淺談橡膠瀝青技術的運用與發展前景

(武漢市公路勘察設計院， 湖北 武漢 430000）

橡膠瀝青（AR）是輪胎橡膠粉在充分拌合的高溫條件下（180℃以上）與瀝青熔脹反應得到的改性瀝青膠結材料。

橡膠瀝青起源于上世紀60年代初期，經過近50年的發展應用證明，把橡膠瀝青應用于道路工程中，可以在提高道路各種使用性能的同時，大大降低建造成本與養護費用，并同時還可降低行車噪音提高居民生活質量。而且，橡膠瀝青生產可環保利用廢舊輪胎，符合我國提倡的“建立節約型社會”、“發展循環經濟”、“節能減排”等政策。

經統計，2003年我國廢舊輪胎年總量已超過一億條,以后以每年12%的速度增加,預計到2010年將達到2.21億條。無害化、資源化充分利用這些廢輪胎，對我國經濟的可持續發展、緩解環境和橡膠資源匱乏帶來的壓力，將起到積極的作用。同時將它應用于瀝青路面工程中，更是有著巨大的環保意義。

1 橡膠瀝青間斷級配混合料性能

間斷級配瀝青混合料：指礦料級配中缺少 1個或幾個檔次而形成的級配的瀝青混合料。相比于基質瀝青，橡膠瀝青間斷級配路面有以下性能特點：

（1）足夠的高溫穩定性

在橡膠瀝青中，由于橡膠粉的加入，能夠明顯地增加瀝青的粘度，從而顯著地提高抗高溫變形能力。經過橡膠瀝青和普通瀝青常規性能的比較，橡膠瀝青177℃旋轉粘度提高10多倍，針入度降低約16，軟化點提高20℃，提高幅度是相當顯著的，膠結料本身的高溫性決定混合料的高溫性能。

（2）優異的低溫柔韌性能

橡膠粉和基質瀝青共煉時，主要變化是橡膠粉和基質瀝青之間的物質交換，基質瀝青的輕質成分被吸收，基質瀝青本身的低溫柔韌性得到改善。橡膠粉來源于輪胎橡膠，其高低溫設計性能都大于基質瀝青，甚至優于其它改性瀝青。橡膠粉含量的增加，橡膠粉顆粒接觸并進一步粘連的可能性增加，從而遏制低溫受拉微裂紋的發生和發展。橡膠瀝青的斷裂變形比 SBS 改性瀝青高 50～300%，低溫模量只有基質瀝青的1/2，SBS改性瀝青的2/3。

（3）突出的抗老化和耐疲勞性能

在橡膠制作輪胎的配方中，曾加入了大量的防老化劑，包括抗氧劑、熱穩定劑、變價金屬抑制劑、紫外線吸收劑和光屏蔽劑等。而橡膠瀝青中含有大量的輪胎橡膠粉，所以其相應的抗老化能力也得到了很大的提高，這是一般改性瀝青做不到的。加上對光屏蔽非常有效的碳黑填充劑，以及橡膠瀝青混合料較厚的膠結料膜，都會顯著地提高路面的抗老化性能。輪胎橡膠寬廣的彈性溫度工作區間和橡膠瀝青的高橡膠粉體積含量，決定了橡膠瀝青混合料是一種在很寬的溫度范圍能保持柔性特征的路面材料，進而決定了橡膠瀝青路面擁有較好的耐疲勞、抗反射裂縫能力。

（4）優異的抗滑性能

橡膠瀝青間斷級配混合料表面構造可以達到SMA的水平，同時，由于橡膠顆粒的存在（交通作用下將露出路表）以及橡膠所含炭黑的作用，橡膠瀝青間斷級配路面的摩擦系數優于SBS改性瀝青SMA。

（5）提高行車安全

橡膠中的炭黑能夠使路面黑色長期保存，與標線的對比度高，路面摩擦力增大，剎車阻力增大，提高了行車安全，尤其是在雪水路面上效果更加顯著。

2 AR混合料施工技術要點

橡膠瀝青混合料施工與質量控制可參照常規瀝青混合料，橡膠瀝青混合料的施工無需增加特殊設備，主要的不同在于，由于橡膠瀝青混合料粘度較大，不宜使用輪胎壓路機，路面質量的關鍵為各施工環節的溫度控制，以下為施工質量溫度控制標準：

表1 橡膠瀝青混合料的施工溫度（℃）

拌和時間由試拌確定。必須使所有集料顆粒全部裹復瀝青結合料，并以瀝青混合料拌和均勻為度，總拌和時間控制在60～65s（其中干拌10s,濕拌38s）。

3 成本－效益

橡膠瀝青單位產品的成本通常會比普通的瀝青和改性瀝青為高，造成費用增高的主要因素有以下3個方面：

（1）橡膠瀝青黏結劑的用量通常要比普通瀝青和改性瀝青高50%～60%，因而每噸混合料的材料成本會增加；

（2）橡膠瀝青黏結劑生產設備的購置、安裝、拆遷、運輸等初期成本要分攤到每噸混合料的材料成本會增大；

（3）橡膠瀝青在生產過程中的能源消耗、輔助材料的消耗、人工費用以及生產和管理費用都將進入到每噸混合料的生產成本中去。

就目前我國瀝青和橡膠粉的市場價格而言，每噸橡膠瀝青的費用要比普通瀝青高50%～60%，比常規的改性瀝青高25%～35%.如果與改性瀝青的SMA相比，則由于SMA的黏結劑用量大體在6%左右，并且還要添加木質纖維，兩者的成本基本上相當的。

需要指出的是，在分析使用橡膠瀝青成本的成本－效益時，必須考慮到橡膠瀝青在減薄鋪層厚度、延長使用壽命和降低養護維修成本方面的因素。因此如果采用壽命周期成本分析的方法來評估橡膠瀝青的成本－效益時，橡膠瀝青肯定是一種較為優良的產品。

4 橡膠瀝青的應用與發展前景

由于橡膠瀝青本身的特點，使橡膠瀝青在三個領域大有可為：

（1）要求行駛舒適性、低噪聲低振動的城市快速道路工程；

（2）各種結構狀況復雜、對面層材料適應不均勻變形和應力要求高的老、病路面的罩面改造工程；

（3）對厚度有嚴格限制的罩面工程。

經過國內外專家的不斷研究，近幾年來，我國部分地區在高速公路上也在進行推廣和運用橡膠瀝青。現在，橡膠瀝青已經開始被公路行業所接受，其發展速度很快，極有可能作為替代SBS改性瀝青的潛在產品。當前，國家提倡建設“兩型社會”，作為公路建設者，將橡膠瀝青應用于道路工程建設中，不僅能夠解決廢舊輪胎帶來的社會問題，也為當前瀝青路面存在的一些問題找到了較為合理的技術途徑，還可以節約大量建設投資，更可為道路使用者提供一條耐久、平整、舒適、安靜的環保優質路面。橡膠瀝青是一個社會效益明顯的環保產品，具有良好的應用前景。

[1]倪曉云，建設資源節約型社會的重要途徑-廢舊輪胎資源的循環利用，北京觀察2006年第04期。

[2]錢國超，《高速公路創新設計》，人民交通出版社.2008。

[3]黃文元，《輪胎橡膠粉改性瀝青路用性能及應用研究》同濟大學博士論文,2004。