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 長沙 410011）

1 膠粉改性瀝青的簡介和作用機(jī)理

膠粉改性瀝青（Crumb rubber modifier，簡稱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，通過物理和化學(xué)反應(yīng)對瀝青進(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。這些成分對于瀝青來說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，對于膠粉混合料的級配應(yīng)選擇斷級配，而不宜選擇連續(xù)級配，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年我國汽車銷售量為721萬輛,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年僅廢舊輪胎退役量約140萬噸以上，并且以每年15%左右的速度在遞增。2003年廢舊輪胎8000萬條，到2004年達(dá)到1.2億條，預(yù)計(jì)到2010年，我國的汽車保有量將達(dá)到7000萬輛，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 國際上橡膠粉用于筑路技術(shù)的現(xiàn)狀

國外自上個(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)3萬公里，實(shí)踐證明其路用性能大大優(yōu)于普通瀝青。

美國用膠粉改性瀝青鋪設(shè)高等級公路和城市道路至今已有30多年的歷史。1997年，美國參眾兩院立法規(guī)定：凡國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。美國聯(lián)邦各州也相繼通過法令推廣膠粉改性瀝青的應(yīng)用，目前美國鋪設(shè)的膠粉改性瀝青路面已達(dá)1.1萬公里。

在多孔隙路面的發(fā)源地法國，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，對于超重軸載的使用環(huán)境，橡膠瀝青混凝土尤為有利。美國和加拿大政府還立法強(qiáng)制國家投資的公路必須使用膠粉改性瀝青。

2.3 國內(nèi)橡膠粉用于筑路技術(shù)的現(xiàn)狀

1993年沈陽市政設(shè)計(jì)院在鋪筑了1040m2的膠粉改性瀝青混合料試驗(yàn)路。1995年在新開的五愛路至渾河大壩間試鋪了3萬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，例如沈陽北陵高架橋應(yīng)用膠粉改性瀝青的一段，十幾年來都沒有出現(xiàn)問題，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)和長安大學(xué)等高校也開展了對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)，此次行動(dòng)主要任務(wù)為“重點(diǎn)研究和推廣高等級路面再生資源、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)過半年大修后的長安街人民大會(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)保“外衣”大規(guī)模覆蓋。以全新的面貌展現(xiàn)在了世人面前，長安街不但首次實(shí)現(xiàn)雙向十車道，且新型修筑材料讓路面能順利接受國慶閱兵千軍萬馬和武器裝備車輛通過的考驗(yàn)。也為長安街迎接新中國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，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。抗低溫：低溫抗斷裂，從低溫約束試驗(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：比普通瀝青路面延長壽命5-10年。

膠粉改性瀝青與普通瀝青路面情況對比

2.5 經(jīng)濟(jì)效益

2.5.1 經(jīng)濟(jì)比較

目前我國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7.5億元，同時(shí)可耗費(fèi)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。

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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)解決越來越多廢舊輪胎帶來的“黑色污染”，改善人民的生存環(huán)境.因此，可以說廢舊輪胎橡膠粉在公路行業(yè)的推廣應(yīng)用是一件利國、利民、利路，三全其美的好事。

目前，我國正處在高速公路的快速發(fā)展期，而改善路面使用性能，延長路面使用壽命，節(jié)約建設(shè)投資，是我國公路行業(yè)所面臨的緊迫問題。由于我國幅員廣闊，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)前問題的有效途徑之一。但是，業(yè)內(nèi)人士也指出，對于一種新型的材料的推廣來說，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.