高模量瀝青混合料改性劑經濟效益分析

李軍代

（上海浦東路橋建設股份有限公司，上海市 201210）

0 前言

近些年來廢舊輪胎、脫硫石膏制硫酸鈣晶須已經被研究和應用于道路工程[1-2]，尤其瀝青混合料路面，取得了極大的經濟與環保效益。課題組前期做了硫酸鈣晶須改性瀝青混合料性能、瀝青硫酸鈣晶須中的熱力學行為等大量研究工作[3]，并研制出由硫酸鈣晶須、廢舊輪胎膠粉及地溝油等材料組成的高模量瀝青混合料改性劑，不僅較大幅度改善了瀝青混合料，還取得了不錯的經濟效益。為此，本文專門計算與分析了該高模量改性劑在AC-13、SMA-13等瀝青混合料中的經濟成本，并且與PP、PE制高模量瀝青混合料改性的經濟成本進行了比較。

1 材料價格與計算

高模量瀝青混合料改性劑的直接經濟效益分析主要體現在應用過程中取代瀝青的節約成本。表1詳細列舉了目前膠粉、地溝油、硫酸鈣晶須、70#基質瀝青以及SBS等材料型號及市場均價。根據改性瀝青的加工成本，1 t基質瀝青加工成SBS改性或復合改性瀝青的成本在1 000元左右，因此，由表1可知，SBS改性瀝青的市場價格在5 500元/t左右。

表1 材料、型號與市場價格一覽表

根據膠粉、地溝油、硫酸鈣晶須以及基質瀝青比例及市場價格，也可以計算出高模量改性基質瀝青及改性SBS改性瀝青的價格如下：

（1）改性基質瀝青為：5 266元/t；

（2）改性SBS瀝青為：5 691.55元/t。

顯然，高模量改性基質瀝青的價格要比SBS改性瀝青價格低，根據前面的研究成果可知，高模量改性劑改性基質瀝青就能夠完全滿足道路性能技術指標要求。

為此，下面將以高模量改性基質瀝青與SBS改性瀝青為比較對象，進行AC-13和SMA-13兩種級配類型的經濟成本作分析。

2 高模量改性劑經濟成本節省量分析

該課題以1 000 m長、14 m寬、0.04 m厚試驗路段為模型，如圖1所示，進行AC及SMA經濟成本節省量分析。石灰石型AC-13級配混合料密度一般在2 400 kg/m3左右，輝綠巖型SMA-13級配的混合料密度一般分別為2 360 kg/m3，因此計算出長1 000 m、寬14 m、厚0.04 m試驗路段模型AC-13以及SMA-13瀝青混合料用量分別為1 344 t和 1 321.6 t。

圖1 瀝青混合料試驗路段模型

2.1 AC-13經濟成本分析

主要考察、計算并比較分析AC-13級配類型的膠粉改性基質瀝青、SBS改性瀝青，以及高模量改性劑改性基質瀝青混合料的經濟成本。參照有關規范中有關高模量改性基質瀝青混合料、膠粉改性瀝青混合料，以及SBS改性瀝青混合料的用油量，分別為5.3%，5.3%，4.8%；采用石灰巖集料。瀝青、改性劑的比例及單價見表2所列，此外石灰石的價格為70元/t。

表2 瀝青、改性劑的比例與單價一覽表

結合表2，按照公式：Y=混合料總量×[集料比例×單價+膠結料比例×(價格+加工費）]，可以分別計算出各種類型膠結料AC-13級配的成本。

2.1.1 膠粉改性

Y=混合料總量×[集料比例×單價+膠結料比例×(瀝青比例×單價+膠粉比例×單價+加工費）]=1344×[94.7%×70+5.3%（82%×4500+18%×3100+1000）]=462 919（元）

2.1.2 SBS改性

Y=混合料總量×[集料比例×單價+膠結料比例×（瀝青比例×單價+SBS比例×單價+加工費）]=1344×（95.2%×70+4.8%×（96.3%×4500+3.7%×16000+1000）]=471 830（元）

2.1.3 高模量改性

Y=混合料總量×{集料比例×單價+膠結料比例×[瀝青比例×單價+改性劑比例×（膠粉比例×單價+地溝油×單價+硫酸鈣晶須×單價）+加工費]}=1344×{94.7%×70+5.3%×[82%×4500+0.18%×（75%×3100+12.5%×4000+12.5%×3000）+1000]}=464 201（元）

由上面的計算可知，1 km長AC-13級配路面，高模量改性與膠粉改性瀝青混合料的成本相當，而較SBS改性要少近8 000元，且性能優于SBS改性瀝青混合料。

2.2 SMA-13經濟成本分析

高模量改性SMA-13瀝青混合料用油量為6.5%，SBS改性瀝青為5.8%，且SBS改性瀝青混合料需用0.3%木質素纖維，路用木質素纖維價格在3 500～10 000元/t之間。采用的集料為輝綠巖，市場價在110元/t左右。

2.2.1 SBS改性

Y=混合料總量×[集料比例×單價+膠結料比例×（瀝青比例×單價+SBS比例×單價+加工費）+木質素纖維比例×單價]=1321.6×[93.9%×110+5.8%×（96.3%×4500+3.7%×16000+1000）+0.3%×3500]=729 351（元）

2.2.2 高模量改性

Y=混合料總量×{集料比例×單價+膠結料比例×[瀝青比例×單價+改性劑比例×（膠粉比例×單價+地溝油×單價+硫酸鈣晶須×單價+加工費）]}=1321.6×{93.5%×110+6.5%×[82%×4500+0.18%×（75%×3100+12.5%×4 000+12.5%×3000+1000）]}=517 856（元）

顯然，較SBS改性瀝青，高模量改性劑改性瀝青在SMA級配中的優勢更加明顯，1km路面能節省逾20萬元。

3 PP與PE型高模量外摻劑的經濟成本分析

選擇與SBS改性相同的級配、用油量及模型，分別計算PE和PP型高模量外摻劑改性瀝青混合料的經濟成本。外摻劑摻量為混合料的0.3%[4]。

3.1 AC-13

Y=混合料總量×[集料比例×單價+膠結料比例×（瀝青比例×單價+SBS比例×單價+加工費）+外摻劑×單價]=1344×[94.9%×70+4.8%×（96.3%×4500+3.7%×16000+1000）+0.3%×12000（或11300）]=519 932（或517 109）（元）

3.2 SMA-13

Y=混合料總量×[集料比例×單價+膠結料比例×（瀝青比例×單價+SBS比例×單價+加工費）+木質素纖維比例×單價+外摻劑×單價]=1321.6×[93.6%×110+5.8%（96.3%×4500+3.7%×16000+1000）+0.3%×3500+0.3%×12000(或 11300)]=651 732（或648 429元）

顯然，無論AC級配還是SMA級配，PP或PE型高模量外摻劑的經濟成本均高于高模量瀝青混合料改性劑。

4 總結

通過計算與分析本文介紹的高模量瀝青混合料改性劑在不同級配類型瀝青混合料中的經濟效益成本，以及國內常用型PP或PE高模量外摻劑的經濟成本，發現該高模量瀝青混合料改性劑對SBS改性、膠粉改性、PP或PE類改性瀝青混合料保持著較為明顯的經濟成本優勢。尤其對于常規應用的熱拌SBS改性瀝青混合料，可以總結為以下兩點：

（1）在AC級配中，高模量改性量混合料經濟成本與膠粉改性相當，略優于SBS改性瀝青混合料；

（2）在SMA級配中，高模量改性瀝青混合料無需使用木質素纖維，對需使用木質素纖維的SBS改性瀝青混合料保持著較大的經濟優勢。

[1]白木，周潔.生產膠粉：廢舊輪胎回收利用的方向[J].原材料，2003，3（4）：12-16.

[2]賴增成，劉克，楊錫武，楊大田.廢舊塑料改性瀝青性能研究[J].Journal of Shandong University of Science and Technology-Natural Science，2010，29（5）：73-77.

[3]李軍代.硫酸鈣晶須在瀝青路面應用的系統性研究[J].華東交通大學學報，2013，30（6）：72-77.

[4]劉云全.高模量瀝青混凝土應用技術研究[R].沈陽：遼寧省交通科學研究院，2007.