高黏瀝青在橡膠顆粒瀝青混合料中的應用與展望

(長安大學公路學院 陜西 西安 710064)

高黏瀝青在橡膠顆粒瀝青混合料中的應用與展望

仝玎朔

(長安大學公路學院陜西西安710064)

本文概述國內外橡膠顆粒瀝青混合料研究現狀，以及其性能特點，提出影響混合料推廣的主要原因是耐久性問題。結合相關研究，認為將高黏瀝青應用在橡膠顆粒混合料中是解決其耐久性問題的有效途徑，通過對高黏瀝青的了解，認為將SBS/CRM復合改性的高黏瀝青應用在橡膠顆粒瀝青混合料中可以改善其路用性能，并滿足經濟、環保的要求。

廢舊橡膠；高黏瀝青；耐久性

一、前言

橡膠顆粒瀝青混合料，是指將一定級配的橡膠顆粒，按照一定的摻量加入到瀝青混合料中，從而取代一部分集料。由于橡膠顆粒具有彈性，從而改變了瀝青混合料的一些性質。由于橡膠顆粒的存在，改變了路面與冰層的接觸關系。在汽車荷載的作用下，剛剛形成的冰層不斷被破壞，有效抑制路面結冰。除此之外，添加橡膠顆粒后的瀝青混合料還有降噪、防滑、抗裂等優良性能，將橡膠顆粒用于道路鋪裝消耗了大量的廢舊橡膠輪胎，解決了廢舊輪胎回收的難題，變廢為寶。因此看來，橡膠顆粒瀝青混合料是一種擁有眾多優良性能的環保型路面材料。

二、橡膠顆粒瀝青混合料研究現狀

(一)橡膠顆粒瀝青混合料應用現狀

上世界八十年代，美國首先將橡膠顆粒代替部分集料添加到間斷級配的瀝青混合料中，并修筑了試驗路，經驗證，該路具有除冰、降噪的效果。隨后，美國其他地區也相繼鋪筑試驗路，均取得良好的除冰性能。上世界九十年代，日本在剛完工的瀝青路面上鋪灑了一層橡膠顆粒，并用機械設備進行碾壓，試驗證明，該路具有良好的防滑、除冰性能。國內對這方面的研究起步較晚，但近幾年來，哈爾濱工業大學、長安大學、重慶交通大學等高校開展了相關的研究并鋪筑了試驗路。

(二)橡膠顆粒瀝青混合料存在問題

為了保證鋪筑的路面有足夠的承載能力，橡膠顆粒的粒徑不能過大，同時集料的設計應采用間斷級配，保證石料能夠形成骨架，橡膠顆粒的摻量也應嚴格限制。已有的研究表明，橡膠顆粒瀝青混合料在除冰雪、抗裂、抗滑、降噪等方面均優于普通的瀝青混合料，但是其耐久性卻遠低于普通瀝青混合料。上述提及的已鋪筑試驗道路，雖然其具有眾多優良性能，但耐久性較差。因此，橡膠顆粒瀝青混合料的耐久性是制約其大面積推廣使用的關鍵。

(三)改善混合料耐久性的方法

已有的研究表明，橡膠顆粒瀝青混合料耐久性的影響因素主要有如下幾個方面：橡膠摻量、集料級配、拌合控制、橡膠顆粒的表面性質和瀝青的性質。橡膠摻量過大不僅會減低混合料的力學性能，還會影響其耐久性，因此橡膠顆粒的摻量一般不超過3%。瀝青與橡膠顆粒的粘附，一部分是由于橡膠吸收瀝青中國的輕質組分發生溶脹，而溶脹主要發生在拌合過程中。拌合時間的長短會影響橡膠顆粒與瀝青的反應，拌合時間短，溶脹不充分，粘附性差，拌合時間長，加速瀝青老化，影響混合料性能。

解決橡膠顆粒瀝青混合料耐久性的關鍵，就是解決橡膠顆粒與瀝青的粘附問題。由于橡膠顆粒與瀝青粘附力較弱，橡膠顆粒較易從路面剝落，從而造成水損害，降低道路的使用性能。已有研究表明，選擇不同性能的瀝青也可以影響到瀝青與橡膠顆粒的粘附性能，因此只要瀝青選用得當，便可改善橡膠顆粒混合料的耐久性。

三、高黏瀝青在橡膠顆粒混合料中的應用

(一)高黏瀝青在道路工程中的應用

高黏瀝青值得是在60℃時絕對粘度大于20000Pa·s的瀝青，其實現方法是在基質瀝青中加入高黏改性劑，從而得到黏度較大的改性瀝青。改性劑為熱塑性橡膠或高黏樹脂。根據改性劑的不同，也可以將高黏瀝青分為不同的種類，也可運用多種改性劑從而制得復合改性高黏瀝青。

高黏瀝青主要應用于透水路面中，由于透水路面的空隙率通常大于15%，在雨水、空氣等因素的作用下極易老化，影響路面使用性能。高黏瀝青的使用可以改善混透水路面的強度和水穩定性，大大提高了其路用性能。在我國現鋪筑的透水路面工程中，絕大多數采用高黏瀝青代替普通瀝青。在我國《公路瀝青路面施工規范》(JTG F40-2004)中推薦將高黏瀝青應用在OGFC(開級配排水磨耗層)中。

在眾多高黏瀝青中，TPS高黏瀝青的應用最為廣泛。TPS的主要成分為熱塑性樹脂和增塑劑，為淡黃色固體顆粒。將TPS改性劑投入基質瀝青后加以攪拌，即可得到改性高黏瀝青，位于陜西省的西安機場高速透水路面就是采用的這種改性瀝青。

(二)高黏瀝青應用存在的問題

近年來，隨著透水瀝青路面的發展，高黏瀝青的應用也越來越頻繁，但也帶來了一些問題。首先，高黏瀝青性能評價缺少專門的規范，雖然高黏瀝青種類繁多，卻不能直觀的評價其適用性。其次，高黏改性劑價格高，制得的高黏瀝青經濟性差。最后，單一的改性劑雖然可以增加瀝青黏度，卻無法兼顧其他性能。

(三)SBS/CRM復合改性高黏瀝青

針對現階段高黏瀝青存在的一些問題，有些學者提出了用SBS和CRM復合工藝對瀝青進行改性，從而得到復合改性高黏瀝青。國內有研究機構對該種瀝青進行了相關研究，采用該高黏瀝青制作OGFC試件，進行路用性能試驗，試驗結果表明，當SBS摻量在3.5%，CRM摻量為20%時，制得的高黏瀝青軟化點較高，黏度達到高黏瀝青標準。

與TPS改性高黏瀝青相比，SBS/CRM復合改性高黏瀝青有如下優點：1)高低溫性能更優，CRM的加入改善了機制瀝青的黏度，而SBS則改善了瀝青的高溫穩定性和低溫抗裂性能，應用在OGFC路面中可以改善路面泛油。2)SBS和CRM對瀝青的改性工藝成熟，在施工過程中更容易控制。3)與昂貴的進口改性劑相比，復合改性高黏瀝青的原料價格低，經濟性較好。4)由于復合改性高黏瀝青使用了較大比例的CRM(大約在20%)，解決了廢舊橡膠輪胎回收利用的難題，經濟環保。

四、總結

隨著材料科學與道路施工技術的不斷發展，具有不同功能的新式路面也層出不窮，這些路面有的已經大面積推廣使用，有的還處在試驗論證階段。對于許多功能性路面而言，制約其應用的很大一部分原因就是其耐久性問題，本文中的橡膠顆粒瀝青路面也是如此。高黏瀝青的出現為解決此問題提供了思路，已有的研究已經證明，選用高黏度瀝青可以有效改善其耐久性能，但傳統高黏瀝青造價高，性能單一，不具備良好的適用性。通過了解高黏瀝青領域的新技術、新方法，結合現有的研究報告，我針對高黏瀝青在橡膠顆粒瀝青混合料中的應用提出幾點展望：1)橡膠顆粒瀝青混合料擁有眾多優良性能，是今后解決道路結冰、噪音等問題的熱門途徑；2)高黏瀝青可改善橡膠顆粒瀝青混合料的耐久性問題，而SBS/CRM復合改性瀝青不僅具備高黏瀝青的性質，還具備抗裂性好、造價低等其他優點，更適用于橡膠顆粒瀝青路面；3)采用復合改性瀝青的橡膠顆粒瀝青路面有效的緩解了廢舊輪胎橡膠回收的難題，對資源進行再利用，這契合當今社會提倡節約環保的主題，應用前景可觀。

[1]周純秀.冰雪地區橡膠顆粒瀝青混合料應用技術研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學2006.

[2]孫寶鋒.橡膠顆粒除冰雪瀝青混合料設計與施工工藝研究[D].西安：長安大學2011.

[3]王修云，余苗，吳國雄.粗橡膠顆粒瀝青混合料室內成型工藝及路用性能[J].重慶交通大學學報,2011,30(4):763-767.