浅谈橡胶沥青在道路工程中的应用

摘要：废旧轮胎堆积造成的黑色污染随着我国汽车工业的发展也日益严重，将废旧轮胎生产胶粉用于沥青改性是大量消耗废旧轮胎并使废物增值的有效办法。本为介绍了橡胶沥青的定义、作用机理、加工工艺及最佳掺量。

关键词：橡胶沥青；废旧轮胎；最佳掺量

中图分类号：U214.7+5文献标识码： A 文章编号：

现阶段，人们的物质生活需求量伴随着国民经济的迅速发展而日益膨胀扩大。全国的汽车保有量在国家大力发展汽车经济的背景下迅速攀升，每年产生数以百万计的废旧轮胎，大量废旧轮胎的资源循环利用是我国面临着的一个难题。据统计，截至2010年底，我国的废旧轮胎己达2.2亿条，且以每年12%的速度递增。由于废旧轮胎是一种难降解、影响人类健康和危害生态环境的高分子材料，露天堆放不仅大量占用土地、妨害植被生长，还极其容易引发火灾，损害人们的身体健康。

将废旧的轮胎加工成橡胶粉来制作橡胶改性沥青并应用于公路行业是处置废旧轮胎的主要方法之一。与基质沥青相比，橡胶改性沥青在高温稳定性、抗老化性能、低温性能、水稳定性以及抗疲劳性等方面都有显著的改善，是一种性能均衡的综合性改性沥青。橡胶沥青混合料中粘结料的含量高、弹性较好，能有效提高抵抗疲劳裂缝和反射裂缝的能力，从而提高了路面的耐久性能，且胶结料有较强的低温柔韧性能有效的减轻路面的温度敏感性。由于轮胎有的炭黑抗氧化剂，能提高路面的抗老化、抗氧化能力以及路面的耐久性，显著降低了道路养护费用。

1橡胶沥青定义

1997年美国ASTM对橡胶沥青给出了概括性的定义:由沥青、回收轮胎橡胶以及一定的添加剂组成的沥青混合料，其中胶粉的含量大于总量的15%(内掺法)，并能保证热沥青中的橡胶颗粒能够与沥青充分反应膨胀。从上述概括中可以总结出橡胶沥青的形成的所必需的基本条件有三条:(1)橡胶粉的掺量，其掺量必须保证一定的量;(2)一定的溶胀反应的时间; (3)能够满足相对应的技术标准。上述的添加剂是指为了改善橡胶沥青的某种特殊的路用性能而添加的外加剂，如沥青改性剂、对橡胶粉的活性起到改善作用的材料以及天然橡胶等。

北京市推荐的《北京市废胎胶粉沥青及混合料设计的使用施工技术指南》对橡胶沥青的定义如下:

橡胶沥青:橡胶粉与沥青(有的掺加一定比例的添加剂)拌和而得到的产物，其中橡胶粉的掺量不小于巧%(内掺)或17.6%(外掺)。

2橡胶沥青作用机理

橡胶沥青的本质特征之一:高温状态下，粗颗粒的橡胶屑颗粒浸泡在沥青中，即使与沥青中的轻质油分发生溶胀反应后，仍然能够保持固体颗粒这一核心。在反应结束后，橡胶屑在使用时依旧能够保持着固体颗粒的这一核心的本质。

橡胶沥青与普通沥青、高分子聚合物改性沥青最大的不同就在于它是一种液―固两相的混合物。正是由于存在着通过凝胶体与沥青分子相连的固体橡胶颗粒核心，因此橡胶沥青所呈现特性就不仅仅与基质沥青和凝胶体的特性有关，而且也反映了固体橡胶颗粒的性质。这些被凝胶体所包围的橡胶颗粒核心的存在使沥青变稠、变硬而呈现出某些固体橡胶的性能。

在基质沥青中加入橡胶粉数量的多少，橡胶粉的粒径，在沥青中的溶胀程度以及是否分布均匀这些因素影响着橡胶沥青的本质特性―固体橡胶颗粒核心。可以采用溶剂浸泡，将调和油加入沥青中，或者采取机械高速剪切等多种手段，促使橡胶颗粒的溶胀过程。但其实不是橡胶颗粒愈细愈好，或者溶胀过程愈高愈好，只有保证了数量高和某一特定的粒径的固体颗粒，橡胶沥青的固有特性本质才能显现出来。如果没有固体颗粒核心的存在，橡胶沥青的意义也不复存在。

3橡胶沥青的加工工艺

本文所说的橡胶沥青是指采用废旧轮胎经粉碎后制成的胶粉（橡胶粉细度一般为 20~80 目）作为改性剂，通过一定的生产工艺得到的能够改善混合料性能的沥青结合料。

对于道路建设，废胶粉改性沥青主要有两种生产方法：湿法和干法。

湿法是先将废胶粉与沥青混合，形成橡胶粉改性沥青，然后把橡胶粉改性沥青与集料进行热拌，制成混合料。用此法制的橡胶沥青性能更优，在道路工程中应用也更广泛，但是其缺点是必须在制备后尽快使用，不可放置过长时间，不得二次加热使用。

干法是先将橡胶粉加入到集料中，形成的混合集料再与沥青进行热拌，制成混合料。此过程生产的改性沥青一致性差，实际上不是生产改性沥青的方法，而是把废胶粉当作填料使用。用此方法修筑的道路需要经常修补。

4橡胶粉掺量对沥青性能的影响研究

本小节主要选取40目的橡胶粉，按照不同的比例加入到基质沥青SK- 90中进行改制，制备成橡胶沥青，进行相关性能试验，主要测试指标针入度(25℃)，延度(5℃)，旋转粘度(177℃)，弹性恢复(25℃)及软化点。比较不同掺量的橡胶沥青之间性能的差异，从而确定橡胶沥青的评价指标。

通过一系列沥青性能试验，最终得出结论如下：

（1）基质沥青经过橡胶粉改性后，针入度降低，软化点、当量软化点升高，说明其高温性能得到了提高，对夏季行车的路面车辙、推挤现象有改善。橡胶粉掺量为 22%时，沥青的针入度最低、软化点最高；橡胶粉掺量为 20%时，沥青的当量软化点最高。

（2）基质沥青经过橡胶粉改性后，低温延度增加，表明在低温时具有较大的变形能力。当量脆点降低，说明其可以减轻路面的冬季开裂，提高沥青混合料的低温稳定性。橡胶粉掺量为 22%时，沥青的延度达最大值；橡胶粉掺量为 20%时，沥青的当量脆点达最低值。

（3）基质沥青经过橡胶粉改性后，针入度指数升高，说明经过改性后其温度敏感性降低，抗流动性提高。橡胶粉掺量为 20%时，沥青的针入度指数达最大值。

（4）基质沥青经过橡胶粉改性后，弹性恢复性能提高。综合橡胶沥青的高、低温性能以及温度敏感性和弹性恢复性能，并从生产与经济角度考虑，胶粉掺量为 20%-22%比较合适。采用掺量 20%-22%的橡胶粉制备沥青，其综合性能最优。

综合橡胶沥青的高、低温性能以及温度敏感性和弹性恢复性能，并从生产与经济角度考虑，胶粉掺量为 20%-22%比较合适。采用掺量 20%-22%的橡胶粉制备沥青，其综合性能最优。

5存在问题及展望

由于技术上的局限性，我国开展的有关应用废旧轮胎橡胶粉对沥青改性的研究并未取得很大的成功，其应用研究也未引起相关部门的足够重视。对我国公路界的大部分人来说，橡胶沥青应用技术在还是一项新技术，人们还未对橡胶沥青的作用机理进行很透彻的了解，在原材料选择、混合料和结合料的设计方法、施工技术、制作工艺与质量控制等方面都还缺乏充分的积累。

尽管存在着很多的问题，但是对橡胶沥青的推广和应用还是应该坚定不移的走下去。为此，还需要我国尽快出台关于橡胶沥青的统一规范、加大在政策和经济上对于废旧胎粉用于橡胶沥青的扶持。相信橡胶沥青的应用一定会有更加广阔的前景。

参考文献：

[1] 王旭东，李美江，路凯冀等.橡胶沥青及混凝土应用成套技术【M】.北京:人民交通出版社，2008.

[2] 北京市路政局等.京路科安发【2006】1912号.北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南【SJ】.北京:人民交通出版社，2006.

[3].交通部公路科学研究所. JTG F40―2004公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.