膠粉改性瀝青應(yīng)用問題探討

劉禮華

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的大力發(fā)展，汽車工業(yè)飛速發(fā)展，汽車的人均占有量大幅提高，隨之而來的大量廢舊輪胎將會帶來嚴(yán)峻的環(huán)保問題。將廢舊輪胎加工成橡膠粉是我國目前通用的廢舊輪胎再生處理方法，其中廢輪胎膠粉應(yīng)用在公路行業(yè)中即采用廢橡膠粉生產(chǎn)改性瀝青是廢舊輪胎處理的主要途徑之一。

【關(guān)鍵詞】膠粉改性瀝青；性能研究；節(jié)能環(huán)保

1.概述

膠粉改性瀝青即橡膠粉改性瀝青，橡膠粉改性瀝青是以道路瀝青作為橡膠粉的分散劑，將高劑量的硫化膠粉與瀝青在高溫條件下加入活化劑和穩(wěn)定劑混溶制成的一種瀝青。生產(chǎn)中膠粉一般加入量為20%以上，由于橡膠粉是由廢舊輪胎加工制成的，橡膠粉中含有大量的天然橡膠粉及填充補強的碳黑、抗老化的抗氧劑等參配劑，因此制成的改性瀝青的性能是其他改性瀝青無法比擬的，比重交瀝青公路壽命延長1.5倍。瀝青混合料及路用性能大部分指標(biāo)高于SBS改性瀝青。

1.1環(huán)保效應(yīng)

如果將廢舊輪胎膠粉用于瀝青進行改性，如按15%的添加量的話，則每年可消耗膠粉30～45萬噸，也就是說可以處理廢汽車輪胎（每條輪胎8lg）5400～8100萬噸（廢舊輪胎出粉率約70%），這對黑色污染極其有利。

1.2經(jīng)濟效益

目前我國修建高速公路廣泛采用SBS改性瀝青，SBS價格昂貴，隨著石油價格的飛漲，SBS的價格高達22000元/噸以上。然而廢舊輪胎膠粉價格低廉，而且各項指標(biāo)均達到標(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30%左右，如果我國每年修筑公路用100萬噸膠粉改性瀝青替代SBS改性瀝青即可降低成本7億元，同時可耗費廢舊輪胎膠粉15萬噸，相當(dāng)于2250萬條轎車廢輪胎，這對我國的修筑公路及維修公路采用改性瀝青的意義是重大的。

1.3良好的使用性能

a、提高瀝青的黏度。

黏性是瀝青高溫穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，黏性高的瀝青不僅抗變形能力增強，而且加強了瀝青與碎石的黏結(jié)力，具有更好的封水性能。有資料顯示，20%膠粉含量的橡膠粉瀝青，在190℃時的動力黏度與4%SBS含量在135℃時的動力黏度值相當(dāng)，約3pa.s；橡膠粉瀝青的軟化點較基質(zhì)瀝青提高約10℃，>55℃。如果在每噸橡膠粉改性瀝青中添加0.2%-0.5%的SBS改性劑，軟化點可達到70℃以上。

b、改善瀝青的低溫性能。

瀝青的低溫性能是指低溫的脆性和抗裂性。根據(jù)試驗比較，橡膠粉瀝青的弗拉氏脆點與4%SBS改性瀝青比較，降低約9℃，達-17℃-19℃。橡膠粉瀝青良好的低溫性能，在寒冷地區(qū)將會明顯減少路面開裂，延長路面使用壽命。

c、抗老化、抗疲勞性能明顯提高。

大量廢輪胎膠粉的加入，不僅為瀝青增加了抗老化、抗氧化和熱穩(wěn)定性，而且由于輪胎橡膠粉優(yōu)異的彈性也在較大的溫度區(qū)間為瀝青路面提供了柔性以及耐疲勞和抗裂紋能力，從而延長路面的使用壽命。有資料顯示，橡膠粉瀝青路面可提高路面使用壽命1～3倍。

d、提高行車的舒適性和安全性。

由于橡膠粉路面的柔性，將緩沖路面局部不平整引起車輛的震動，改善輪胎與地面的附著性能，縮短制動距離，從而使車輛的舒適性和安全性都得到改善。

e、降低行車噪音低。

隨著公路建設(shè)和汽車工業(yè)的發(fā)展，道路噪音已成為城市居民的一大公害，因此降低道路噪音成了人們關(guān)心的重要社會問題。根據(jù)一些實際數(shù)據(jù)分析，橡膠粉瀝青的彈性加上配混合料和平整的路面可有效地降低車輪在路面上行駛的噪音。于是橡膠粉瀝青的應(yīng)用為城市道路建設(shè)點燃了一大亮點，被譽為“消音瀝青”，它已列入一些城市的市政建設(shè)規(guī)劃。有資料顯示，橡膠粉瀝青路面車速在50-100公里/小時，噪音將降低3-8分貝。

2.橡膠粉改性瀝青的性能

高溫性能：膠粉含量18%時車轍試驗動穩(wěn)定度達到7933次/mm，如增加到20%時，達到8000次/mm。

抗疲勞：由于交通量的增大及高負(fù)荷車輛的增多，公路的疲勞破壞成為了影響公路壽命的重要因素。由于CRM中含有大量的天然橡膠粉和各種參配劑，因而CRM瀝青抗疲勞破壞的能力無論從理論上還是實踐上均高于其他瀝青。

耐久性：由于CRM中含有抗老化劑及光穩(wěn)定劑，路面壽命大大提高。

黏附力強：由于CRM瀝青黏附力較SBS瀝青強，因此CRM鋪筑的瀝青路面飛石較其他路面少。

3.橡膠粉改性瀝青的生產(chǎn)需選擇合適的改性膠粉

（1）如用高溫處理膠粉，膠粉中的硫交聯(lián)鍵在再生活化劑、熱、氧的作用下被破壞，表面產(chǎn)生較多的活性基團，有利于同膠料的化學(xué)鍵合，使膠粉在膠料中的分散性和硫化性改善。

（2）低溫脫硫再生法能耗小且節(jié)約勞動力，對環(huán)境污染??；其改性方法是在膠粉中混入少量軟化增塑劑和脫硫劑，主要化學(xué)成分為2、4、7、9四甲基-5葵訣-4、7-二醇，然后在室溫或稍高的溫度下，借助機械作用進行短時間脫硫再生得脫硫膠粉。

（3）生物表面脫硫技術(shù)為膠粉改性提供了一種新的途徑。該方法不需高溫、高壓、催化劑，為常溫常壓下操作，操作費用低，設(shè)備要求簡單，無二次污染，即利用微生物脫硫。

由于后兩種脫硫改性的方法技術(shù)比較先進，環(huán)境污染較小，目前已被國內(nèi)相關(guān)企業(yè)采用，適用效果較好。

4.橡膠粉改性瀝青的生產(chǎn)工藝

4.1濕法

先將廢舊膠粉（CRM）在特定溫度的熱瀝青中拌和45min使膠粉充分溶脹，再經(jīng)過高速剪切所得的混合物稱為膠粉改性瀝青。如果橡膠粉粉劑量太大，改性瀝青的粘度太大，泵送有困難，所以從技術(shù)、經(jīng)濟的角度出發(fā)，橡膠粉粉的用量不能超過瀝青質(zhì)量的20%。當(dāng)改性瀝青用于應(yīng)力吸收膜時，膠粉的用量可高達25%-35%。濕 法制備改性瀝青的工藝比較簡單，不過改性效果與膠粉的細(xì)度關(guān)系很大，粒度越細(xì)，越易拌和均勻，且不發(fā)生離析、沉淀現(xiàn)象，有利于管道輸送或泵送。

4.2干法

將劑量為瀝青混合料總量的2%-3%的膠粉噴入正在攪拌的熱瀝青拌和鍋中，攪拌約20min即成為膠粉改性瀝青混合料。重慶某研究所曾用此法制成的改性瀝青鋪設(shè)了一段試驗路面。上海某交通輪胎翻修廠將廢橡膠粉粉經(jīng)活化處理制成活化膠粉，摻入瀝青中，使之與瀝青結(jié)合更為緊密，效果更好，但價格偏高，末在工程中使用。

5.橡膠粉改性瀝青的可觀前景

CRM瀝青做為資源再生性綜合利用是有效途徑之一，同時有利于改善瀝青路面的使用性能，降低建設(shè)成本，達到利國利民利路利企的“四利”效果，被世界各國廣泛重視，CRM瀝青已列為國家科技部重大研究課題，國家已出臺了CRM瀝青的相關(guān)推薦標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)及施工規(guī)范也在制定中，各省、市也出臺了CRM瀝青的施工規(guī)范，因此，CRM瀝青的發(fā)展前景廣闊。近幾年隨著高速公路的成功應(yīng)用必將在業(yè)內(nèi)產(chǎn)生重大影響，對CRM瀝青的推廣使用產(chǎn)生重大影響。交通部道路科學(xué)研究院于2009年4月10日在北京舉辦了《橡膠粉瀝青產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》《路用橡膠粉粉產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》，橡膠粉瀝青施工、驗收規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)的討論會及交流會。部分專家在會上介紹了橡膠粉瀝青產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)及施工的經(jīng)驗對一些敏感的技術(shù)話題發(fā)表了獨特的見解，特別是在高速公路的實際使用情況介紹，得到了同行業(yè)及專家的好評。

廢膠粉改性瀝青的研究是一項利國利民并符合目前國家關(guān)于建設(shè)環(huán)境和諧型社會主張的工作，其具有較高的經(jīng)濟效益，得到了各界同仁的大力推崇，我更相信橡膠瀝青的加工工藝、生產(chǎn)技術(shù)會更上一層樓，取得更好的效果。希望本文的發(fā)表對這項研究工作起更大的推動作用。