關(guān)于橡膠粉改性瀝青應(yīng)用于路面處理的分析

劉小鵬

(山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西太原 030006)

0 引言

近年來，橡膠粉改性瀝青在我國很多的公路建設(shè)中受到了普遍重視。橡膠粉改性瀝青20%左右的成分是由汽車廢輪胎加工的橡膠粉。它克服了傳統(tǒng)瀝青路面夏天高溫泛油鼓包，冬天寒冷開裂的缺陷，具有耐熱耐寒，增強(qiáng)防滑性的特征，提高了道路行車安全系數(shù)，特別適用于高等級公路路面鋪筑。

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，各類機(jī)動車保有量逐年大幅上升，廢舊輪胎的數(shù)量也逐年增多，廢舊輪胎已成為一種黑色垃圾。因此，重視廢舊輪胎循環(huán)利用，將廢舊輪胎橡膠粉應(yīng)用于公路建設(shè)，實(shí)現(xiàn)變廢為寶是解決黑色污染的有效途徑之一。

橡膠粉改性瀝青(Asphalt Rubber，簡稱AR)是一種新型的優(yōu)質(zhì)路用復(fù)合材料，它是重交瀝青與廢舊輪胎橡膠粉和外加劑在高溫狀態(tài)下，橡膠粉吸收瀝青中的樹脂，烴類等多種有機(jī)質(zhì)，膠粉濕潤，膨脹，粘度增大，軟化點(diǎn)提高，并具有橡膠和瀝青的粘性，韌性，彈性，達(dá)到路面鋪筑性能，見圖1。

圖1 廢舊橡膠瀝青混凝土溶脹反應(yīng)原理圖

1 橡膠粉改性瀝青在國內(nèi)外的發(fā)展

廢舊輪胎橡膠粉在公路行業(yè)的研究，加工成橡膠改性瀝青應(yīng)用于路面鋪筑，在國際上至今已有30多年的歷史。美國是在公路工程中應(yīng)用廢舊輪胎橡膠粉最多的國家之一，到1998年年底鋪設(shè)的橡膠粉改性瀝青路面已超過1．1萬km。歐洲橡膠粉改性瀝青占各種改性瀝青的比例為9%左右。法國是一個廣泛使用橡膠瀝青的國家，截止到1995年，橡膠瀝青多孔隙混凝土累計(jì)已經(jīng)攤鋪了超過100萬m2路面。南非也是廢舊輪胎橡膠粉在公路行業(yè)中的應(yīng)用十分成功和廣泛的國家，目前60%以上的道路瀝青使用橡膠瀝青。此外，澳大利亞、日本、俄羅斯、加拿大、瑞典、韓國、芬蘭等國家已經(jīng)成功的將橡膠粉改性瀝青用于修建高等級公路。

我國自20世紀(jì)80年代開始對橡膠粉改性瀝青進(jìn)行研究。1998年，天津市鋪筑的寧漢大橋橡膠粉改性瀝青試驗(yàn)路段至今沒有維修過。2001年，交通部組織在北京市順義區(qū)、門頭溝區(qū)鋪設(shè)兩條2．4 km的橡膠粉改性瀝青路段。2003年，天津市公路局開始將膠粉改性瀝青試用于城市道路建設(shè)。2009年，廢胎橡膠粉改性瀝青混合料用于北京長安街大修，為新中國60周年大閱兵鋪筑了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2010年，忻阜高速(山西忻州至河北阜平)是國內(nèi)廢舊輪胎膠粉筑路技術(shù)第一次在實(shí)體建筑中最大規(guī)模的應(yīng)用，全長124 km，其中80多千米路面使用了廢胎膠粉筑路技術(shù)，循環(huán)利用廢舊輪胎60多萬條，2 000多噸。忻阜高速工程應(yīng)用的良好效果，為我國今后大規(guī)模推廣應(yīng)用橡膠粉技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

我國國內(nèi)橡膠粉改性瀝青技術(shù)，從最初借鑒國外成果，到如今實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)，不僅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先，而且瀝青性能也優(yōu)于國外產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)了成套設(shè)備的出口。

2 廢舊輪胎膠粉筑路技術(shù)應(yīng)用于路面鋪筑技術(shù)優(yōu)勢

橡膠粉改性瀝青對基質(zhì)瀝青的使用性能有很大的改善，且優(yōu)于目前常用的SBS，SBR，EVA等改性瀝青，增強(qiáng)路面的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、抗疲勞性能和耐久性。將其應(yīng)用于公路路面鋪筑，具有優(yōu)良的路用性能和環(huán)保價值，對于推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。

橡膠粉改性瀝青應(yīng)用于路面鋪筑，具有5大技術(shù)優(yōu)勢:

1)降噪聲。橡膠粉改性瀝青也稱為“消音瀝青”，在瀝青中摻入膠粉后，顆粒間形成的許多小孔洞是向下凹的。根據(jù)聲學(xué)原理，向上凸的小孔洞，會使噪聲擴(kuò)大，而向下凹的孔洞，則使聲音在來回反射過程中趨于消失，車輛與路面摩擦產(chǎn)生的噪聲就大大降低了。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)行車時速在50 km/h～100 km/h，使用橡膠粉改性瀝青的路面噪聲將降低3 dB～8 dB，噪聲降低2 dB，相當(dāng)于減少交通量1/3。

2)增強(qiáng)路面韌性。在瀝青中摻加橡膠粉，會提高瀝青粘度，加強(qiáng)瀝青與碎石的粘結(jié)力，增強(qiáng)瀝青抗變形能力，并具有更好的封水性能;能明顯提高路面的抗車轍性能，普通瀝青混合料筑成的路面被碾軋3 000次就能形成的凹槽，橡膠瀝青混合料路面可以經(jīng)受5 000次;還能增加路面的抗老化、防氧化和熱穩(wěn)定性能，能明顯減少路面開裂，延長了路面的使用壽命1倍～3倍。

3)提高行車的舒適性和安全性。在瀝青中摻加橡膠粉，可緩和路面局部不平引起車輛的振動，改善輪胎與地面的附著性能，縮短制動距離，從而改善行車的舒適性和安全性。

4)自融冰化雪能力強(qiáng)。自融冰化雪能力比普通路高3 h以上，這是由兩個原因?qū)е碌?a．摻了膠粉的路面比較軟，車輛壓在軟地上，冰碴子等東西很快就被碾碎，碎了的冰就容易融化了。b．橡膠具有易吸熱的特點(diǎn)。

5)成本低。目前使用的進(jìn)口SBS1 t需2萬多元，而廢輪胎生產(chǎn)的膠粉1 t才3 000元以內(nèi);與普通瀝青相比，橡膠粉改性瀝青可大幅延長路面使用壽命，從而減少后期維修費(fèi)用。總體上說，膠粉改性瀝青在成本上比SBS改性瀝青要低20%左右，膠粉改性瀝青所鋪設(shè)的路面比SBS改性瀝青要薄，后期維修費(fèi)用低，路面壽命長，因此在成本上比SBS更具競爭力;同時，還為國家節(jié)約了橡膠資源，減少了環(huán)境污染。

廢舊輪胎膠粉應(yīng)用于路面鋪筑具有極大的技術(shù)優(yōu)勢。在我國，將其應(yīng)用于路面鋪筑試驗(yàn)及工程的成功，為廢舊輪胎的應(yīng)用開辟了重要的渠道，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，為解決黑色污染具有突出的環(huán)保意義。

3 橡膠粉改性瀝青路面鋪筑應(yīng)用存在的問題

在我國，廢舊輪胎循環(huán)利用率只有1%～2%用于改性瀝青，全國利用量不超過2萬t。主要原因是，在我國，橡膠粉改性瀝青的大規(guī)模應(yīng)用還存在著以下問題:

首先，是要盡快制定全國統(tǒng)一的有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。橡膠粉作為基本原材料，其質(zhì)量的穩(wěn)定關(guān)系到在公路行業(yè)應(yīng)用的前景。廢胎膠粉的成分比較復(fù)雜，則其對瀝青及混合料的性能影響也不盡相同。要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面確定全國統(tǒng)一的適合于公路使用的橡膠粉的技術(shù)指標(biāo)，包括加工方式、橡膠粉來源的推薦輪胎、橡膠粉中有效成分的規(guī)定、橡膠粉中纖維的含量等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

其次，是橡膠瀝青及混合料的設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南的制定。由于我國幅員廣闊，氣候和自然環(huán)境十分復(fù)雜，其指南的制定也應(yīng)因地制宜。2006年2月，天津市頒布《天津市廢輪胎膠粉改性瀝青路面技術(shù)規(guī)程》;2006年12月，北京市發(fā)布了《廢輪胎膠粉瀝青及混合料設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南》，這是就膠粉改性瀝青應(yīng)用發(fā)布的首個地方指南，對該材料在北京地區(qū)的推廣應(yīng)用指明了方向，但在其他省份卻沒有相應(yīng)的技術(shù)設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)。因此，應(yīng)該在既有成果基礎(chǔ)上，根據(jù)各地區(qū)的交通環(huán)境和特點(diǎn)，開展橡膠瀝青及混合料的性能的研究，制定有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)施工指南是當(dāng)前橡膠粉在道路工程中應(yīng)用的當(dāng)務(wù)之急。

第三，廢舊輪胎循環(huán)利用法律法規(guī)的缺位。《廢舊輪胎回收利用管理辦法》自2002年籌備立法，迄今尚未出臺。可喜的是，廢舊輪胎資源綜合利用已經(jīng)成為全社會關(guān)注的熱點(diǎn)話題，特別是國家針對廢舊輪胎資源綜合利用出臺一系列扶持、鼓勵政策，僅2011年、2012年上半年國家相關(guān)部委就出臺了多項(xiàng)與廢舊輪胎資源綜合利用相關(guān)的政策。

在廢舊輪胎綜合利用中，加快廢橡膠、廢舊輪胎綜合利用技術(shù)的研發(fā)與完善，推進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化落實(shí)，克服廢舊輪胎循環(huán)利用存在的現(xiàn)實(shí)問題，推動廢橡膠資源綜合利用產(chǎn)業(yè)持續(xù)、快速、健康發(fā)展。

4 結(jié)語

由于我國氣候和自然環(huán)境復(fù)雜，且重型載重技術(shù)發(fā)展迅速，對公路路面提出了較高要求，因此將廢舊輪胎橡膠粉用于公路路面鋪筑，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，是解決面臨的黑色污染的有效途徑之一。但受制于技術(shù)規(guī)范和國家政策的扶持，建議應(yīng)盡快研究制定適合我國國情的橡膠瀝青及混凝土設(shè)計(jì)施工驗(yàn)收技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而推動廢舊輪胎資源的綜合利用。

［1］楊旭旭，溯 彬，丁世寧．淺談廢舊橡膠輪胎在公路路面中的應(yīng)用［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010(12):8-9．

［2］劉玉強(qiáng)．廢舊輪胎的回收利用［J］．輪胎工業(yè)，2000(20):33-35．

［3］百度—橡膠改性瀝青［J/OL］．http://baike．baidu．com/view/4671421．htm．