橡膠粉復合改性瀝青在廣吉高速公路中的應用

謝禮群

摘 要：大量的廢舊輪胎不但污染環境而且占用土地，將廢膠粉應用于改性瀝青行業，不僅能夠提高瀝青的品質和路用性能，而且可實現廢輪胎的大量消耗，是實現廢輪胎資源化和無害化利用的有效途徑，解決“黑色污染”這一世界性環保難題。本文結合廢橡膠粉復合改性瀝青在廣昌至吉安高速公路K1+567～K70+993段新建路面工程（以下簡稱本項目）的應用，重點從性能指標控制、配合比設計、施工工藝及效益分析等幾方面總結橡膠粉復合改性瀝青的應用技術，以實現廢輪胎的循環綜合利用、綠色低碳公路發展，同時也為橡膠粉復合改性瀝青的大規模推廣應用提供技術支撐。

關鍵詞：橡膠粉復合改性瀝青;配合比設計、施工工藝;廢輪胎膠粉的綜合利用;綠色低碳公路

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A

0 引言

我國是世界上最大的橡膠消費國，也是第一大輪胎生產國，同時也是世界上廢舊橡膠產生量最大的國家。據中國橡膠工業協會統計;2017年廢輪胎產生量為1 300萬噸，至2020年將達2 200萬噸。預計2025年可達到近3 000萬噸，總量超過9.8億條廢輪胎。

科學有效利用廢舊輪胎資源，對于我國75%天然橡膠、60%石油和40%合成橡膠需要進口的國家，其戰略意義非同一般。

1 橡膠粉復合改性瀝青技術

將廢輪胎膠粉應用于改性瀝青，不僅能夠提高瀝青的品質和路用性能，而且可實現廢輪胎的大量消耗，減少廢輪胎的占地以及避免廢輪胎的堆積而帶來的細菌災害等，具有重要的環保意義。已有研究表明[3-4]，廢輪胎膠粉與SBS復合改性技術利用膠粉與SBS對瀝青高、低溫性能的不同改性效果進行復合，充分發揮各膠粉與SBS改性劑各自的優勢，進而提高瀝青混合料的高、低溫路用性能、抗疲勞性能、抗車轍、抗水損害、延長道路使用壽命。是有效解決瀝青路面早期病害發生的主要途徑，同時，能夠降低建設成本、節約資源和保護環境。

本文重點介紹橡膠粉復合改性瀝青在廣吉高速路面工程中的應用，總結橡膠粉復合改性瀝青路面應用技術。

2 工程概況

本項目是交通運輸部《國家公路網規劃（2013年-2030年）》規劃的沈海國家高速公路第七條聯絡線福建莆田至湖南炎陵（G1517）中的一段，也是《江西省高速公路網規劃（2013-2030年）》所規劃的江西“四縱、六橫、八射、十七聯絡線”高速公路網中第三橫的路段之一。2016年5月，被交通運輸部列入首批綠色公路建設典型示范工程。

本項目工程進行了中上面層橡膠粉復合改性瀝青鋪筑的試驗和研究。中面層為（RAC-20C）6 cm橡膠粉復合改性瀝青混凝土，上面層為（RAC-13C）4 cm橡膠粉復合改性瀝青混凝土。

3 橡膠粉復合改性瀝青性能指標控制

試驗工程采用江西高泰環保新材料有限公司生產的橡膠粉復合改性瀝青，基質瀝青為東海牌70#，膠粉細度為40目，膠粉摻量為19%，SBS摻量為1.5%。

橡膠粉復合改性瀝青的性能直接關系到橡膠粉復合改性瀝青混合料的路用性能，因此，在施工過程中對表征橡膠粉復合改性瀝青的關鍵指標包括軟化點、延度、針入度、旋轉粘度、彈性恢復、離析進行了檢驗，結果見表1。

公路運輸網絡正在向大流量、重軸載、渠化交通的方向發展，對現有瀝青路面結構來說，交通量和軸載組成的變化引起路面服務功能的衰退，路面病害過早發生，嚴重的影響了行車質量，浪費了大量的維修費用。而在整個瀝青路面破壞形式中，最為嚴重的則是由瀝青混合料在高溫狀態下由于本身的抗變型能力不足，產生較大的剪切變形、壓縮變形導致車轍而產生的破壞。因此，橡膠粉復合改性瀝青的高溫軟化點指標就更加重要。

其中，旋轉粘度是橡膠粉復合改性瀝青最為重要的控制指標之一，旋轉粘度的大小直接關系到混合料拌合、施工溫度的控制以及瀝青泵的泵送能力要求，因此，生產過程中要嚴格控制橡膠粉復合改性瀝青的粘度，當粘度太低時，表明廢輪胎膠粉摻量不夠，則不能較好的發揮膠粉的作用，粘附性較差、耐高溫性能衰減、行車舒適度變差，此時改性瀝青的流動性變好，其混合料的拌合、施工溫度均應按設計溫度下限進行控制，反之，當粘度較高時，表明廢輪胎膠粉摻量較大，此時改性瀝青的流動性較差，其混合料的拌合、施工溫度均應按設計溫度上限進行控制，否則將導致瀝青混合料流動性差，影響瀝青路面的成型質量。

4 生產配合比設計

4.1 材料

中面層工程采用的材料為南城縣迎福新型建材有限公司提供的石灰巖粗集料、細集料、礦粉、江西高泰環保新材料有限公司生產的橡膠粉復合改性瀝青，其物理、力學性能指標見表1～4。

4.2 配合比設計

瀝青混合料礦料配合比例與生產路段相同。

下面層采用RAC-20C型級配，其目標配合比為：9.5 mm

～19 mm碎石：4.75 mm～9.5 mm碎石：2.36 mm～4.75 mm碎石：機制砂：礦粉=45：22：5：26：2（%）礦料設計級配曲線見圖1。

5 橡膠粉復合改性瀝青混合料的施工

橡膠粉復合改性瀝青混合料施工工藝與SBS改性瀝青混合料的工藝基本相同，但由于橡膠粉復合改性瀝青粘度較高，因此，橡膠粉復合改性瀝青混凝土的拌合、攤鋪、碾壓的溫度需要做適當的提高。

拌合：橡膠粉復合改性瀝青混合料拌合時溫度控制如下：石料的加熱溫度為185℃～195℃，瀝青的加熱溫度為175℃～180℃，混合料的拌合時間不應低于50 s（包括濕拌和干拌時間），出料料車溫度為175℃～185℃。

運輸：采用載重量不低于16 t的自卸汽車運輸，運輸過程盡量覆蓋保溫，保證運輸到現場溫度符合規范要求，溫度過高或過低將做棄料處理。

攤鋪：橡膠粉復合改性瀝青粘度大，在攤鋪過程為保證路面的壓實效果，需適當提高瀝青混合料的最低攤鋪溫度，對應規范要求的不同攤鋪層的最低攤鋪溫度，一般提高3℃～5℃，最低攤鋪溫度不低于165℃。

壓實：橡膠粉復合改性瀝青粘稠度和膠粉的彈性特性使得瀝青混合料難以碾壓密實成型，壓實是施工的關鍵，對橡膠粉復合改性瀝青混凝土，壓實宜用大噸位壓路機，將膠輪碾壓、振動壓路機結合起來，以達到最佳壓實效果，保證壓實度。采用膠輪初壓2遍，速度2 km/h～3 km/h，雙鋼輪壓路機高頻低振復壓4遍，速度3 km/h～4.5 km/h，雙鋼輪壓路機靜壓終壓2遍，速度3 km/h～6 km/h;初壓溫度不宜低于165℃，復壓溫度不宜低于135℃，終壓的結束溫度不宜低于90℃。

檢測：采用抽提篩分試驗、馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、車轍試驗等控制橡膠粉復合改性瀝青混合料質量;檢測壓實度、厚度、回彈彎沉、路表滲水系數等指標控制橡膠粉復合改性瀝青混凝土施工質量。壓實度、厚度、回彈彎沉和路表滲水系數檢測結果均達到設計要求，表明橡膠粉復合改性瀝青混凝土鋪筑是成功的。

6 效益分析

降低工程造價。橡膠粉復合改性瀝青比SBS改性瀝青每噸價格降低700元左右，因此將橡膠粉與SBS復合改性瀝青應用于高速公路中上面層中，按中、上面層的厚度分別為6 cm和4 cm，油石比分別為5.4%和5.0%，雙向四車道計算，則每公里大概需要250噸膠粉復合改性瀝青，節約造價17.5萬元，如果推廣應用1 000 km，則共可節約1.75億元的材料費用。同時可節約道路石油瀝青3.75萬噸，節約道路石油瀝青費用約1.24億元。

7 結語

本文通過對橡膠粉復合改性瀝青混合料在江西省廣吉高速公路新建工程的應用，從橡膠粉復合改性瀝青性能指標控制、配合比設計、施工工藝及效益分析幾方面進行了全面介紹。主要結論如下：

根據橡膠粉復合改性瀝青改性機理，提出了其生產控制指標。

結合廣吉高速公路實體工程，總結了橡膠粉復合改性瀝青混凝土的施工關鍵技術，提出了施工控制要求，為橡膠粉復合改性瀝青混合料大規模推廣應用提供了借鑒。

從經濟效益和社會效益兩方面分析橡膠粉復合改性瀝青混合料的效益，結果表明，采用橡膠粉復合改性瀝青混合料可以產生顯著的經濟效益，同時，也具有顯著的社會環保效益。

參考文獻：

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