橡胶沥青的发展以及应用前景

摘 要：橡胶粉改性沥青是指采用废旧轮胎经粉碎后制成的胶粉作为改性剂， 通过特殊的生产工艺得到的能够改善混合料性能的沥青结合料。其优点包括胶粉与沥青混融性好；原料来源丰富 价格低廉；施工工艺与普通沥青相同，不需要特殊设备；铺设的路面具有良好的高低温性能、不易产生裂缝、不易老化、降噪、防滑和维修费用低等等。因此，橡胶沥青具有良好的应用前景。

关键词：橡胶沥青；特点；应用；优化措施；

0引言

用橡胶材料改善沥青性能的研究,已有一百多年的历史,早在1845年英国就已开始在这方面的尝试。本世纪初法国首先将橡胶沥青用于试验路,此后,英国、荷兰相继铺筑了几条橡胶沥青道路,在第二次世界大战中,这些路经受了繁重的军事运输,仍然无严重的损坏,它便引起道路研究者和橡胶供应者浓厚的兴趣和关注。

五十年代后期合成橡胶生产迅速增加,许多工业发达国家如：日本、苏联、加拿大、西德等国对合成橡胶沥青的研究也相继展开。从此,橡胶沥青的研究受到许多国家的重视。

1972年在美国SkyHarbor 国际机场铺设了一条橡胶沥青跑道,在跑道投人使用时,当地最高气温为46.1℃。经过一段时期观察发现：该跑道在没有特殊养护的情况下,经受了三次大水淹没及多次高压水的冲洗,它的表面没有剥落损坏的现象,至今使用情况良好。

1975年在美国RanBuren公路的一段损坏严重,当时采用单层表面处理进行维

修,其中最西边的一条车道采用橡胶沥青做单层表面处理,而相邻几条车道均用 普通AR－8000号沥青做表面处理,并在该路段设立了四个试验点进行观测。几年来,在橡胶沥青车道上没有泛油、反射裂缝,使用情况正常,而相邻车道上出现了反射裂缝。尤其值得注意的是在AR－8000号沥青车道上的反射裂缝伸展到橡胶沥青的车道边缘就终断了,相比之下,橡胶沥青展现出优势。

目前美国、日本、西德、法国、英国荷兰等。国家已将橡胶沥青广泛地应用到城市道路、城乡公路及机场跑道等方面。就现有资料反映的情况,大部分地区的橡胶沥青道路使用效果良好。近几年我国上海、天津、青岛、哈尔滨,湖南、四川、

河北等省市也相继开展了对橡胶沥青的研究和验经工作。

1. 橡胶沥青的特点及技术现状

橡胶沥青在高温下具有较大的弹性和弹性恢复能力，可以改善路面抗变形能力和抗疲劳开裂的性能；具有较好的高低温性能，减轻了沥青对温度的敏感性；同时，橡胶沥青粘度高，抗老化、抗氧化能力强；开级配或间断级配橡胶沥青路面防滑功能高，可以减低溅水、改善视野、降低噪音3～4 dB，并且大大提高道路安全和舒适性，据有关统计，采用橡胶沥青路面可以减少交通事故达49%。

当然，虽然橡胶沥青具有诸多优点，但是如果配合比或者施工控制不好，路面也会出现一些病害。尤其是2006年以前的橡胶沥青工程，大约有50%以失败告终，其中，最典型的病害就是推移、拥包现象。分析其最主要的原因，一为橡胶沥青混凝土本身的内聚力比较低，约1.2 MPa，仅为SMA的2/3，其抗剪应力稍差；二是未考虑层间粘结材料的应用，在进行橡胶沥青罩面或者应力吸收层施工的过程中，有的工程人员认为橡胶沥青粘度比较大，在橡胶沥青铺装的过程中忽视了层间粘结材料的使用，从而造成橡胶沥青混凝土出现层间推移的病害，这主要出现在复合式白改黑路面中。在“白改黑”罩面铺装时，通常采用橡胶沥青应力吸收层作为抗反射裂缝措施，人们普遍认为橡胶沥青粘度大，可以作为粘结层使用，因此，在水泥板上直接洒布橡胶沥青，而这种做法实践证明是不可取的。当然，实验室条件下(绝对干燥、洁净的界面)，橡胶沥青与水泥混凝土板之间的粘结

力甚至可以高达0.5 MPa(25℃ )以上，但是施工现场的界面是无法达到实验室条件的，这就势必会造成一些问题 。据统计，2006 年至今，约有 20%的复合式路面橡胶沥青混凝土罩面工程由于橡胶沥青混凝土与水泥混凝土板的层间粘结力差出现破坏，这主要是由现场工作基面条件引起的：（1）水泥混凝土面板以下会有毛细水，在施工温度高达190℃时，毛细水将上升到界面，这将大大影响橡

胶沥青与上、下层之间的粘接力；（2）现场水泥混凝土表面难以处理到理想状态，表面会有灰尘，橡胶沥青机械洒布的方式也不能回避其与灰尘的直接接触，从而影响界面的粘结力；（3）橡胶沥青没有渗透性，仅依靠表面的粘附很难保证高温条件下，较强的水平剪切力的破坏。

2. 据现有资料,国内外采用的橡胶材料按其形状有：粉末、胶浆、胶乳、薄片及固体橡胶。

2.1粉末橡胶沥青

粉末橡胶沥青一般适用未经硫化的粉状橡胶。 美国采用丁二烯一苯乙烯橡胶粉末加入沥青中做改性剂。掺胶后,有明显的效果：沥青韧度、低温延性都有改善。

几年后,从这种橡胶沥青铺筑的路面上剔出封面石子时,橡胶沥青仍粘附在石子上,闪耀着沥青的光泽,并且能拉成丝。在低温及高温下,显示出良好的韧性和粘附性。据说这种路面的费用在2～3年内就能偿还,寿命比一般路面长1\3。

2.2液体橡胶

a. 胶乳

胶乳是液体橡胶的一种,西德道路联邦联合会,70年代中期,用它来改善200沥青的性能,其成份是丁钠橡胶。他们认为：胶乳最佳加人量为2～2.5％占沥青重；掺配温度为120℃。掺人胶乳后沥青混凝土的质量明显地改善如表-1所示。

苏联用澳龙涅什合成橡胶厂的不合格丁二烯合成橡胶溶入工业煤油中,制成浓度为10.3％和25％的胶浆, 掺加橡胶量占沥青的重量1～4％,拌和温度120℃～130℃，搅拌机转速200 转／分,搅拌时间1小时。

用该种沥青制成试件。

c. 橡胶乳液

把橡胶制成乳液,加入到沥青中是橡胶作为沥青改性剂的又一种形式。将橡胶乳液、沥青乳化剂按比例掺配,即可改善沥青性能。掺有橡胶乳的沥青低温性能比纯沥青要好,在20℃～零下18℃温度范围内,掺胶的试件低温变形比纯沥青大得

多。在零下18℃的温度下,其变形性只下降了24％，而纯沥青试件变形性要下降1倍。

2.3薄片或固体状橡胶

大部分天然橡胶、合成橡胶和再生胶是以薄片或固体状态供应的,一般不容易在

沥青中溶解,为了使这种状态的橡胶能和沥青材料均匀地混合,需要有带形叶片的强制式搅拌机,除再生胶是这样混合外,大部分生胶都必须预先在辊子机上 仔细加以塑化,使橡胶粘度降低,再在搅拌机内和沥青混合。用这种方法获得的混合料是足够均匀的,并且橡胶到这种程度就完全分散开来,虽然橡胶不可能真正溶解,但它却能在沥青中均匀的分布。这种混合物的特点是延性和弹性都很高,这种掺橡胶的沥青已用于道路上,对改善道路的质量取得了较好的效果。

3. 橡胶沥青应用优化措施

3.1橡胶沥青混凝土配合比的设计

在橡胶沥青混合料配合比设计过程中，要特别注意原材料的选取，包括橡胶沥青胶结料和矿料，其中矿料最好选择强度高、耐磨并与沥青具有良好粘附性的碱性集料-玄武岩，尤其是主要用以形成骨架结构的粗骨料。在实际工程中橡胶沥青混凝土的配合比设计流程与普通沥青混合料和改性沥青混合料的设计流程基本相同。橡胶沥青混合料中一般不添加矿粉，用1%～2%的水泥或消石灰代替。橡胶沥青混凝土断级配的油石比一般在 7%～9%,具体油石比通过试验确定，方法同普通沥青混凝土一样。

3.2降粘材料的使用

由于橡胶沥青粘度大，在施工过程中和易性差，因此，可以加入一些降粘材料以改善橡胶沥青的施工粘度，方便施工。降粘材料的选用以不降低橡胶沥青本身的性能为目标，它可以降低橡胶沥青拌和、摊铺、碾压温度，大大改善现场的施工环境，并可保证橡胶沥青混凝土的压实度，提高工程质量。

3.3层间粘结材料的应用

当橡胶沥青混凝土或橡胶沥青应力吸收层应用于水泥混凝土路面“白改黑”罩面时，为了解决由于层间粘结不良而引起的推移、脱层病害的发生，建议在水泥混凝土板上预先涂刷专用的防水粘结材料，该种粘结材料要求具有良好的渗透性

粘结力及抗剪切力，以避免橡胶沥青出现整体脱粘的情况发生。

4.结语

橡胶沥青具有优越的高低温性能和弹性恢复能力，抗疲劳开裂和耐久性好，防滑降噪，行车舒适，美化环境，是不可多得的路面铺装材料。橡胶沥青性能使用为道路工程开辟了新途径,随着橡胶工业技术水平的不断发展, 将为道路工程提供越来越多的廉价橡胶,橡胶沥青道路也将逐渐得以推广、普及。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。