橡塑合金（TPE）改性沥青路面施工技术

张琳慧

（河北路桥集团有限公司，河北 邢台054000）

我国是橡胶、塑料消费大国，每年废轮胎、废塑料产量始终保持上升趋势，难以自然降解的废弃物大量出现，呈现严峻的社会环境问题，被称为“黑色污染”和“白色污染”。如何将废轮胎、废塑料综合利用变废为宝，进行大量的试验研究。同时，随着我国高等级公路建设的快速发展，为提高沥青路面的路用性能，延长道路的使用寿命，在沥青路面施工中对改性沥青的需求越来越大。近年来在构建资源节约型与环境友好型社会号召下，随着理论研究和加工技术的进步，利用废轮胎生产废胶粉改性沥青、用废塑料生产塑料改性沥青在公路工程中的应用得到发展。另外，为克服单纯地用橡胶粉改性沥青和用塑料改性沥青存在缺陷，研究开发废胶粉、废塑料复合改性剂，即橡塑合金（TPE）改性剂，通过湿拌或干拌两种方式生产出橡塑合金改性沥青混合料。在河北省邢汾高速公路中面层施工中铺筑约10km的橡塑合金改性沥青混合料试验路，本文对该工程使用的橡塑合金改性沥青特点及AC－20混合料设计、路用性能和工艺进行总结和分析，为该技术的应用推广积累经验。

1 橡塑合金（TPE）改性沥青

1.1 技术原理

热塑性弹性体（TPE）与SBS类似的高分子热塑性材料。本工程使用的橡塑合金不是通过传统的石油原料聚合加工而成，而是利用不同种类的废旧高分子原材料和功能型助剂，基于分子结构、相结构的设计原理，利用动态脱硫、等密度力化学稳定方法、反应性混炼工艺等技术方法制备的具有TPE材料性能的高分子合金新材料。橡胶赋予沥青弹性、塑料赋予沥青高强度，复合改性性能优良，实现类似SBS的高低温兼顾的改性效果。

1.2 改性工艺及特点

在实际工程应用中，橡塑合金（TPE）作为沥青改性剂采用“湿法”或“干法”工艺对基质沥青进行改性而得到橡塑合金改性沥青（湿法）或橡塑合金改性沥青混合料（干法）。

1）“湿法”使用TPE－F型改性剂，一般按照基质沥青质量的10%～18%将改性剂加入基质沥青罐，进行高速剪切、搅拌，使改性剂颗粒材料熔解分散。

2）“干法”使用TPE－T型改性剂，在普通沥青混合料拌合过程中直接把改性剂添加到拌合缸中，将沥青TPE改性过程和混合料拌合生产融为一道工序。改性剂掺量一般按照混合料质量的0.4%～0.5%使用。“干法”施工中可实现机械化自动监控和按剂量投放，施工方便、快捷、省人力。

2 配合比设计

2.1 原材料试验

2.1.1 沥 青

“湿法”采用TPE改性沥青和“干法”的基质沥青试验结果见表1，各项检测技术指标均满足技术标准要求。

表1 TPE改性沥青检测结果及技术要求

2.1.2 粗集料

粗集料采用石灰岩碎石，碎石规格:9.5～19mm，4.75～9.5mm，2.36～4.75mm。其各项检测结果见表2。

表2 粗集料技术要求及检测结果

2.1.3 细集料

细集料采用石灰岩碎石加工的0～3mm机制砂。其各项检测结果见表3。

2.1.4 填 料

填料采用石灰岩磨制的矿粉，技术要求及检测结果见表4。

表3 细集料技术要求及检测结果

表4 填料技术要求及检测结果

2.2 矿料的级配组成

通过级配初选，确定的目标配合比矿料掺配比例及合成级配见表5、表6。

表5 集料掺配比例

表6 矿料合成级配

2.3 设计结果

根据选定的级配曲线，“湿法”改性以3.6%、4.1%、4.6%、5.1%、5.6%五组油石比，“干法”改性以3.3%、3.8%、4.3%、4.8%、5.3%五组油石比进行马歇尔击实试验，检测沥青混合料的体积指标和力学指标见表7、表8。

表7 马歇尔试验检测结果（湿法）

表8 马歇尔试验检测结果（干法）

综合考虑工程地理位置和环境，目标配合比空隙率选定为4.2%，根据马歇尔试验结果，“湿法”改性时以空隙率4.2%对应的油石比确定为最佳油石比 OAC＝4.6%，相应毛体积相对密度2.423g／cm3，理论最大相对密度2.530g／cm3；“干法”改性时以空隙率4.2%对应的油石比确定为最佳油石比 OAC＝4.2%，相应毛体积相对密度2.425g／cm3，理论最大相对密度2.533g／cm3。

2.4 混合料性能验证

按照选定的级配和最佳油石比，采用马歇尔法成型试件，验证混合料路用性能，检测结果见表9。

表9 沥青混合料性能检测结果

从验证结果看各项实测指标满足技术指标要求，表明AC－20橡塑合金改性沥青混合料具有良好的抗水损害、高温和低温路用性能。

3 工艺控制要点

本试验路施工分别采用了“湿法”和“干法”改性工艺进行了橡塑合金改性沥青混合料AC－20中面层的铺筑。采用日工4000型间歇式拌和楼拌合，摊铺机采用非接触平衡梁控制厚度和平整度，碾压采用双钢轮振动压路机和重型胶轮压路机组合碾压。

3.1 拌 合

1）“湿法”工艺控制要点:湿法拌合与目前橡胶沥青的工艺基本相同，每盘拌合时向热骨料添加预先制备的TPE改性沥青后“湿拌”45s。因改性沥青的粘度较大，拌合中要特别注意温度的控制，应以混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度，无花白料、无结团成块或严重的粗细集料分离现象。“湿法”成品改性沥青储存不超过48h。施工中，每车沥青抽检一次。

2）“干法”工艺控制要点:“干法”工艺改性在拌和中控制的要点主要是温度、拌和时间和改性剂投放。TPE改性剂投放应在热集料释放入拌和锅瞬间同时进行，同时开始干拌5～8s，“干拌”达到规定时间后放入基质沥青进行“湿拌”45s。必须使所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料，并以沥青混合料拌和均匀为度。

3）出料温度低于下限值165℃或高于上限值195℃的沥青混合料应作废弃处理。

3.2 运输、摊铺、碾压

橡塑合金改性沥青混合料的运输、摊铺和碾压可参照传统的改性沥青混合料路面工艺组织施工。由于改性后粘度增大，应在混合料温度较高时尽快压实。摊铺和碾压的具体温度控制见表10。

4 结束语

实践表明橡塑合金（TPE）改性沥青混合料具有较好的高、低温性能和水稳定性，路用性能良好，能延长路面使用寿命。而且，橡塑合金沥青改性剂加工生产为废弃材料的资源化利用开辟一个新的途径，有利于构建资源节约型、环境友好型交通发展模式，橡塑合金（TPE）改性沥青路面在公路建设中推广应用前景广阔。

表10 TPE改性沥青混合料施工温度控制参数

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