施工溫度下的粘度會隨之升高，瀝青的泵送、拌和、攤鋪等難度均相應增加，試驗表明，橡膠瀝青的膠粉摻量以18%左右比較合適。

2.3 拌和溫度是橡膠瀝青的重要施工控制條件，直接影響橡膠粉與瀝青熔融的速度和程度，隨著拌和溫度的升高，橡膠瀝青的抗車轍因子逐漸降低，抗疲勞因子逐漸升高，較高的拌和溫度對于橡膠瀝青的高溫性能和抗疲勞性能均不利，一般建議控制在180~190℃左右。

2.4 70號瀝青、90號瀝青摻加橡膠粉改性后試驗結果表明，從高溫性能指標來看， 90號瀝青的改性效果不如70號瀝青;但若采用不同劑量的橡膠粉以達到相同的粘度，則90號瀝青的改性效果要好于70號瀝青。

總的來說，摻加橡膠粉后瀝青膠結料的高溫、低溫、抗疲勞、抗老化性能均有顯著的提高，同時，瀝青膠結料的高溫粘度和低溫粘度均有不同程度的增加，其中以高溫粘度增加更為明顯。

3 橡膠瀝青混凝土

橡膠瀝青混凝土是以橡膠瀝青為膠結料的瀝青混凝土。橡膠瀝青混凝土除具有普通瀝青混凝土的優點外，還具有普通瀝青混凝土無法比擬的優勢:優良的高低溫性能，抗車轍能力強，抗老化性、抗氧化性能、耐久性好以及低噪音等;另外橡膠瀝青混凝土解決了普通瀝青路面容易滲水，損毀路基這一難題;在延緩反射裂縫、減薄瀝青路面厚度，抵抗重交通和不良氣候方面都有明顯的優勢。

我國主要采用馬歇爾試驗方法進行橡膠瀝青混凝土配合比設計，橡膠瀝青混凝土作為磨耗層時，一般采用開級配或斷級配的混合料設計方法，由于橡膠瀝青混凝土的油石比較高，為了使其具有良好的高溫穩定性，礦料在斷級配基礎上形成良好的骨架結構十分重要。通過室內試驗和國內橡膠瀝青的使用經驗，橡膠瀝青混合料采用骨架型斷級配好于普通密級配的瀝青混合料，穩定度和車轍試驗動穩定度有所提高，因此建議橡膠瀝青混合料中4. 75mm篩孔通過率控制在30%左右。通過室內試驗得出，橡膠瀝青混合料油石比一般要超過6. 0%，一般為6.1% ~6. 5%，馬歇爾穩定度一般超過8. 0kN，飽和度為70% ~80%。我省于2008年9月在省公路管理局的協調下，在濱海公路丹東段K60+000~K70+000鋪筑10km橡膠瀝青混凝土試驗路。各種原材料配比及礦料級配見表1及表2。通過一年多的跟蹤觀察，該試驗路未出現裂縫、車轍等病害現象，車輛通過時平穩舒適，產生的噪音較小，原因是加入橡膠粉后的瀝青路面加大了與輪胎的摩擦力，提高了行車的舒適性和安全性。

4 橡膠瀝青碎石

橡膠瀝青碎石是以橡膠瀝青為結合料，采用單粒級石料，使用層鋪法工藝，形成的路面結構層。這一結構層以最簡單的施工方法，最大限度地發揮了橡膠瀝青和石料的特點，解決了其他結構層不能解決的路用問題。根據橡膠瀝青碎石在路面結構的層位的不同、使用目的不同及橡膠瀝青碎石結構的不同有不同的名稱:

4.1 用于基層頂面，主要目的為了減少路面裂紋時，被稱為橡膠瀝青應力吸收層;

4.2 用于橋面水泥混凝土鋪裝頂面，主要目的為了橋面防水時，被稱為橡膠瀝青橋面防水層;

4.3 用于路面表面，主要目的為了路面養護時，被稱為橡膠瀝青碎石封層;

4.4 用于路面表面，主要目的為了養護、維修、補強，其結構為雙層時，被稱為橡膠瀝青嵌入式封層;

4.5 用于路面下面，主要目的為了防水、減少裂紋、增加路面強度，其結構為雙層時，被稱為橡膠瀝青碎石下面層。

橡膠瀝青碎石封層、應力吸收層、橋面防水層基本相同，都采用一油一料的層鋪法工藝，以橡膠瀝青為結合料(1. 5~2. 0 kg/m2)，采用單粒級石料9. 5~13. 2mm，先噴灑瀝青再鋪筑石料，經膠輪壓路機碾壓而成。橡膠瀝青碎石下面層和嵌入式封層基本相同，以橡膠瀝青為結合料，采用兩油兩料的層鋪法工藝，兩層石料均為單粒級石料，分別為主層石料粒徑19~26. 5mm，嵌入料粒徑4. 75~9. 5mm。每次橡膠瀝青的灑布量為1. 5~5. 0kg/m2，總橡膠瀝青灑布量為3~4 kg/m2。采取先噴灑熱瀝青，再鋪筑主層石料，經膠輪壓路機碾壓，再灑布熱瀝青后鋪筑嵌入石料，碾壓而成。(橡膠瀝青指標要求見表3，集料的質量要求見表4)

橡膠瀝青碎石技術特點:可形成較均勻、較厚的瀝青膜，具有較好的防水性能;具有較好的低溫變形能力和彈性，因此，具有抑制裂紋反射及應力吸收的能力;具有的粘結性較高，能起到不同介質層間結合的作用;與石料之間有較高的粘附性，可減少碎石的脫落;當采用雙層結構時，石料可形成良好骨架結構，使路面的承載能力和抗剪能力有較大的提高;有效地提高了瀝青用量，可延緩剪切疲勞裂縫的產生，抗老化能力增強，可延長結構的使用壽命;與橡膠瀝青混合料面層組合，可減薄路面的設計厚度，降低工程造價。

禪城區的季華路道路改造工程應用了橡膠瀝青，該工程施工后，均進行若干次跟蹤觀察，未出現裂縫及其他明顯病害。

5 總結

橡膠瀝青用于道路建設中充分體現了環保、降噪、節能等性能要求，對于目前我國推廣節能減排的新型材料，同時大力倡導循環型經濟建設，將廢舊輪胎磨細成橡膠粉應用于道路工程建設，不失為推廣節能減排和循環經濟在基礎建設行業中的較佳舉措。同時橡膠瀝青及橡膠瀝青混合料技術在我省也取得了很好的應用效果，是一項比較好的實用技術，對路面裂紋的產生有很好的抑制作用，能對嚴重的裂縫及龜網裂的路面有很好的修復作用，且具有良好的防水性能和優良的粘結性能。因此，完全有理由相信，橡膠瀝青和橡膠瀝青混合料必將在公路建設、養護工程中發揮更大的作用。