废橡胶粉-SBS复合改性沥青混合料应用技术

摘要：我国汽车工业的高速发展促使大量的旧轮胎被废弃，不但污染环境而且占用土地。废橡胶粉-SBS复合改性沥青混合料具有很好的抗高温变形和抗低温开裂性能，可有效提高沥青路面质量，延长路面使用寿命；同时将废旧轮胎加工制成橡胶粉还可以实现废旧轮胎资源化和无害化利用，促进公路建设绿色循环低碳发展。本文通过废橡胶粉-SBS复合改性沥青混合料在吉林省省道长白线路面改造工程的应用，重点从配合比设计、施工工艺等方面总结废橡胶粉-SBS复合改性沥青混合料路面的应用技术，为其大规模推广应用提供技术支撑。

关键词：废橡胶粉-SBS复合改性；配合比设计；施工工艺；

中图分类号：TU755文献标识码： A

[]0 引言

经济的发展促进了我国汽车产业的迅速发展，截止2013年，我国汽车保有量为1.37亿辆，与此同时，废旧轮胎产量超过4.9亿条，总重量1500万吨，居世界第一。废旧轮胎是一种难以降解的高分子化工材料，采取焚烧的方法处理，容易引起空气污染和水污染；如长期露天堆放，不仅造成资源的极大浪费，而且容易积存污水滋生蚊虫，污染环境，因此将其称为黑色公害[1-2]。橡胶粉-SBS复合改性沥青技术可充分发挥橡胶粉和SBS改性剂各自的改性优势，不仅可以显著提高沥青路面建设质量和服务水平，有效解决沥青路面病害[3-4]，而且还可以实现废旧轮胎资源化和无害化利用，保护环境，促进公路建设绿色循环低碳发展。

本文结合工程实际应用，重点介绍橡胶粉-SBS复合改性沥青混合料的应用技术，为其后续大规模推广应用积累经验。

1实体工程自然概况

本实体工程属于吉林省道长白线路面改造工程，路段长18公里，路线所处区域气候特点鲜明，夏季温热多雨，冬季寒冷漫长，夏季最高气温历史极值37℃，冬季最低气温历史极值-43.3℃，冰冻深度最大为1.5m，特殊的气候特点对路面高低温使用性能具有较高的要求。

原路面工程为二级公路，1999年竣工，路面结构为22cm水泥混凝土面层+18-20cm二灰碎石基层+15-20cm二灰砂土底基层+30cm砂砾垫层。随着经济建设的发展，载重货车数量的增加，原来的路面结构承载力以无法满足要求，造成了路面板的破坏。为此，提出面层采用4cm废橡胶粉-SBS复合改性AC-13沥青混凝土结构层进行补强。

2废橡胶粉-SBS复合改性沥青性能试验

试验工程所用的废橡胶粉-SBS复合改性沥青中胶粉细度为40目，胶粉掺量20%，SBS掺量为2%。对表征废橡胶粉-SBS复合改性沥青的重要指标包括旋转粘度、软化点、弹性恢复、延度等进行了检测，结果见表1。

表1 废橡胶粉-SBS复合改性沥青性能试验结果

项目 实测值

PG等级 PG82-28

基质沥青 90号

175℃旋转黏度（Pa・s） 3.1

25℃针入度（0.1mm，100g，5s) 62

软化点（℃) 61.0

弹性恢复（25℃）（%） 83

48h离析 3.8

3配合比设计

废橡胶粉-SBS沥青混合料设计中核心问题是级配的选择，我国的现行沥青路面设计、施工规范中还没有废橡胶粉-SBS沥青混合料专用级配的介绍[5-6]。目前国内一些地区参照国外的使用经验推荐橡胶粉改性沥青混合料采用间断级配或嵌挤级配，以增大混合料矿料间隙，容纳更多的橡胶沥青。

然而研究发现，与传统的橡胶粉改性沥青混合料不同，废橡胶粉-SBS复合改性沥青粘度较大，在击实功相同的情况下，混合料的空隙率和矿料间隙率均偏大，因此，需要用较大的油量或增加细料用量才能填充空隙，保证混合料体积指标合格。为此，研究中在传统的矿料级配曲线接近中值的基础上进行了调整，适当提高了4.75mm筛孔通过率，增加细集料比例及橡胶粉沥青胶浆的用量，保证了混合料的密实性和路用性能。调整后的级配曲线见图1。

图1 矿料级配图

根据设计的矿料级配曲线，以4.8%、5.2%、5.6%、6.0%和6.4%五个油量制作不同油石比的马歇尔试件，根据马歇尔试验结果，在保证规范要求的设计空隙率前提下，同时考虑寒区低温性能及水稳定性能的要求，确定最佳油石比为5.7%，对应性能指标结果见表2所示。

表2AC-13沥青混合料路用性能指标

试验项目 单位 试验结果 SBS改性沥青混合料技术要求

车辙试验动稳定度 次/mm 3600 ≮3000

浸水马歇尔试验残留稳定度 % 88.2 ≮85

冻融劈裂试验残留强度比 % 84.2 ≮80

4施工控制要点

（1）施工温度控制

施工温度是影响废橡胶粉-SBS改性沥青混合料施工质量的重要因素，在进行大面积摊铺前，根据试验段的试铺，总结提出了施工温度控制要求，见表3所示。施工中严格按照提出的温度进行控制，有效保证了废橡胶粉-SBS改性沥青混合料施工质量。

表3 废橡胶粉-SBS改性沥青施工温度

施工工序 温度要求（℃）

沥青加热温度 180~190

矿料加热温度 190~220

出料温度 175~185

混合料废弃温度，高于 195

运输到现场温度，不低于 170

摊铺温度，不低于 165

开始碾压的混合料内部温度，不低于 155

碾压终了的表面温度，不低于 钢轮压路机 120

轮胎压路机

振动压路机

开放交通的路表温度，不高于 50

（2）碾压工艺控制

沥青混合料面层的压实是保证施工质量、使其获得良好路用性能的关键环节之一。废橡胶粉-SBS复合改性AC-13沥青混合料碾压时共配置了3台13t双驱双振钢轮压路机，碾压遍数按8遍进行控制，具体方式如下：

初压2遍，采用13t钢轮压路机碾压，前进时（关闭振动装置）以2-3km/h的速度匀速静压，后退时沿前进碾压时的轮迹行驶并采用微振方式。

复压紧跟初压后面进行，采用13t双驱双振钢轮压路机以微振方式碾压4遍。

终压采用13t双驱双振钢轮压路机碾压2遍，终压速度为3-6km/h，碾压方式为静压。

5效益分析

使用废橡胶粉-SBS复合改性沥青修筑公路在全面提高沥青路面使用性能的同时，一定程度上还可以降低工程造价，且节能减排效益显著。

（1）修筑本试验段共需废橡胶粉-SBS复合改性沥青约690t，每吨橡胶粉SBS复合改性沥青价格比SBS改性沥青低200元，为此，本试验段共可节省工程造价13.8万元，

（2）因胶粉掺量为20%，试验段共消耗废旧轮胎橡胶粉约138t，约合2.7万条废旧轮胎，按废旧轮胎出粉率70%计算，则共消耗废旧轮胎约195.4t，相当于节省215t烟煤，折算成标煤量为154t，节能减排效益显著。

6结论

本文通过对废橡胶粉-SBS与复合改性沥青混合料的应用技术进行全面介绍，得出如下主要结论：

（1）提出了不同于传统的矿料级配形式即采用连续密级配，并可通过适当增加混合料中粗集料和橡胶粉沥青胶浆的用量，其有效性可通过后期实体工程观测进一步验证。

（2）通过实体工程施工，总结了废橡胶粉-SBS复合改性沥青混合料的施工关键技术，提出了施工温度控制要求。

（3）废橡胶粉-SBS复合改性沥青混合料相比SBS改性沥青混合料不仅可以降低工程造价，同时，还具有明显的节能减排效益。

参考文献：

【1】陈丽. 废塑料-橡胶粉复合改性沥青混合料试验研究[D]. 重庆交通大学.2011.04.

【2】周孔，叶奋.橡胶改性沥青混合料的高温性能影响因素分析[J]. 公路交通科技(应用技术版).2008.

【3】韦大川，王云鹏等. 橡胶粉与SBS复合改性沥青路用性能与微观结构.吉林大学学报（工学版）. 2008.5 .Vol.38No.3

【4】刘红平. SBS-橡胶粉复合改性沥青混合料应用研究[J]. 养护机械&施工技术.2009.12.

【5】中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计技术规范（JTG D50-2006）[S]. 2006.

【6】中华人民共和国行业标准.公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004） [S]. 2004.