廢舊膠粉改性瀝青路用性能與工程應(yīng)用

尹和山

（安徽省港通建設(shè)工程有限公司，安徽 合肥 230011）

1 引言

近年來，橡膠粉改性瀝青作為一個(gè)新型的環(huán)保項(xiàng)目在國(guó)際上得到了廣泛的推廣使用，尤其是美國(guó)、南非、加拿大等國(guó)先后制定了廢舊橡膠粉改性瀝青的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和大力推廣使用的國(guó)家政策。目前，我國(guó)以交通部科研所、江蘇交科院為代表的科研機(jī)構(gòu)正在積極研究和推廣使用橡膠粉改性瀝青，廢舊橡膠粉改性瀝青已先后在我國(guó)滬蓉西高速湖北段、蘇杭高速二期工程江蘇段等路段得到大面積的推廣使用。廢舊橡膠粉改性瀝青以其良好的特性越來越受到國(guó)內(nèi)同行的認(rèn)可。但是，目前，對(duì)膠粉改性瀝青混合料路用性能和工程應(yīng)用特性的研究還存在一定的差距、評(píng)價(jià)體系不夠完善，這在很大程度上制約著橡膠粉瀝青的推廣應(yīng)用和工廠化生產(chǎn)，離推廣應(yīng)用還存在一定的障礙。因此，研究橡膠粉瀝青混合料的性能以及工程應(yīng)用特性，并將該技術(shù)的研究成果應(yīng)用于工程實(shí)踐中，指導(dǎo)該項(xiàng)技術(shù)的普及，積極推行橡膠粉改性瀝青技術(shù)在安徽公路更大的推廣應(yīng)用，其在公路建設(shè)及養(yǎng)護(hù)市場(chǎng)具有廣闊的前景。

2 廢舊膠粉改性瀝青的特性

針對(duì)目前傳統(tǒng)工藝的情況，結(jié)合國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，使用配方生產(chǎn)的橡膠粉改性瀝青在帶有攪拌器的儲(chǔ)存罐中可以儲(chǔ)存達(dá)15d，并保證各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)與剛生產(chǎn)的改性瀝青技術(shù)指標(biāo)不降低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)相關(guān)廠家的儲(chǔ)存指標(biāo)，這就給工廠化生產(chǎn)橡膠粉改性瀝青奠定了基礎(chǔ)。利用橡膠粉作為改性劑，制備成橡膠粉改性瀝青，可以提高瀝青的黏度、改善瀝青的高、低溫性能、抗老化、抗疲勞性能。試驗(yàn)證明，通過對(duì)工藝的調(diào)整和選用部分外摻劑，控制好工藝條件，可以提高橡膠粉改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，解決工廠化生產(chǎn)的難題，為今后橡膠粉改性瀝青大面積的推廣應(yīng)用提供了有利的依據(jù)。

3 膠粉改性瀝青的路用性能

膠粉改性瀝青路用性能的評(píng)價(jià)，主要是針對(duì)經(jīng)膠粉改性后的瀝青及其混合料所表現(xiàn)出的各種性能。我們應(yīng)該通過綜合優(yōu)化改性瀝青所表現(xiàn)出的各種性能，正確認(rèn)識(shí)并利用改性后的瀝青及其混合料。

3.1 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)

對(duì)設(shè)計(jì)的若干種瀝青混合料進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)分析比較，研究評(píng)價(jià)膠粉改性瀝青混合料的抵抗水損壞能力（表1）。

表1 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)

對(duì)表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可見，改性瀝青可以提高混合料的強(qiáng)度和浸水殘留強(qiáng)度。另外，通過對(duì)改性瀝青混合料的滲水系數(shù)試驗(yàn)，SMA－13、AC－10、AC－13滲水系數(shù)均為零，可見經(jīng)過膠粉改性的瀝青不僅提高了混合料的穩(wěn)定度，而且賦予改性瀝青混合料具有良好的防水滲入和抗水損壞能力。

3.2 瀝青混合料劈裂試驗(yàn)（表2）

表2 瀝青混合料劈裂試驗(yàn)

3.3 謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)、肯塔堡飛散試驗(yàn)（表3）

表3 瀝青混合料析漏及飛散試驗(yàn)

3.4 瀝青混合料抗車轍性能

改性瀝青混合料SMA－13，車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度5831次／mm，AC－10混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度2900次／mm，AC－13混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度3709次／mm，而普通704瀝青動(dòng)穩(wěn)定度一般介于1000～1600次／mm?？梢姼男詾r青對(duì)提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性效果顯著，可以顯著改善混合料抵抗車轍的能力。

3.5 瀝青混合料小梁彎曲試驗(yàn)

表4 －10℃小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

通過上述改性瀝青混合料路用性能指標(biāo)的試驗(yàn)研究，可以看出，改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性較普通瀝青的水穩(wěn)定性具有一定的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于抵抗水損害的能力要比普通瀝青強(qiáng)；抗車轍能力的提高證明改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性強(qiáng)，這對(duì)提高路面抵抗車轍、避免早期破壞能力是個(gè)躍升；而凍融劈裂和低溫彎曲試驗(yàn)表明，改性瀝青的混合料抵抗破壞能力和破壞應(yīng)變要遠(yuǎn)大于普通瀝青，這說明改性瀝青對(duì)路面抵抗低溫裂縫能力的提高有突出貢獻(xiàn)。由此可以總結(jié)出，改性瀝青的應(yīng)用顯著提高了路面的高、低溫性能和抗水損壞能力，提高了路面的服務(wù)性能，增強(qiáng)了路面行車舒適性，這為改性瀝青的推廣應(yīng)用提供了不可或缺的前提。

4 膠粉改性瀝青工程應(yīng)用特性

橡膠粉改性瀝青與普通瀝青一樣，可以廣泛應(yīng)用于公路工程中，所不同的是其應(yīng)用范圍更廣、應(yīng)用性能更好，改性瀝青路面具有優(yōu)良的應(yīng)用性能。

4.1 減緩路面老化

瀝青路面的老化與瀝青、瀝青與礦料的相互作用以及混合料的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。大量的實(shí)踐證明，在保證路面具有較高使用功能的前提下，使瀝青混合料有足夠的密實(shí)性、減小孔隙率是減輕老化的根本性措施，保證瀝青對(duì)礦物一定的裹覆厚度和黏聚力。使用膠粉改性的瀝青由于黏滯度增高，提高了瀝青與集料的黏聚力，提高路面抵抗高溫變形、水損壞能力。室內(nèi)研究表明，改性瀝青的抗老化能力明顯強(qiáng)于普通瀝青。

4.2 減少噪音，增大行車舒適性

通過室內(nèi)混合料的研究表明，普通瀝青混合料的抗壓模量高于改性瀝青混合料的抗壓模量，這是由于膠粉改性瀝青具有較高的彈性恢復(fù)特性或自愈性，因此其混合料應(yīng)用于路面鋪筑可以吸收、消耗一定的能量，從而降低汽車的行駛噪音。通過對(duì)安徽省合肥市二環(huán)路北段（B標(biāo)）現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的噪音對(duì)比檢測(cè)表明，交通量大，則降噪效果更為明顯，能達(dá)到降噪接近5～8dB，由于二環(huán)路南段（H標(biāo)）目前交通量還處在上升階段其減噪效果不明顯，但也能達(dá)到降噪近5dB?？梢娪捎谀z粉改性瀝青的自身特性，黏彈性效果好，應(yīng)用膠粉改性瀝青的路面可以起到一定的降低噪音、增大行車舒適性的效果。

4.3 增加路面的耐磨性及抗水損壞能力

由于膠粉改性瀝青較普通瀝青相比，黏度增大、提高了瀝青的內(nèi)聚性和柔韌性，增強(qiáng)了瀝青與礦料的黏附性，增加了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能，其穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度都有所提高，從而增強(qiáng)了混合料抵抗變形和抗沖擊的能力，阻止了水分進(jìn)入路面引起路面水損壞的可能，并且瀝青與礦料間裹覆力和裹覆厚度的提高，降低了瀝青膜脫落的概率、提高了礦料間的結(jié)合力，不至出現(xiàn)碎落、松散現(xiàn)象，更有效延緩了路面的老化，延長(zhǎng)改性瀝青路面使用壽命。

4.4 提高路面服務(wù)性能，降低施工維護(hù)費(fèi)用

許多研究資料表明，相同的路面結(jié)構(gòu)，通過使用膠粉改性瀝青，可增大路面摩阻力，縮短剎車距離。由于膠粉在混合料中可以起部分填充作用，起到了增加彈性的作用，因此能使行車更加舒適、減少路面反光，增大行車安全性。由于廢舊膠粉屬再生資源，我國(guó)更是輪胎生產(chǎn)報(bào)廢大國(guó)，依托資源豐富、價(jià)格低廉，這對(duì)降低施工養(yǎng)護(hù)成本起到了至關(guān)重要的作用，更由于是再生利用，屬環(huán)保型項(xiàng)目，會(huì)得到政府的大力支持，而路面壽命的提高則極大地降低了路面的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用。

4.5 改善路面高低溫性能

由于經(jīng)過膠粉改性的瀝青其黏度、低溫延展性以及抗老化性能等都得到極大的提高，因此其混合料更表現(xiàn)出較好的抵抗高、低溫性能及抗疲勞性能，這在室內(nèi)研究中已經(jīng)得到證明，而在路用性能上主要表現(xiàn)在：改性瀝青在夏季大交通量、車輛重載情況下出現(xiàn)路面車轍的幾率大大降低；冬季出現(xiàn)路面裂縫更少、抵抗低溫、寒冷能力增強(qiáng)，提高了路面抗裂縫能力；使路面冬季不易結(jié)冰和打滑、改善了路面行駛條件，顯著提高了車輛行駛的安全性和舒適性。

5 結(jié)論

利用橡膠粉作為改性劑，制備成橡膠粉改性瀝青應(yīng)用于道路上，可以使其路用性能技術(shù)指標(biāo)明顯提高，表現(xiàn)在抗水損壞能力、析漏、飛散性能、低溫變形能力的提高；提高了路面工程應(yīng)用性能，表現(xiàn)在減緩老化、降低噪音、減少裂縫、冬季不易結(jié)冰等方面；為廢舊膠粉改性瀝青的推廣應(yīng)用開拓了良好的條件和前景。

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