廢輪胎膠粉改性瀝青應(yīng)用的探討

陳釧

（湖南省高速公路管理局廣信公司，湖南 長(zhǎng)沙 410011）

1 膠粉改性瀝青的簡(jiǎn)介和作用機(jī)理

膠粉改性瀝青（Crumb rubber modifier，簡(jiǎn)稱CRM改性瀝青），是改性瀝青的一種，它是以廢輪胎膠粉作為改性劑加入瀝青中并輔以其他化學(xué)助劑，通過(guò)物理和化學(xué)反應(yīng)對(duì)瀝青進(jìn)行改性最終形成性能穩(wěn)定的新型鋪路材料。

汽車輪胎在加工過(guò)程中為了滿足其使用性能的要求摻加了多種成分，如：合成橡膠、天然橡膠、碳黑、硫、硫磺等等。這些成分對(duì)于瀝青來(lái)說(shuō)每種都可以看成一種改性劑，因此，膠粉摻加到瀝青中可以看成是一種復(fù)合改性作用。從這個(gè)角度看，廢舊輪胎膠粉并不是老化的輪胎膠粉，原有化學(xué)成份仍然可以起到很好的作用，達(dá)到改善瀝青混凝土使用性能的目的。

從試驗(yàn)結(jié)果可知，膠粉在瀝青混合料中的填充作用是不可忽視的，一方面從孔隙率角度會(huì)使混合料更加密實(shí)，但另一方面會(huì)增加混合料的礦料間隙率。特別對(duì)于后者，由于膠粉顆粒本身具有良好的回彈性能，如果混合料中膠粉添加不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致混合料碾壓不實(shí)，嚴(yán)重的導(dǎo)致松散。為了避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，膠粉顆粒的摻加需要進(jìn)行選擇，對(duì)于膠粉混合料的級(jí)配應(yīng)選擇斷級(jí)配，而不宜選擇連續(xù)級(jí)配，其間斷程度與膠粉的目數(shù)和劑量有關(guān)。

2 采用橡膠粉改性瀝青的背景及必要性

2.1 背景

2006年我國(guó)汽車銷售量為721萬(wàn)輛,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年僅廢舊輪胎退役量約140萬(wàn)噸以上，并且以每年15%左右的速度在遞增。2003年廢舊輪胎8000萬(wàn)條，到2004年達(dá)到1.2億條，預(yù)計(jì)到2010年，我國(guó)的汽車保有量將達(dá)到7000萬(wàn)輛，廢舊輪胎的產(chǎn)生量也將達(dá)到2億條。這樣大規(guī)模的廢舊輪胎將造成巨大黑色污染,二次污染環(huán)境和占用土地資源。開展廢輪胎橡膠粉改性瀝青的應(yīng)用可大量利用廢舊輪胎，變廢為寶，具有突出的環(huán)保意義。

2.2 國(guó)際上橡膠粉用于筑路技術(shù)的現(xiàn)狀

國(guó)外自上個(gè)世紀(jì)60年代開始研究和使用膠粉改性瀝青，總里程已達(dá)3萬(wàn)公里，實(shí)踐證明其路用性能大大優(yōu)于普通瀝青。

美國(guó)用膠粉改性瀝青鋪設(shè)高等級(jí)公路和城市道路至今已有30多年的歷史。1997年，美國(guó)參眾兩院立法規(guī)定：凡國(guó)家投資或資助的道路建設(shè)必須采用膠粉改性瀝青，并且規(guī)定膠粉的使用量必須達(dá)到20%以上。美國(guó)聯(lián)邦各州也相繼通過(guò)法令推廣膠粉改性瀝青的應(yīng)用，目前美國(guó)鋪設(shè)的膠粉改性瀝青路面已達(dá)1.1萬(wàn)公里。

在多孔隙路面的發(fā)源地法國(guó)，截止到1995年，橡膠瀝青多孔隙混凝土累計(jì)已經(jīng)攤鋪了超過(guò)1000000m2路面。

南非的廢舊輪胎橡膠粉在公路行業(yè)中的應(yīng)用十分成功,據(jù)了解，目前南非60%以上的道路瀝青使用橡膠瀝青.而且根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，對(duì)于超重軸載的使用環(huán)境，橡膠瀝青混凝土尤為有利。美國(guó)和加拿大政府還立法強(qiáng)制國(guó)家投資的公路必須使用膠粉改性瀝青。

2.3 國(guó)內(nèi)橡膠粉用于筑路技術(shù)的現(xiàn)狀

1993年沈陽(yáng)市政設(shè)計(jì)院在鋪筑了1040m2的膠粉改性瀝青混合料試驗(yàn)路。1995年在新開的五愛(ài)路至渾河大壩間試鋪了3萬(wàn)m2的廢輪胎膠粉改性瀝青路面，此后，又在沈哈高速公路做了一段試驗(yàn)段。1995～1998年之間，北京小紅門、廣東韶關(guān)的國(guó)道以及天津?qū)幒哟髽蜿懤m(xù)有一些試驗(yàn)段。

2001年春，交通部公路科學(xué)研究所首次在鋼橋橋面鋪裝中采用了30%的橡膠粉 (相對(duì)于瀝青用量)，該橋面經(jīng)受了4個(gè)夏季的超重交通考驗(yàn)，基本保持完好，各項(xiàng)性能指標(biāo)保持優(yōu)良。同年由交通部設(shè)立，交通部公路科學(xué)研究所主持了交通部西部科研項(xiàng)目“廢舊橡膠粉用于筑路的技術(shù)研究”，對(duì)橡膠瀝青及橡膠粉瀝青混合料的路用性能及力學(xué)特性開展了全面、系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,隨后,在廣東、山東、河北、遼寧、四川、貴州等地修筑總長(zhǎng)近30km的試驗(yàn)路和實(shí)體工程，到目前為止應(yīng)用效果良好，例如沈陽(yáng)北陵高架橋應(yīng)用膠粉改性瀝青的一段，十幾年來(lái)都沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，而同期北陵高架橋上的普通路面已經(jīng)維修了4次。

天津市于2003年至2006年鋪設(shè)了85公里膠粉改性瀝青試驗(yàn)路段，應(yīng)用在高速公路、快速路和城市主干道等,并于2006年初出臺(tái)了國(guó)內(nèi)第一部地方標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)同濟(jì)大學(xué),東南大學(xué)和長(zhǎng)安大學(xué)等高校也開展了對(duì)膠粉改性瀝青及其混合料性能和工藝進(jìn)行了研究，2007年,交通部辦公廳發(fā)布《關(guān)于組織實(shí)施材料節(jié)約和循環(huán)利用專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃的通知》(廳科教字[2007]141號(hào))，此次行動(dòng)主要任務(wù)為“重點(diǎn)研究和推廣高等級(jí)路面再生資源、廢舊橡膠輪胎筑路應(yīng)用技術(shù)、聚合物改性水泥混凝土技術(shù)、機(jī)制砂混凝土技術(shù)”。2008年10月1日，經(jīng)過(guò)半年大修后的長(zhǎng)安街人民大會(huì)堂北側(cè)道路面層被5000平方米的廢胎橡膠粉改性瀝青混合料這樣的新型環(huán)?！巴庖隆贝笠?guī)模覆蓋。以全新的面貌展現(xiàn)在了世人面前，長(zhǎng)安街不但首次實(shí)現(xiàn)雙向十車道，且新型修筑材料讓路面能順利接受國(guó)慶閱兵千軍萬(wàn)馬和武器裝備車輛通過(guò)的考驗(yàn)。也為長(zhǎng)安街迎接新中國(guó)60周年大閱兵鋪墊了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4 膠粉改性瀝青優(yōu)點(diǎn)

降噪聲：明顯減少噪音，當(dāng)行車時(shí)速在50～100公里，使用該材料的路面噪音將降低3～8分貝。據(jù)檢測(cè)，噪聲降低2分貝，相當(dāng)于減少交通量1/3。耐高溫：高溫抗車轍，從橡膠粉混合料車轍試驗(yàn)的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著橡膠粉摻量的增加混合料的高溫抗車轍能力逐漸提高?？沟蜏兀旱蜏乜箶嗔眩瑥牡蜏丶s束試驗(yàn)結(jié)果看出，混合料中摻加橡膠粉后，其低溫的破斷溫度明顯低于一般SBS改性瀝青混合料，而破斷應(yīng)力又明顯大于SBS混合料。防水霧，防眩目：防路面水霧，防眩目，縮短剎車距離約25%，提高行車安全性。造價(jià)低：減薄路面厚度、降低建設(shè)成本、節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。壽命長(zhǎng)：比普通瀝青路面延長(zhǎng)壽命5-10年。

膠粉改性瀝青與普通瀝青路面情況對(duì)比

2.5 經(jīng)濟(jì)效益

2.5.1 經(jīng)濟(jì)比較

目前我國(guó)修建高速公路廣泛采用SBS改性瀝青，隨著石油價(jià)格的飛漲，SBS價(jià)格昂貴，然而廢舊輪胎膠粉價(jià)格低廉，而且各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)推算，廢舊輪胎改性瀝青的成本比SBS改性瀝青的成本低約25%左右，如果我國(guó)每年修筑公路用100萬(wàn)噸膠粉改性瀝青替代SBS改性瀝青即可降低成本7.5億元，同時(shí)可耗費(fèi)廢舊輪胎膠粉15萬(wàn)噸，相當(dāng)于2250萬(wàn)條轎車廢輪胎，這對(duì)我國(guó)的修筑公路及維修公路采用改性瀝青的意義是重大的。

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上表計(jì)算了SBS改性瀝青和橡膠粉改性瀝青的材料價(jià)格，可以看出每噸橡膠粉改性瀝青比SBS改性瀝青節(jié)約材料費(fèi)25%。

2.5.2 社會(huì)效益和推廣前景

應(yīng)用橡膠改性瀝青技術(shù)，將最大程度降低公路建設(shè)發(fā)展而帶來(lái)的交通噪聲污染，一般可將噪音降低30%～50%,提高路面性能，同時(shí)解決越來(lái)越多廢舊輪胎帶來(lái)的“黑色污染”，改善人民的生存環(huán)境.因此，可以說(shuō)廢舊輪胎橡膠粉在公路行業(yè)的推廣應(yīng)用是一件利國(guó)、利民、利路，三全其美的好事。

目前，我國(guó)正處在高速公路的快速發(fā)展期，而改善路面使用性能，延長(zhǎng)路面使用壽命，節(jié)約建設(shè)投資，是我國(guó)公路行業(yè)所面臨的緊迫問(wèn)題。由于我國(guó)幅員廣闊，氣候和自然環(huán)境十分復(fù)雜，加之超載運(yùn)輸現(xiàn)象十分普遍，對(duì)公路路面特別是瀝青混凝土面層提出了較高的技術(shù)要求，因此將廢舊輪胎橡膠粉用于公路建設(shè)是解決當(dāng)前問(wèn)題的有效途徑之一。但是，業(yè)內(nèi)人士也指出，對(duì)于一種新型的材料的推廣來(lái)說(shuō)，目前還急需制定和規(guī)范相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并盡快制定橡膠粉瀝青及混合料的設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南。為我國(guó)今后大規(guī)模修筑橡膠粉改性瀝青混凝土提供技術(shù)儲(chǔ)備和支持，都具有十分重要的意義。

[1]李明亮.廢輪胎膠粉改性瀝青材料的路用性能研究[J].大連理工大學(xué)，2007-12-01.