《天津市硫化橡膠粉改性瀝青路面技術規程》新舊規程對比分析

文/柏正云 代茂華

2006年，天津市出臺DB/T 29-161—2006《天津市廢輪胎膠粉改性瀝青路面技術規程》，成為國內首部關于膠粉改性瀝青的地方標準；截至目前，尚未出臺國家級標準。在此規程的指導下，天津市膠粉改性瀝青得到了全面的推廣應用，津汕高速公路、國道112線、津濱高速公路加寬、唐津高速公路加寬、天津大道、海濱大道、濱海新區西中環等工程全線采用膠粉改性瀝青，取得了良好的效果，膠粉改性瀝青累計用量4.5萬t。工程實踐應用表明，膠粉改性瀝青黏性、彈性等性能指標較傳統SBS改性瀝青有明顯的優越性。

而DB/T 29-161—2006采用傳統瀝青的評價標準無法真實地反應膠粉改性瀝青的路用性能，因此，天津市對規程重新修訂并更名為DB/T 29-161—2018《天津市硫化橡膠粉改性瀝青路面技術規程》。本文主要對新規程重點修訂部分進行分析。

1 膠粉及其摻量

1）天然橡膠含量由25%提高到26%，橡膠烴含量由42%提高到了48%。DB/T 29-161—2006 采用廢輪胎膠粉，專指汽車廢輪胎；DB/T 29-161—2018條文說明特別提到優先考慮限定載重汽車斜交胎膠粉。

目前實際工程中，部分膠粉源于小汽車輪胎。結合最新的研究成果，輪胎物理化學指標中最重要的是天然橡膠含量，小汽車的天然膠含量一般為16%左右，載重車天然膠含量為31%左右。天然膠含量越大，膠粉改性瀝青黏附性越好。DB/T 29-161—2018提高天然橡膠含量指標較為合理，既能保證大量的廢輪胎被利用，又能剔除不合格小汽車廢輪胎，從而提高膠粉改性瀝青的路用性能。

2）DB/T 29-161—2006 膠粉為30～80 目，DB/T 29-161—2018調整為30～60目。橡膠粉目數越大，膠粉越細，越容易結團，不利于微細膠粉在瀝青中的分散，導致改性瀝青性能越差[1]。DB/T 29-161—2018對60～80目的膠粉進行了限制，有利于提高改性瀝青的性能，采用“宜”，應該是考慮了油膜厚度較大的改性瀝青仍然可能用到較小的目數，最小可用到20 目，保證膠粉改性瀝青不同的性能需求。

3）廢輪胎膠粉改性瀝青中廢膠粉的摻量一直是爭議最大的問題之一。天津市專家建議增大膠粉的摻量，更多的利用廢舊輪胎，建議摻量為基質瀝青質量的15%～30%并鼓勵在黏度符合施工要求的前提下，盡量采用較大的摻量；但國外橡膠粉摻量基本在20%左右[1～2]。綜合考慮各國的使用范圍及天津本地經驗，最終DB/T 29-161—2018 規定15%以上的摻量合理，建議下一步可以研究不同摻量范圍，膠粉改性瀝青的不同功能用途，例如應力吸收層的摻量范圍、上面層的摻量范圍、磨耗層的摻量范圍等。

2 硫化橡膠粉改性瀝青的技術指標

1）將175 ℃運動黏度修改為180 ℃旋轉黏度。普通瀝青的性能一般以針入度、軟化點、延度來評價；而膠粉改性瀝青的性能評價國內外均以黏度為核心指標，以針入度、軟化點為輔助指標，因此黏度的測量精度格外重要。運動黏度是流體的動力黏度與同溫下該流體的密度比值，用重力型毛細管黏度計可以很方便的測得；旋轉黏度可以通過黏性力矩及旋轉體轉速求得，用旋轉黏度計可以方便測得。由于膠粉在瀝青中會發生溶脹反應，體積變大，局部堵塞毛細管，導致試驗結果偏大，同時隨著膠粉摻量的增加，膠粉改性瀝青的黏度增大，增加測試難度[1]；為了保證試驗結果的可行性，減少試驗操作帶來的誤差，在膠粉摻量較低時，可采用運動黏度，當摻量較大且膠粉顆粒較粗時應采用旋轉法[3]。天津的地方規程要求膠粉摻量比較高，故DB/T 29-161—2018為旋轉黏度非常合理。

2）保留了老化性能指標，降低了延度指標。老化指標包括：質量損失、針入度比、延度。國外標準中，大部分都沒有涉及老化指標，主要是因為膠粉瀝青的抗老化性能很好，不需要進行控制。北京、天津的地方規程都考慮了老化性能指標，而交通部公路科學研究院的技術指南[4]沒有涉及老化指標。據研究[3]：膠粉改性瀝青抗老化能力比基質瀝青強且由于膠粉改性瀝青黏度較大，在163 ℃老化試驗條件下，樣品很難分散，試驗難度大，結果偏差較大。DB/T 29-161—2018要求更為嚴格，保留了老化性能指標，但既然膠粉改性瀝青老化性能確實比較好且測量困難，建議可以取消老化指標。

關于延度指標，研究成果表明：隨著膠粉摻量的增加，延度逐漸增大，一般在10～30 cm/min；但粒度較粗的膠粉制備的改性瀝青延度并不能反映它的低溫性能，只有采用精細膠粉或經過膠體磨反復研磨，膠粉改性瀝青的5 ℃延度才能達到比較大的數值，但達到30 cm/min 是非常困難的；而達到30 cm/min 延度的膠粉改性瀝青的彈性性質和高溫性能反而比較差，甚至不適合應用于膠粉改性瀝青路面[4]。因此，DB/T 29-161—2018保留延度指標，但降低至10～20 cm/min，具有一定的合理性，即使刪除這一指標對膠粉改性瀝青的使用性能也沒有影響。

3）將貯存穩定性指標“離析，軟化點差(℃)≤2.5”改為“離析，軟化點差(℃)≤5.0”。JTGF 40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》表4.6.2中SBS改性瀝青貯存穩定性指標為“離析，軟化點差(℃)≤2.5”，DB/T 29-161—2006 照搬了SBS 的指標；國外規程及國內其他地方標準均未提離析指標。由于實際工程中，膠粉改性瀝青基本為工廠制作，在運輸到現場過程中離析經常發生，這也是膠粉改性瀝青應用的最大短板，因此，DB/T 29-161—2018 仍保留這一指標是合理的，有利于控制膠粉改性瀝青的質量，保證良好的路用性能。在實際應用中，天津市多家科研和施工單位反映，在試驗中離析指標控制在5 ℃比較困難，但通過添加劑還是能夠滿足的；而DB/T 29-161—2006“離析，軟化點差(℃)≤2.5”基本無法實現。因離析指標對膠粉改性瀝青的使用性能影響很大，故DB/T 29-161—2018將離析指標控制在≤5 ℃是必要且合理的，既具有可操作性，又有一定的挑戰，能夠促進膠粉改性技術的進步。

3 硫化橡膠粉改性瀝青混合料的技術指標

取消了交通等級劃分，增加了不同級配、層位（中下面層）的高溫穩定性指標；取消了相對變形指標。

1）從市政和公路行業規范來看：CJJ 169—2012《城鎮道路路面設計規范》根據輕、重、特重交通等級，提出了不同的動穩定度指標且上面層指標比下面層指標高；而JTGD 50—2017《公路瀝青路面設計規范》根據不同級配，提出了不同的動穩定度指標。

（1）從混合料理論的角度，高溫穩定性主要是基于摩爾-庫倫理論，與級配形式和膠結料類型相關，JTGF 40—2004也是如此規定，這是材料本身的特性，與交通荷載并沒有太大的關系，當采用較好的膠結料時其高溫穩定性就應該達到高要求，因此建議考慮材料本身的特點制定技術指標。

（2）從力學分析角度，在重載交通（含特重交通）荷載下，剪應力最大位置一般在表面以下4～5 cm，此處正是中面層。目前工程中，上面層一般采用玄武巖，中下面層采用石灰巖，由于材質特點玄武巖混合料的高溫穩定性要高一些，基于這兩點不應該降低中面層的高溫穩定性指標。

（3）從工程應用的角度，車轍并不僅僅發生在上面層，反而中下面層發生的幾率更高，尤其是中面層，也有少量道路發生在下面層。習慣認為下面層的力學要求低而降低了對材料的要求，實際上由于模量及模量比的變化，力學分布也是變化的，不應過多降低下面層的高溫穩定性指標。

JTGD 50—2017 符合工程實踐，而CJJ 169—2012存在一定問題。

2）將雙指標降為單指標，取消了相對變形率。相對變形率是指在規定作用次數、時間內所產生的車轍變形與試件總厚度的比值。同時對幾種車轍評價指標進行對比分析，結果表明，動穩定度指標隨溫度和應力改變存在異常變化，不能夠比較全面的評價瀝青混合料的車轍性能；綜合穩定指數和變形率，在室內車轍試驗的基礎上，能夠更合理地評價瀝青混合料的高溫車轍性能[5]。因此，綜合采用動穩定度及相對變形率雙指標，能更合理地評價瀝青混合料的高溫性能。

4 硫化橡膠粉改性瀝青功能層

DB/T 29-161—2006 只簡單提出膠粉改性瀝青可作為功能層使用，DB/T 29-161—2018 詳細提出了作為功能層的技術要求。硫化橡膠粉作為功能層，目前在江蘇、福建等地應用已經十分廣泛并取得了良好效果，但天津應用還較少。

為改善路面結構的防水、黏結效果，在中面層下面、半剛性基層頂面及橋面鋪裝中宜設置廢輪胎膠粉改性瀝青防黏結層。在舊路加鋪的舊路表面、半剛性基層頂面可設置胎膠粉改性瀝青應力吸收層，減小反射裂縫。近年來研究應用表明[1]：鋪設高黏度的膠粉改性瀝青應力吸收層，不僅能與上下層形成牢固的黏結，而且能很好地防止出現反射裂縫，尤其是近幾年比較成熟的“白改黑”技術，將產生病害的水泥混凝土路面破碎后，加鋪膠粉改性瀝青應力吸收層，再鋪筑面層結構，既能保證良好的路用性能，又能節約成本，降低工程造價。由此看來，膠粉改性瀝青防水黏結層和應力吸收層可在天津推廣應用。

5 硫化橡膠粉改性瀝青混合料的礦料級配

DB/T 29-161—2006 礦料級配包含密級配和開級配，DB/T 29-161—2018主要推薦連續密級配AC和間斷密級配SMA，刪除了開級配OGFC。由于天津雨水較少，開級配基本沒有應用；實際上膠粉改性瀝青混合料可以作為開級配抗滑磨耗層使用，這一功能層在歐美國家、我國臺灣省應用已經比較廣泛，我國上海、浙江等地都曾做過相關研究并在應用中得到了較好評價[2]。

另外，膠粉改性瀝青混合料在國內外大部分地區均推薦采用間斷密級配SMA，主要是考慮膠粉改性瀝青的溶脹反應，廢輪胎膠粉與瀝青在高溫條件下反應會吸收一部分瀝青中的輕質組份，導致體積膨脹并在周圍形成較厚的凝膠層，最終廢輪胎膠粉和瀝青的混合料成為分散相共混結構，膠粉為分散相、瀝青為分散介質，形成了廢輪胎膠粉和瀝青連續或相互交錯的三維空間結構，廢膠粉顆粒仍然存在且以物理反應為主。間斷密級配SMA 在天津應用極少，DB/T 29-161—2018認為天津地區硫化橡膠粉改性瀝青由于工藝不同，經孕育、剪切、研磨、發育，再輔以化學助劑等連續過程，膠粉與瀝青物理、化學反應更充分，存在橡膠顆粒較小，故適合采用連續密級配，因此在名稱上也區別于橡膠瀝青，本質上屬于兩種不同機理的膠粉改性瀝青。

6 硫化橡膠粉改性瀝青混合料的施工溫度控制

DB/T 29-161—2018 仍延用DB/T 29-161—2006的拌和溫度指標，包括瀝青溫度、出料溫度及廢棄溫度。DB/T 29-161—2018 的壓實溫度指標有所提高，復壓溫度不宜低于150 ℃，終壓溫度不宜低于120 ℃，均比DB/T 29-161—2006提高了10 ℃。

DB/T 29-161—2006 參考JTGF 40—2004，改性瀝青混合料貯存溫降≯10 ℃。DB/T 29-161—2018 要求溫降≯5 ℃，主要是考慮天津當地硫化橡膠粉改性瀝青的黏度大多較高，對施工溫度的要求必然高，溫度降低過大，施工壓實困難；因此提高該指標較為合理。

普通瀝青混合料的施工溫度一般根據黏溫曲線確定，但它對改性瀝青并不適用；實踐證明，按黏溫曲線并采用相同的等黏溫度確定改性瀝青的施工溫度，實際上會偏高，因此改性瀝青施工溫度可參考黏溫曲線并結合實踐經驗選取。硫化橡膠粉改性瀝青混合料的壓實溫度與基質瀝青標號、黏度、環境溫度相關，浙江溫州地區將環境溫度分為10～20 ℃、20～30℃及＞30 ℃三檔，分別進行施工溫度的指標控制[6]。JTGF 40—2004 表5.2.2-2 分50 號、70 號、90 號、110 號四種不同基質瀝青，對施工溫度指標進行了分類控制。

硫化橡膠粉改性瀝青混合料黏度越大，施工溫度越高；但施工溫度太高容易導致膠粉改性瀝青老化；施工溫度過低，混合料黏度大，不利于壓實。DB/T 29-161—2018 壓實溫度指標提高，可能是考慮到天津作為北方城市，氣溫相對較低，實際施工時，采用了較大黏度的硫化橡膠粉改性瀝青混合料，因此提高了壓實溫度。

7 硫化橡膠粉改性瀝青混合料的生產工藝

DB/T 29-161—2006 和DB/T 29-161—2018 均采用濕法生產工藝。

膠粉改性瀝青混合料干法和濕法生產工藝各有優缺點。濕法是指廢舊膠粉先與瀝青拌和，制成膠粉改性瀝青，然后再與集料拌和，可用于應力吸收層、水泥路面嵌縫料、碎石封層或作為密級配、間斷級配或開級配瀝青混凝土的結合料；采用濕法工藝修建的路面一般路用性能較好，病害少，使用壽命比較長；因此國內外濕法應用較為廣泛[7]。干法是指將舊膠粉作為一部分細集料先與石料干拌，然后噴入瀝青拌制成膠粉改性瀝青混合料，采用干法工藝修建的路面性能不穩定,容易出現剝落、松散早期病害；但干法工藝將廢舊橡膠顆粒充當集料使用，可應用較粗的橡膠顆粒并能大量消耗廢舊膠粉，由于高彈性廢舊橡膠顆粒的加入，增加路面的彈性和阻尼性能，可降低行車噪聲[8]，目前干法生產的瀝青混凝土可用在路面的中下面層，造價相對較低。

從環保的角度來看，采用干法工藝，廢輪胎膠粉與礦料短暫地拌和，反應并不充分，混合料的異味和粉塵明顯高于濕法；因此國際上大多數國家出于對環境影響的考慮，優先使用濕法工藝，限制干拌工藝，尤其是在城市道路。

8 硫化橡膠粉改性瀝青混合料的環保措施

將廢舊輪胎加以利用的初衷是走循環經濟，綠色環保的道路；但是膠粉改性瀝青生產過程中會產生一些污染物，這就背離了初衷。眾多研究者只關注性能的好壞，而忽略了環保、經濟的因素。

眾所周知，廢輪胎膠粉與瀝青或礦料在高溫下拌和時，氣味比較重，對周圍環境必然會產生一定的影響。國內對這一方面的研究幾乎空白，美國1993年、1994年和2000年分別對膠粉改性瀝青混凝土生產過程中有害物質進行了監測評估[9]，結果表明：膠粉改性瀝青混合料產生的有害物質與普通瀝青混合料的大體相當，膠粉的加入并沒有增加有害成分；相對于膠粉因素而言，基質瀝青的品種、混合料生產的溫度對有害物質的散發起關鍵作用[5]。

9 結論和建議

1）DB/T 29-161—2018 提高了膠粉改性瀝青的黏附性及其他綜合性能，放寬了高膠粉摻量的改性瀝青的應用。

2）DB/T 29-161—2018 采用旋轉黏度，與國際指標接軌，也為較為合理；但保留老化性能指標，較為保守，膠粉改性瀝青老化性能較好且測量困難，建議可以取消這一技術指標；降低延度指標較合理，即使刪除延度指標也不會降低膠粉改性瀝青的使用性能；降低了貯存穩定性指標，設定在較為合理的區間，既具有可操作性，又能促進膠粉改性技術的進步。

3）高溫穩定性與交通荷載關系不大，主要是材料本身的特性。DB/T 29-161—2018 取消了荷載等級劃分，增加級配類型劃分較為合理。車轍主要發生在路面中下面層，因此，降低中下面層高溫穩定性指標不合理。動穩定度指標隨溫度和應力改變存在異常變化，因此采用動穩定度及相對變形率雙指標，能更合理的評價瀝青混合料的高溫性能，取消相對變形指標不合理。

4）功能層在天津應用不多，DB/T 29-161—2018提出膠粉改性瀝青作為黏層、下封層、應力吸收層及防水黏結層各種功能層的技術要求，有助于推廣功能層在天津的應用。

5）DB/T 29-161—2018 推薦連續密級配AC 和間斷密級配SMA，刪除了開級配OGFC。實際上膠粉改性瀝青混合料作為開級配抗滑磨耗層，在國外應用廣泛，建議將來可以開展這方面的研究，寫入規范。

另外膠粉改性瀝青混合料在國外及國內大部分地區均推薦采用間斷密級配SMA。DB/T 29-161—2018 認為天津地區硫化橡膠粉改性瀝青區別于橡膠瀝青，改性機理有別，這需要大量試驗數據來進行驗證；特別是對溶脹性的研究，對于天津采用連續密級配AC的合理性至關重要。

6）DB/T 29-161—2018 對貯存溫度、壓實溫度指標有所提高。建議在工程技術可行的條件下，從節約能源、保護環境以及避免膠粉改性瀝青的老化的角度，盡量降低施工溫度，根據瀝青標號、環境溫度及黏度對施工溫度指標進行分類控制更為合理。

7）可以適當考慮干法生產工藝在降噪路面及中下面層的應用，以拓寬膠粉改性瀝青的使用功能，提供更多選擇，完善膠粉改性瀝青的整個技術體系。

8）國內對膠粉改性瀝青環保方面的研究基本處于空白。DB/T 29-161—2018 增加了生產過程特征污染物排放技術要求，減少對環境的污染，符合循環經濟、綠色環保的初衷；在滿足環保要求的條件下，提高膠粉改性瀝青的使用性能，更有利于膠粉改性瀝青在全國范圍內的推廣應用。