浅谈橡胶沥青在道路工程中的应用前景

摘要：本文介绍了废旧橡胶沥青在国内外道路工程中的应用情况；介绍了废旧橡胶粉改性沥青的应用背景——节能减排与循环经济的大局要求以及道路工程的技术要求；介绍了橡胶沥青混凝土路面的高温稳定性、低温抗裂性、抗老化性能以及降噪特性。论证了橡胶沥青的应用原理，并讨论了这一工艺在道路工程中的应用前景。

关键词：道路工程、橡胶沥青；废旧橡胶轮胎粉；

中图分类号： U41文献标识码：A 文章编号：

废旧橡胶轮胎粉改性沥青技术在公路工程中的应用历程

1.1 废旧橡胶轮胎粉改性沥青技术在国际公路工程中的应用

国际上最早的橡胶改性沥青的文献见于1843年的英国专利。现代意义上的橡胶沥青混合料首先出现在20世纪40年代的美国。美国橡胶回收公司在20世纪40年代首先采用干法生产工艺生产Ramlqex TIM橡胶粉沥青混合料。

胶粉改性沥青在公路建设中的应用始于20 世纪60年代,在美国进行了铺路试验。进入20 世纪70年代后至20世纪末,美国、中国、俄罗斯、瑞典、加拿大、比利时、法国、南非、奥地利、澳大利亚和印度等国都对橡胶改性沥青进行了广泛的应用研究和铺路实践。

1.2 废旧橡胶轮胎粉改性沥青技术在国内公路工程中的应用

我国公路研究部门早在20世纪60 - 70年代即在室内开展了废旧橡胶粉改性沥青技术研究，并在80年代初期进行了橡胶粉改性沥青铺筑道面的初步尝试。1983 - 1084年在我国的青海省成功铺筑了曹家堡民用机场的飞行跑道，并在高原强紫外线环境下经受了包括波音757在内的大型客机作用。1982 - 1986年在江西省和四川省进行了路面试铺，经过十多年高负荷运行，表明对于减少光线的反射和路面裂缝及提高路面的高温稳定性能等均有良好的效果。后来由于各种其他的原因，对于橡胶沥青路面应用的研究一度停滞。90年代后，随着经济的发展，汽车在我国的不断普及，重载需要有技术性能更为优良的路面混凝土投入使用；废旧轮胎的不断产出需要有一种双赢的技术予以同步消化。在这一大背景下带来了废旧橡胶粉改性沥青技术的大发展。

废旧橡胶轮胎粉改性沥青技术的应用背景

2.1 社会堆积了大量的废旧橡胶轮胎无法消化

随着我国人民生活水平的提高和经济建设的发展，汽车工业飞速发展，汽车保有量逐年迅速增加，随之而来的是废旧轮胎的数量不断增加，造成废旧轮胎的堆积和废弃，并对环境造成了严重污染。相关资料显示，2006年我国废旧轮胎达到1.5亿条，到2010已超过了2亿条，大量的废旧轮胎造成了严峻的环保问题。在江西省最大的南昌市麦园垃圾填埋场里就堆弃有上千吨的废旧轮胎，这些轮胎如果不加处理，容易发生自燃，酿成火灾，存在巨大的安全隐患，同时占用了宝贵的土地资源，造成资源的浪费。

2.2 交通特性对路面要求日益提高

近年来，随着国民经济的持续发展，公路上行驶的车辆无论从车流量，还是轴载均有大幅提高，许多公路未到设计年限，然而计算交通量已远远超过了设计值，因此亟需更为优良的筑路材料。

2.3 橡胶粉改性沥青具有优异的路用性能

橡胶沥青对我国公路界来说，还是一项新的技术，正在引起我国公路届愈来愈大的兴趣和关注，国内许多学者、实验室和机构都对它展开了系统的基础的试验研究，其中，同济大学交通运输工程学院所属的教育部重点试验室对橡胶沥青技术开展了全面的基础性和实践性的研究，对于橡胶沥青和混合料以及橡胶沥青路面的性能主要得出了以下的研究结论：

旧轮胎、新材料

汽车轮胎经一段时间使用后成为报废的旧轮胎，但组成这种旧轮胎的主要材料——橡胶却几乎是全新的，因为橡胶材料在出厂时的使用寿命均在100年以上，而汽车轮胎的使用寿命却仅为数年乃至数月。当我们使用这些废橡胶轮胎制成橡胶粉，我们得到的是几乎全新的橡胶材料。

（2）橡胶沥青和混合料的高温性能

橡胶沥青的高温性能可用软化点和动态剪切流变试验评估。实验结果表明，橡胶沥青的软化点在52℃ - 74℃范围内变化，DSR指标也明显高于普通沥青和聚合物改性沥青。

橡胶沥青混合料具有良好的抗车辙的长期性能。

（3）橡胶沥青和混合料的低温性能

试验研究显示橡胶沥青的感温性远低于普通沥青；橡胶沥青的高低温性能是可以通过多种方法进行调节的；在寒冷地区，宜使用低标号的基质沥青来生产橡胶沥青；对于较硬的基质沥青而加入的橡胶屑又较多时，橡胶沥青对低温性能的改善是有限的。

（4）橡胶沥青及混合料的抗疲劳性能

试验室用实验路面进行了实物轮胎的模拟加载试验，结果表明橡胶沥青路面在厚度减薄一半的情况下起抗疲劳的性能仍远胜于普通的密级配沥青混凝土，原因一是橡胶沥青本身抗疲劳性能强，二是橡胶粉的加入导致了沥青用量增加。这一研究确认了橡胶沥青混合料能减薄路面的设计厚度。

（5）橡胶沥青混合料路面的降噪性能

目前，交通噪音成为社会的一大污染源。交通噪声大多是由汽车轮胎摩擦地面而产生的。试验结果表明，加入3%胶粉，所铺路面能降低70%的交通噪声。

（6）橡胶沥青混合料的节能减排性能

目前国内比较成熟的沥青改性剂大多是石化产品，如SBS,SBR,EVA等等，我国年来平均用于沥青改性的SBS已达到6万吨/年，每年需消耗20万吨原油。

废旧橡胶轮胎粉改性沥青技术的原理

目前我们在道路中使用的沥青大多为石油产品，通常为石化企业原油提炼后的末端产品，其组成十分复杂，虽说主要为碳氢化合物，但目前尚无法对其化学元素进行准确分析，并且无法将其准确成分与路用性能挂钩。

橡胶实际上也是一种石油化工材料，橡胶轮胎经物理粉碎后形成了胶粉颗粒，这些颗粒组成中橡胶烃对沥青具有极佳的改性作用；固态胶团吸入沥青中的轻质油分，产生溶胀作用，可以提高沥青的粘度、水稳定性及温度稳定性；碳黑及灰分可以作为沥青混凝土中的填料起到填充孔隙、吸附沥青等作用；另外，在橡胶轮胎生产中所添加的高质量抗老化剂（环境因素——紫外线、光、水等）融入沥青，可以显著提高沥青混凝土路面的长期使用性能。

废旧轮胎橡胶粉在道路工程中的应用方向

根据橡胶沥青混合料的路用特性，目前橡胶沥青以及橡胶沥青混合料在道路工程中的主要应用方向如下：

4.1 单纯的橡胶沥青材料

由于单纯的橡胶沥青材料具有较高的粘性、高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、高弹性，因此目前工程中较多的将其用于高性能沥青结合料、防水材料、工程粘合剂。如浇铸式的桥面防水铺装、水泥混凝土路面的填缝灌缝料、构筑物之间的防水粘结、高性能沥青混合料的结合材料等处。

4.2 热拌橡胶沥青混凝土

同样由于单纯的橡胶沥青材料的工程特性，目前公路工程中多将其作为高性能热拌沥青混凝土的结合料，如密级配橡胶沥青混凝土；断级配橡胶沥青混凝土中的磨耗层罩面工程以及养护工程中的薄层罩面；开级配沥青混凝土的排水型OGFC表面层等工程中。

4.3 在养护或加强工程中用于隔裂与防水的橡胶沥青应力吸收层SAMI-R。

结语

5.1 社会汽车工业发展以及社会汽车保有量急遽上升产生了大量废旧汽车轮胎，由此促成了废旧橡胶轮胎粉改性沥青技术的发展。

5.2 废旧橡胶轮胎粉改性沥青技术显著改善了沥青与沥青混合料的路用性能，并将消化废旧轮胎的社会需求转化成了公路行业的主动呼应。

5.3 公路上交通流量与轴载的大幅递增促使公路行业开展了沥青与沥青混合料的改性研究，在目前较为成功的沥青改性技术中，废橡胶粉的应用符合循环经济与节能减排的大政策。

5.4 废旧橡胶轮胎粉改性沥青目前已在公路路面与结构层中取得成功应用，解决了许多公路建设中的独特问题。

5.5 九景高速公路技改项目中成功地应用废旧橡胶轮胎粉改性沥青于应力吸收层以及路面加铺层，并取得了很好效果。

参考文献

[1] 公路沥青路面施工技术规范[s] 北京 人民交通出版社JTGF 40--2004，

[2] 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 北京：人民交通出版社，JTJ 052—2000

[3] 姚祖康公路设计手册——路面 北京 人民交通出版社1998

[4] 李立寒，张南鹭.道路建筑材料（第四版）[M]．上海：人民交通出版社，2004