胶粉改性沥青路面的应用与前景分析

摘要：本文通过介绍橡胶粉在筑路过程中对于改善沥青混合料的性能和具有的良好减噪作用，预示着胶粉改性沥青在未来几年将对我国公路的全面建设提供完善的技术支持以及较大的发展空间。关键字：胶粉改性沥青路面；应用；分析

Abstract：

Through the introduction of the rubber powder in the road construction process to improve the performance of asphalt mixture and has a good noise reduction effect, indicates that the rubber modified asphalt to provide sound technical support in the overall construction of the next few years will be China's highways as well as morelarge space for development.

Key words: rubber modified asphalt pavement; application; analysis

中图分类号：U416.217 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1．前言

随着我国国民经济的快速增长和科技的迅猛发展，汽车拥有量大幅度提高，出于安全的考虑，行驶在公路尤其是高等级公路上的汽车，轮胎还没有到要淘汰的使用程度就废弃了，据统计，到2002年我国废旧轮胎达到了8000万条，并以每年12%的速度增加，到了2005年这一数量增加到了1.2亿条，而到了2010年，将剧增到2亿条，废旧轮胎的储存需要占用大量土地，并对自然环境和人们的健康造成严重危害，解决因废旧轮胎大量堆积而造成的黑色污染和土地占用，保护环境，又能实现废旧轮胎的资源化再利用，缓解国家资源短缺的压力就成为了目前急需解决的问题。如何科学合理的利用废橡胶，国内外研究工作者在此基础上进行了广泛的开发与应用研究，而将废橡胶磨制成橡胶粉加入到沥青中，可以改善沥青的针入度指数、弹性、低温延度、抗变形能力等性能，使沥青的温度敏感性、高温稳定性、低温抗开裂性及抗疲劳性增强。同时橡胶粉沥青混凝土路面与普通路面相比，可延长使用寿命1～3倍，降低噪音50%～70%，大大提高路面的耐热﹑耐寒性及抗滑性，减少路面夏季粘软、冬季易开裂等问题，进而缩短刹车制动距离，提高安全系数，在降低路面噪音, 延缓反射裂缝, 承载重交通量和抵抗不良气候等方面都有显著优势。

2．胶粉改性沥青的制备方法

橡胶粉在沥青混合料中所起的作用比较复杂，胶粉改性沥青的制备方法主要有两种，即干法和湿法。“干法” 是直接将胶粉充当一部分填料喷洒到正在搅拌的热沥青搅拌机中，制成胶粉改性沥青；“湿法”是将胶粉在较高的温度下（175～220℃）加入到热沥青中，快速搅拌混合0.5～2小时，制成改性沥青悬浮液，然后将所得到的改性沥青胶结料储存起来，使用时与矿物集料混合，制得沥青混合料。严格讲干法其实不是制作改性沥青, 而只是将胶粉充当一部分填料加入热沥青中起到填充的作用，虽然在适当的温度下增强了道路的抗车辙性能, 但在低温条件下的抗脆性较差，仅适用于热拌沥青混合料，相对而言湿法所制得的沥青则有较好的高温稳定性和低温抗裂性，因此在筑路过程中多用于填缝料、封层、也可用于热拌沥青混合料。

3．胶粉改性沥青混合料的配合比设计

连续密级配混合料是我国长期使用的一种混合料级配类型，如现行规范中AC系列级配。该级配是根据最大密度理论确定的。目前国内外常用的连续级配形式有如下几种。

n法—泰波A·N法，是根据最大密度原则提出的。

Pi=100(di/D)n

Pi—孔径为di（mm）的筛孔的通过百分率（%）；

di—希望计算的某级集料的各级料径（mm）；

D—矿质混合料的最大料径（mm）；

n—递减系数。

通常情况下n=0.3～0.7，当n=0.5时，即为富勒曲线。

i法—同济大学林绣贤教授在20世纪70年代提出，直接以通过百分率的递减率i为参数。

PX=100（i）x； X=3.32Lg（D/d）

式中：i—通过百分率递减系数；

d—希望计算的某级集料各级粒径（mm）；

D—矿质混合料的最大粒径（mm）。

通常认为i=0.7～0.8是合理的范围；i﹥0.8则细料过多，不够稳定；i﹤0.7易透水，故i=0.75是最佳选择。

根据胶粉改性沥青混合料级配的特殊性，从密实度以及确定油石比的优势来综合考虑，以gtm旋转成型为主要试验方法，选择油石比5.4%、5.7%、6.0%、6.3%在175℃的温度下成型，测定沥青混合料的毛体积相对密度、空隙率、马歇尔稳定度和流值，并根据沥青浸渍法实测合成级配矿料混合料的有效相对密度来计算沥青混合料最大理论相对密度。

油石比为5.7%时胶粉改性沥青混合料的空隙率，间隙率和饱和度为最佳，将最佳油石比确定为5.7%，按此最佳油石比成型的车辙动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂以及渗水试验性能数据。

4．骨架结构分析

由于橡胶沥青混合料的油石比比较高，为了使其具有良好的高温稳定性，其矿料级配在断级配的基础上形成良好的骨架结构十分重要。

当前国内外形成、评价混合料骨架结构的方法有两类：第一类是混合料骨架结构构成方法，第二类是混合料压实后骨架结构评价指标。

一般来说，沥青混合料由粗集料、细集料、填料和沥青胶结料4种材料组成，每种材料的百分含量之和为100%，即：

Pca+Pfa+Pfi +PB=100%

式中：Pca—沥青混合料中粗集料的含量百分率（%）；

Pfa—沥青混合料中细集料的含量百分率（%）；

Pfi —沥青混合料中小于0.075mm填料的含量百分率（%）；

PB—沥青混合料中沥青胶结料的含量百分率（%）。

同时，根据沥青混合料的骨架原理：沥青混合料由粗集料形成骨架，细集料和填料以及沥青胶结料填充粗集料骨架中的空隙，且不将骨架撑开，形成具有一定空隙水平的混合料。

为了充分发挥橡胶沥青的优势，既保证混合料的密实型，又具有良好的碾压成型点，根据现有的工程经验，橡胶沥青混合料中，间断点4.75mm的通过率一般不大于40%，且不宜小于25%。在实际工程中，可分别按照25%、30%、35%及40%四种间断点通过率构成试验级配曲线，通过试验分析、比较，选择最佳的工程级配曲线。

5．胶粉改性沥青的优势

①环保优势

从充分利用资源和保护环境的角度讲，胶粉改性沥青混合料的原材料—胶粉本身就是对废旧轮胎的回收利用，与传统的制造改性沥青工艺相比，废旧轮胎可以形成循环利用，从而为废旧轮胎的处理提供了一个良好的途径。

②性能优势

胶粉改性沥青面层铺筑厚度比其他沥青路面可减少30%以上，而寿命可达到10年，相当于普通沥青路面的2倍，并且可以降低汽车因高速行驶而产生的噪声，沥青本身的高粘结力可以减小集料与沥青剥离，在行车过程中无集料飞散现象，改善行车环境，雨雪天还可以防水和防滑，减少车祸的发生。

③价格优势

胶粉改性沥青价格低廉，在造价上与SBS改性沥青相比可节约造价11%左右，而通过回收旧轮胎来变废为宝的制造胶粉沥青，每年都可以为国家节省大量的资金。

6．结论与建议

从国家的可持续性发展角度出发，充分利用资源和保护环境，是国家未来的发展策略，废旧轮胎的循环利用具有很高的经济效益和环保效益，是我国发展循环经济的重要组成部分，市场发展潜力巨大，从根本上解决了废旧轮胎带来的社会问题，而且对于道路建设而言，可以节约大量建设投资，如果在我国推广并加以合理利用，将对我国经济的快速发展具有十分重要的意义。

参考文献：

⑴JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范

⑵JTJ 052-2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程

⑶王旭东等，橡胶沥青及混凝土应用成套技术

⑷刘超峰，废旧轮胎生产胶粉的新工艺及胶粉利用的新技术，橡塑资源利用2006年第3期

⑸赵光贤，橡胶再生资源的开发和利用，橡胶工业2005年第52卷

⑹韩秀山，我国公路采用废胶粉改性沥青势在必行，化工商情2001年第7期