干法廢膠粉改性瀝青路面的施工及質量控制

趙 正 盛

(山西省介休公路管理段，山西 介休 032000)

?

干法廢膠粉改性瀝青路面的施工及質量控制

趙 正 盛

(山西省介休公路管理段，山西 介休 032000)

分析了橡膠瀝青干法和濕法的區別，從級配、拌合、悶料、攤鋪、碾壓等方面，介紹了干法橡膠瀝青路面的施工工藝，并闡述了混合料設計與路面施工階段的質控措施，指出干法橡膠瀝青路面具有環保、降噪、行車舒適等優點。

橡膠粉，瀝青，干法工藝，質量控制

隨著汽車工業的發展，與之相伴隨的是廢舊輪胎數量顯著增加，傳統的堆放或焚燒對環境造成了嚴重污染。經濟迅猛發展，行車載重不斷增大，這對路面承載性能的要求也越來越高。通過路用瀝青性能的提高來實現路面承載力提升是有效的技術措施之一，通過將廢舊輪胎加工成橡膠粉應用于工程建設是實現廢舊輪胎循環利用的最佳途徑之一。

將廢舊輪胎磨細加工成橡膠粉應用于工程建設，膠粉摻入到瀝青中，利用膠粉與瀝青共混得到改性瀝青，將瀝青韌性顯著提升，橡膠粉吸收瀝青中的油蠟，減少了游離蠟含量，從而使瀝青對溫度的敏感下降，用膠粉改性瀝青鋪設的路面比普通瀝青路面更耐用，低噪聲、產生裂紋少，耐候性更好，壽命長，嚴寒天氣不易結冰。

膠粉改性瀝青應用于公路工程建設，其最突出的優勢在于“變廢為寶”，將廢舊輪胎處理與環境保護有效結合，同時實現瀝青混合料路用性能的明顯提升，顯著改善路面的使用性能和耐久性能。隨著技術的進步和發展，廢舊輪胎膠粉生產技術得到了長足進步，同時膠粉改性瀝青的路用性能不斷提升，都直接降低了膠粉瀝青路面的工程成本，為橡膠瀝青路面的大規模推廣和應用提供了難得的發展機遇。

1 橡膠瀝青工藝

自20世紀40年代起，廢舊橡膠粉開始在道路工程進行應用。70年代，橡膠粉改性瀝青被用于應力吸收層、開級配熱拌瀝青混合料等。從20世紀后期開始，全球人均汽車保有量增長迅速，廢舊輪胎處治成為全球矚目的重大污染問題。將廢舊輪胎粉應用于路面工程建設是實現廢舊輪胎綠色處治的措施之一，得到了全社會的廣泛重視。在我國，橡膠瀝青路面在一些省市進行了推廣和應用，取得了良好的社會效果。

隨著橡膠瀝青技術的發展，橡膠瀝青制備工藝上可分為兩類，分別是濕法和干法工藝。濕法工藝是在熱瀝青中摻入一定量的細橡膠粉，通過高溫條件下的均勻攪拌形成橡膠瀝青，表現出高粘度、高彈性特性。在高溫條件下，在熱瀝青中摻入的橡膠顆粒能夠實現充分溶脹，使得部分橡膠成分溶入到瀝青中，具有對瀝青良好的改性效果。同時，在熱瀝青中充分溶脹的膠粉會形成空間網絡結構，對瀝青具有良好的效果。濕法工藝下的橡膠瀝青應用于路面工程，作為應力吸收層、碎石封層或作為密級配、間斷級配或開級配的瀝青混凝土的結合料使用較多，作為水泥路面嵌縫料使用也有良好的效果。

干法工藝是使用相對顆粒較粗的廢輪胎膠粉，將其直接加入集料中作為集料使用，將熱瀝青噴入后均勻攪拌制備成橡膠瀝青混凝土。干法工藝中實現了對廢舊輪胎膠粉的大量消耗。在混合料中加入高彈性廢舊橡膠顆粒，能夠將路面的彈性和阻尼性能增加，將行車噪聲顯著降低，對瀝青路面性能改善效果不明顯。

從以上可以看出，干法和濕法工藝各有優缺點，均能實現廢舊輪胎的綠色循環利用。但其區別主要有以下幾個方面：

1)干法工藝一般選擇使用粒徑范圍在1.0 mm～6.3 mm的膠粉顆粒，一般1.0 mm以下的膠粉顆粒濕法工藝使用較多。相比較而言，濕法工藝使用的膠粉顆粒尺寸較細較多，干法工藝使用的膠粉顆粒相對工藝簡單，顆粒較粗，其成本也比濕法要低。

2)采用干法工藝時，一般摻加的橡膠顆粒量按集料干重的1%～5%進行控制，而濕法工藝則按瀝青用量的5%～20%進行控制。采用干法工藝的橡膠顆粒消耗在濕法工藝的2倍以上，能顯著消耗廢舊輪胎。

3)濕法工藝中的橡膠粉發生脫硫、降解，具有對瀝青改性的效果。在干法工藝中，作為集料使用的橡膠顆粒對瀝青的改性效果不明顯。

4)在橡膠瀝青制備中，采用濕法工藝時，須配備專門的橡膠瀝青生產設備才能進行生產。干法工藝采用常規拌合樓或進行簡單改裝即可進行生產。

傳統的干法橡膠瀝青生產工藝簡單，膠粉無法和瀝青發生物化反應，對瀝青路用性能無明顯改善。在我國開展的基于國產橡膠反應劑的廢膠粉改性瀝青混合料干法技術中，通過橡膠反應劑的摻入，使得膠粉和瀝青發生物化反應來提升橡膠瀝青性能，且施工和易性好，成本低于濕法橡膠瀝青和SBS改性瀝青，能有效降低工程成本，利于消除“黑色污染”。

隨著我國國產橡膠反應劑(CTOR)的研制成功，在我國進行CTOR干法的推廣，將為膠粉改性瀝青應用做出貢獻，對膠粉改性瀝青及混合料路用性能的改善具有重要意義，能有效降低工程成本，具有顯著的環保和經濟效益。

2 干法橡膠瀝青施工工藝

干法橡膠瀝青施工與SBS改性瀝青混凝土工藝基本相同。

2.1 級配

在干法橡膠瀝青施工設計中，在符合規范要求前提下，級配范圍可適當縮小(見表1)。

表1 級配參數表

2.2 拌合

1)根據每次拌合的混合料重量，精確計算所需橡膠顆粒用量。

2)將石料預熱至180 ℃～190 ℃，下料時同步加入橡膠粉及CTOR反應劑，石料應和橡膠粉同步放入拌缸(見圖1)。

3)石料與膠粉干拌5 s后加入礦粉，再干拌5 s～10 s，以混合料均勻為準。

4)在拌缸中加入160 ℃的基質瀝青，濕拌40 s。

橡膠顆粒瀝青混合料拌合時間應根據具體情況經試拌合理確定，以實現橡膠顆粒分布均勻，無結團現象，瀝青均勻裹覆集料為準。

2.3 悶料

悶料是干法橡膠瀝青施工中確保混合料質量的關鍵，一般悶料溫度控制在180 ℃左右。混合料從出料到攤鋪前，在儲料倉或運輸途中(如圖2所示)中悶料1 h以上，有助于實現橡膠反應劑與膠粉、瀝青的充分反應。

在很多工程實例中，運輸時間完全可以滿足悶料需求，無需單獨提供悶料時間。某工程中，干法橡膠瀝青混合料悶料時間與混合料路用性能的關系見表2。

表2 干法橡膠瀝青混合料悶料時間與路用性能關系

2.4 攤鋪

攤鋪膠粉瀝青混合料的工藝與普通瀝青混合料一樣。攤鋪速度一般控制在2.5 m/min～3.5 m/min，應盡量減少收斗次數，以有效減少混合料發生離析現象。

在鋪攤中，對混合料的溫度控制要求較高，重點從確保混合料穩定性、減少離析和接縫質量等環節進行控制。

2.5 碾壓

橡膠瀝青混合料與SBS瀝青混凝土工藝碾壓作業工序相同，初壓采用2臺鋼輪前靜后振2遍，復壓采用3臺30 t膠輪靜壓共8遍(見圖3)，終壓采用1臺鋼輪壓路機靜壓2遍。

橡膠瀝青混合料的初壓溫度不得低于170 ℃，以確保混合料碾壓質量。在保證路面壓實度的前提下，還應確保滲水系數等指標滿足設計要求。

碾壓完畢后的路面經檢測(如圖4所示)合格后即可交付使用。

3 質量控制

為確保施工質量，與普通混合料相比，干法廢膠粉改性瀝青混合料應注意以下問題。

3.1 混合料設計階段

國內外開展的研究發現，一些采用干法工藝鋪筑的橡膠瀝青路面性能不穩定，在投入使用一段時間后出現了剝落、推擠和少量裂縫的病害。通過分析，主要原因在于橡膠顆粒吸收瀝青中油分后發生膨脹，導致瀝青混合料不容易壓實。在混合料設計中，應通過采取有效措施使混合料強度提高，限制橡膠顆粒的膨脹。

1)在設計中，應避免使用過粗的橡膠顆粒，一般應小于4.75 mm。否則，當橡膠顆粒作為填充材料時，顆粒過粗會影響混合料強度。國外經驗表明，也可使用更細的橡膠顆粒提高混合料強度，如使用最大粒徑為0.47 mm的橡膠顆粒。

2)橡膠顆粒有顯著的吸油特性，膠粉顆粒密度按集料的30%～50%進行設計，其吸收瀝青油分后體積充分膨脹1倍以上。采用干法工藝時，其混合料設計的最佳瀝青含量要高于一般瀝青混合料。如在某工程試驗段中，干法橡膠瀝青混合料的瀝青用量為7.7%。

3.2 路面施工階段

1)為保證路面壓實度，溫度控制是確保施工質量的關鍵，應適當提高橡膠瀝青混合料的生產與攤鋪溫度。某工程采用的溫度控制見表3。

表3 某工程瀝青混合料溫度控制表 ℃

2)在國內外開展的研究表明，橡膠瀝青混合料攤鋪后溫度會迅速下降，并保持相當長的時間在70 ℃左右。橡膠瀝青混合料攤鋪后，立即進行碾壓則會出現粘輪現象，但在較低溫度下反復碾壓則路面容易出現開裂。在施工中，為確保成型后的路面質量,混合料生產和攤鋪的溫度按照比常規混合料提高5 ℃～10 ℃進行控制。

3)在混合料碾壓過程中，應盡量降低碾壓速度以防止混合料產生推移。

4)在攤鋪前，混合料悶料時間應不少于0.5 h，以給橡膠顆粒與瀝青充分的相互作用時間。

4 結語

干法橡膠瀝青路面具有良好的抗車轍、抗裂和抗水損害性能，能較大幅度提升路面的使用性能，使得傳統干法橡膠瀝青混合料的壓實困難或壓實后出現的體積膨脹難題得到有效解決。同時解決了廢舊輪胎引起的環境問題，對社會可持續發展具有重要意義，在我國具有廣闊的市場推廣和應用前景。

[1] 黃朝敏,張革芬,陳強.基于國產橡膠反應劑的廢膠粉改性瀝青混合料試驗研究[J]，西部交通科技，2013(6)：147-148.

[2] 周炳清.干法橡膠瀝青混合料應用技術研究[J].交通標準化，2014(2)：101-103.

[3] 徐 巖,李 迪,孫 秋,等.干法橡膠顆粒瀝青混合料國內外發展現狀[J].北方交通，2015(7)：189-190.

Construction and quality control of dry-processing waste-rubber-powder modified asphalt pavement

Zhao Zhengsheng

(ShanxiJiexiuHighwayAdministrationSection,Jiexiu032000,China)

The paper analyzes difference of dry processing method and wet processing method of rubber asphalt. Starting from aspects of grading, mixing, enclosing material, paving and rolling, it introduces construction technologies of dry-processing rubber asphalt pavement, describes quality control measures of mixture design and pavement construction phase, and finally points out advantages of dry-processing rubber asphalt pavement, such as environemnt protection, reducing noise and driving comfort and so on.

rubber powder, asphalt, dry-processing technology, quality control

1009-6825(2017)09-0129-03

2017-01-18

趙正盛(1978- )，男，助理工程師

U416.217

A