橡膠粉在瀝青混凝土路面中的應用

于殿斌

(黑龍江省龍建路橋第六工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

1 概 述

橡膠粉以廢舊輪胎為主要原材料，經加工后制得，按30%～35%的比例摻入基質瀝青中，該材料有助于改善橡膠瀝青混合料的性能，例如高溫穩定性和低溫抗裂性均有所提升，可供瀝青路面攤鋪使用。于國內同類加入20%橡膠粉的橡膠瀝青相比，加入30%以上橡膠粉的橡膠瀝青對黑龍江的高寒地區氣候更為適合，此時基質瀝青的性能改善效果更佳。

2 適用范圍

橡膠瀝青路面是現代公路建設中較為典型的路面形式，常見于城市快速干道、一級以下公路等工程場景中。近十年來，人們對環境保護和資源循環利用有了進一步的認識提高，我國很多省份在公路行業積極開展了橡膠瀝青混凝土路面的研究和應用，從而給橡膠瀝青混凝土路面的應用創設了良好契機。

3 工藝原理

(1)橡膠瀝青以廢舊輪胎為原材料，經加工后制得均勻性較好的橡膠粉粒，并按特定的級配關系加以組合，在190～200 ℃的高溫環境中拌和，在與機制瀝青接觸后發生反應后制得，其粘附性較佳，遇高溫環境時具有良好的彈性恢復性能，在低溫環境中穩定性較佳。

(2)制得橡膠瀝青后，將其與碎石材料拌和，構成均勻的橡膠瀝青混合料，可用于路面的鋪筑作業。橡膠瀝青混凝土路面施工所涵蓋的作業內容包含原材料的采購、橡膠瀝青的生產、拌制、攤鋪、碾壓等，相較于普通改性瀝青路面而言，其在拌和時間、溫度控制、攤鋪碾壓工藝等方面均有獨特性，需差異化對待。

4 施工流程及操作要點

4.1 橡膠瀝青制備工藝

橡膠瀝青對溫度較為敏感，合理的溫度是提高橡膠瀝青生產質量的必要前提。生產前，需對基質瀝青加熱(溫度以204～226 ℃為宜)，給予持續的攪動，約45 min后方可取得較良好的反應效果。期間加強對橡膠瀝青質量的檢查，重點考慮粘度指標，應當滿足要求。此后，全面檢驗橡膠瀝青，若達標則用于施工，否則則需根據實際情況合理優化配比，直至滿足要求為止。產出的橡膠瀝青需在相對穩定的溫度環境中得到保存，儲罐的溫度以190～218 ℃為宜，以免因溫度變化而影響橡膠瀝青的質量(例如出現膠粉顆粒下沉或上浮的問題)。

4.2 操作要點

(1)材料選擇

①廢舊輪胎是制作橡膠粉的主要原材料，在各類廢舊輪胎中，以天然膠含量較高的斜交輪胎最為合適，其應用效果優于子午輪胎(具有合成膠含量高的特點)。因此，在工程實踐中，應優先選用天然膠含量較高的斜交輪胎。

②根據不同地區選擇不同的基質瀝青，黑龍江省所處高寒地帶，故選擇130#基質瀝青。

③集料需具有堅硬、潔凈的特點，由反擊式破碎機軋制而得。在選用粗集料時，若粒徑超4.75 mm，則應優先使用玄武巖，或是其它質量指標達標的石料。

④為提高橡膠瀝青混凝土的黏附性以及水穩定性，需摻入1%～2%的普通水泥，但不宜摻入礦粉填料。

(2)橡膠粉的制備

廢舊輪胎的破碎是制作橡膠粉的初期環節，通常以常溫粉碎法為宜，要求制得的橡膠粉具有干燥、潔凈的特點，在與瀝青和骨料接觸后，攪拌過程中可自由流動且無泡沫等雜物。考慮到橡膠粉顆粒易結塊的情況，可適量加入碳酸鈣，但需嚴格控制其用量，原則上不宜超過橡膠粉的3%(按重量計)。此外，隨著橡膠粉目數的變化，其對瀝青性能的影響程度也不盡相同，原則上，橡膠粉越細，與瀝青的混合效果越好，同時也更有利于后續壓實作業的高效開展。

(3)橡膠瀝青的制備

橡膠瀝青生產前應根據要求加熱溫度，以204～226 ℃為宜，并在該溫度條件下攪動，持續時間至少需達到45 min，此時的反應效果較為良好。加強對溫度的控制，使其穩定在190～218 ℃區間內，重點監測瀝青的粘度，待完全反應后，根據所得數據對其質量情況作出判斷，若滿足要求則轉至保溫裝置中儲藏，期間需持續運轉攪動裝置，以免出現顆粒不均勻分布的情況。

橡膠瀝青在反應之后，要及時使用，若橡膠瀝青已經冷卻，后續使用時需對其加熱，直至其溫度達到190～218 ℃為止。，從冷卻到加熱，這就是一個加熱循環。理論上，加熱循環不可超過2次，否則將嚴重影響瀝青的質量，例如出現粘度不合理的情況。在延遲時間過長時，橡膠將與瀝青發生持續的反應，期間伴有橡膠分解現象，為保證材料質量的可靠性，可摻入適量的膠粉，并再次混合反應45 min(此階段的溫度應達到190～218 ℃)，最終得到質量達標的橡膠瀝青。

(4)瀝青混凝土的拌制

通過馬歇爾試驗的方法確定橡膠瀝青的配比。根據工程經驗，油石比以7%～9%為宜，此條件下制得的混合料具有良好的性能。拌和階段，溫度控制為重點內容，以170～185 ℃為宜，但不宜超過195 ℃，否則反而會影響混合料的質量。各集料顆粒的分布應具有均勻性，即能夠有效裹覆瀝青結合料，拌制階段可先添加水泥，在與礦料干拌約10 s后(應保證兩者具有均勻性)，再摻入橡膠瀝青，給予40 s左右的拌和處理。攪拌期間，密切觀察混合料的質量，判斷其是否存在花白、離析等問題，若有則視為廢料處理，并查明成因，采取處理措施，確保后續生產的混合料可滿足質量要求。

(5)攤鋪

遵循連續攤鋪的原則，使成型的路面具有完整性與平整性。攤鋪速度需根據拌和站的生產能力合理調整，形成相協調的作業關系，避免停機等料或材料供應量過剩。攤鋪過程中加強防護，任何無關人員均不可進入施工現場，例如不可出現踩踏等行為，以免影響最終的攤鋪效果。攤鋪機運行期間，操作人員及時糾偏，并合理控制布料器中混合料的高度，避免攤鋪層離析。

(6)碾壓

攤鋪到位后，進入碾壓環節，以減小混合料內部的空隙量，提高密實性與平整性。合理配套碾壓施工機械設備，并按流程依次完成各階段的碾壓作業。初壓的溫度控制至關重要，應在攤鋪后溫度較高的時段及時攤鋪。橡膠瀝青混凝土的粘性較強，若采用的壓路機帶有膠輪，則容易出現粘輪的情況，不宜采用此類設備。通常，可采取多臺鋼輪壓路機組合運行的方式，根據攤鋪機的運行速度合理碾壓路面，確保初壓、復壓及終壓的施工質量均可滿足要求。

5 應用優勢分析

(1)抗反射裂縫。得益于橡膠瀝青的高粘度特性，所形成的混合料油膜厚度較大，不會出現析漏現象，各類裂縫難以從該處穿透、反射，從而保證了結構的完整性。

(2)抗車轍。橡膠瀝青具有較強的彈性恢復能力，即便受到持續性的行車荷載作用，結構也不會形成永久性的車轍，在短時間內能恢復原狀，可見路面具有足夠的平整度。

(3)低溫抗裂、抗老化。橡膠瀝青的低溫延度較大， 盡管其孔隙率偏大， 但具有良好的彈性以及恢復性，因此即便是在低溫環境下也能夠維持原狀，同時低溫對橡膠瀝青混合料的影響甚微，可延緩老化的發生時間，減小老化的程度。

(4)降低行車噪音。車輛通行過程中，車輪與路面持續接觸，期間車輪將接觸源自于路面的橡膠粉，該部分材料的彈性表現良好，加之瀝青油膜厚度較大，因此可有效降低輪胎噪音。既有研究結果表明，較之于普通瀝青材料的路面，通過橡膠瀝青的應用，同交通環境下的行車噪音可降低3～8 db，在城市核心區域等噪音控制要求高的場景中具有突出的應用優勢。

(5)節能環保。在汽車保留量逐步增加的背景下，廢舊輪胎的數量也隨之增多，給橡膠粉的制作提供了充足的原材料，既能夠滿足原材料供應要求，又避免了廢舊輪胎浪費的問題，可實現集約化發展，契合于節能環保的理念。

6 結 論

綜上所述，以廢舊輪胎為原材料，制得橡膠粉，通過與基質瀝青等相關材料的拌和，構成優質的橡膠瀝青混合料，其在剪切強度、耐久性、穩定性、生態環境效益等方面均更具有優勢，可避免傳統瀝青路面易發生車轍、推移等病害的問題。此外，橡膠粉是一種節能型材料，其生產原材料選用的是廢舊輪胎，因此可達到“變廢為寶”的效果，資源投入量隨之減少，且成型的瀝青路面還彰顯出良好的環保效益，達到筑安全、保質量、提效益的多重應用效果。