温拌橡胶沥青性能研究

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摘 要：利用橡胶沥青铺筑路面一方面可消耗大量的废旧轮胎，另一方面可提高沥青混合料的路用性能。但橡胶沥青混合料也存在生产和施工温度高、施工难度大等问题。本文采用温拌技术，通过在橡胶沥青中添加温拌剂，降低橡胶沥青混合料的生产和施工温度，改善其施工和易性。通过室内试验研究发现，温拌橡胶沥青混合料生产和施工温度在较普通橡胶沥青混合料降低30℃以上的情况下，仍然具备良好的使用性能。

关键词：橡胶沥青；温拌橡胶沥青混合料；使用性能

中图分类号： TS943.4+4 文献标识码： A 文章编号：

引言

我国是一个新兴汽车工业大国，汽车产销量已双双跃居世界第一。截至2009年6月底我国汽车保有量已达6960多万辆，废旧轮胎的产生量巨大。据有关部门测算，20世纪90年代末我国每年报废的轮胎不到8千万条，近几年废旧轮胎的产出量急剧增长，到2010年我国废旧轮胎年产生量将超过2亿多条（约合520多万吨），废旧轮胎产生量也将位居世界第一[1]。

废旧轮胎是一种难以降解的高分子材料，这些黑色垃圾无论是采用堆放、填埋还是焚烧的方法处理都将造成新的污染，不但污染环境、占用土地资源，而且容易滋生蚊虫，传染疾病。随着汽车工业的发展，越来越多的废旧轮胎形成的“黑色污染”正威胁着我们的生态环境。废旧轮胎作为固体废弃物已造成严重的社会环境问题。

西方发达国家早在四十年代就开始大量回收使用废旧轮胎。而我国起步较晚，利用率与发达国家相比不足30%，况且大部分被废弃，既浪费资源，又污染环境。利用橡胶沥青铺筑路面可消耗大量的废旧轮胎。橡胶沥青含有18%~25%的废橡胶粉。据台湾专家测算，铺筑2英寸厚，每一英里车道约可用掉2000个废轮胎。橡胶沥青为目前废橡胶轮胎资源回收利用的最有效途径。这一技术路线不仅回收利用了废旧轮胎资源，提高了路面的质量和服务功能，同时消除了黑色污染，使环境得以有效的保护。

橡胶沥青在欧美等地已经有逾40年的发展历史，本世纪以来，特别是2000年以来，随着成套设备的引进和综合研究项目的展开，橡胶沥青在我国的研究和应用发展迅速，已经成为了当前路面材料领域受关注的热点。

一、橡胶沥青

1、橡胶沥青概述

按照ASTM D6411-97标准的定义，橡胶沥青是含量在15%以上的回收轮胎橡胶粉在高温（180℃以上）状态下与沥青溶胀反应得到的路用胶结材料[2]。由于大比例利用轮胎橡胶材料，同时因为轮胎粉在胶结料内以大颗粒（mm级）形式存在，胶结料粘度大、集料胶结料膜厚度特别大，橡胶沥青及其混合料拥有突出的抗裂（无论是低温断裂、抗拉疲劳还是剪切疲劳）性能和抗老化性能，同时其他性能满足规范的改性沥青要求。橡胶沥青是应力吸收层、抗反射裂缝罩面、低噪声罩面和薄面层结构的理想材料。

2、橡胶沥青的优异性能

橡胶沥青具有优异的降噪音性能和良好的抗反射能力即应力吸收性能。由于橡胶路面的柔性，将缓冲路面局部不平整引起车辆的震动，改善轮胎与地面的附着性能，缩短制动距离，从而改善了行车的舒适性和安全性。轮胎中含有各种添加剂和抗老化剂，骨料裹覆沥青膜厚度大（7~8％的沥青用量不析漏）提高了路面的耐久性和承载能力。从而可延长路面寿命，减薄路面厚度，降低了路面的建设和维修养护成本。在耐久高性能沥青路面铺筑方面，废旧轮胎是一种不可替代的资源。

3、橡胶沥青的工程应用

2009年10月1日，世人目睹了30个军事装备方队通过大修后的北京长安街橡胶沥青路面，见证了路面经受住了数百辆重型战车反复碾压的考验。橡胶沥青是一种典型的资源回收再利用技术，废旧轮胎用于铺筑沥青路面是一种“增值”型的废料再生利用途径，不仅回收利用了资源、改善了环境，而且创造了新的高品质沥青路面。

4、橡胶沥青的缺陷

橡胶沥青路面具有寿命长、不易老化、不易裂缝、降低噪音50%，并且可以重复利用等优点。但是，橡胶沥青的粘度很大，一般橡胶沥青的高温（135℃）粘度为SBS改性沥青的3~10倍，即使采用177℃温度来评价，其粘度也常在4.0Pa.s左右。高温粘度大不仅导致了混合料出料温度高（180~200℃）、能耗大、排放高；而且粘度变化对压实影响显著，橡胶沥青混合料压实对气候条件的要求相应地比一般改性沥青混合料的还要高，可施工的季节相应较短。

二、温拌橡胶沥青

温拌技术的核心是采用物理化学手段，改善沥青混合料的施工和易性。同时，这些物理或化学添加剂不对路面使用性能构成负面影响。橡胶沥青与温拌技术的结合，是节能环保新技术与废旧资源循环利用技术的结合，如果成功，将有可能解决橡胶沥青应用中的几个重要问题：

（1）混合料操作温度的下降，必然直接导致混合料降温速度的下降。混合料的压实将更加容易，橡胶沥青的施工季节将延长2~4个月。

（2）30℃以上的降温幅度将带来显著的节能效果，生产排放同步降低。同时，运输和施工过程中污染物数量级减少，施工时对周围环境的影响根本性改变。

（3）拌和温度下降到胶结料化学性质稳定的区域，老化显著降低，将有利于进一步提高橡胶沥青混合料的低温柔韧性和耐久性。温拌技术还可以改善橡胶沥青与石料的粘附力。

三、温拌橡胶沥青性能试验研究

1、温拌橡胶沥青性能

选取南京70#A级道路石油沥青，60目橡胶粉（掺量为沥青质量的18%），温拌剂选用有机降粘型温拌剂，掺量为橡胶沥青质量的3.5%，配置温拌橡胶沥青，测得相应性能指标如表1。

表1 温拌橡胶沥青性能指标

2、温拌橡胶沥青混合料性能

（1）材料

采用南京70#A级道路石油沥青；60目橡胶粉，掺量为沥青质量的18%；温拌剂采用有机降粘型温拌剂，掺量为橡胶沥青的3.5%；石料为辉绿岩。

（2）级配的选择

经集料筛分试验及合成级配组合设计，确定合成级配掺配比例为：(15～10)mm∶(10～5)mm∶(5～0)mm∶矿粉 = 34∶12∶49∶5，油石比为6.0%。

（3）温拌橡胶沥青混合料的制作

将按级配称好的石料倒入145℃恒温拌和锅，桉油石比6.0%加入橡胶沥青，再称取橡胶沥青质量3.5%的温拌剂加入其中，恒温拌和90秒，再加入矿粉拌和90秒，出料，130℃成型。

（4）温拌橡胶沥青混合料性能

a.浸水马歇尔试验

温拌橡胶沥青混合料的浸水马歇尔试验结果如表2。

表2 温拌橡胶沥青混合料浸水马歇尔试验结果

b.冻融劈裂试验

温拌橡胶沥青混合料冻融劈裂试验结果如表3。

表3 温拌橡胶沥青混合料冻融劈裂试验结果

c.车辙试验

温拌橡胶沥青混合料车辙试验结果如表4。

表4 温拌橡胶沥青混合料车辙试验结果

四、结语

（1）橡胶沥青可以营造高品质的沥青路面，同时使废旧轮胎资源得以高利用率的有效回收利用，是发展循环经济、消除黑色污染的典型材料技术。

（2）温拌与橡胶沥青两个技术的集成，可有效降低橡胶沥青混合料施工操作温度，达到节能、基本消除施工污染、延长施工季节，综合性能应用效果显著，有着巨大的经济社会效益和广阔的应用前景。结合我国实际，深入的研究和推广温拌橡胶沥青混合料技术，在道路建筑领域全力打造低碳经济、走可持续发展之路，对我国的道路建设具有十分重要的现实意义。

参考文献：

[1] 商淑杰.温拌橡胶沥青结合料及其胶浆性能研究，山东大学硕士论文，2009年5月.

[2] 汪林，邵强.橡胶改性沥青在路面工程中的应用[J].石油沥青，2009年6月.

作者简介：刘德萍（1982.9- ），女，汉族，四川资中人，本科，助理工程师，现就职于中铁二十五局集团第五工程有限公司。