浅议废胎胶粉橡胶沥青混凝土的推广应用

银晓东　王海有

【摘要】本文从废胎胶粉橡胶沥青的特点入手，通过与基质沥青和SBS改性沥青对比的方法，阐述了废胎胶粉橡胶沥青及其混凝土的特点，得出的结论是从总体上来讲废胎胶粉橡胶沥青混凝土的综合性能优于SBS改性沥青混凝土，而且施工技术成熟，质量能够保证，成本低，废胎胶粉橡胶沥青混凝土必将得到广泛的应用。

【关键词】废胎胶粉橡胶沥青；SBS改性沥青；沥青混凝土

【Abstract】In this paper， the characteristics of waste tire crumb rubber asphalt start， by contrast with the asphalt and SBS modified asphalt method describes the characteristics of the waste tire crumb rubber asphalt and concrete， and concluded that in terms of overall waste tires overall performance crumb rubber asphalt concrete is better than SBS modified asphalt concrete and construction technology is mature， able to guarantee quality， low cost， waste tire crumb rubber asphalt concrete will be widely applied.

【Key words】Asphalt concrete；Waste tire crumb rubber asphalt；SBS modified asphalt

1. 前言

（1）当前我国经济社会发展已进入新阶段，节约资源与保护环境已引起广泛重视，加快建设资源节约型、环境友好型社会已成为国家可持续发展的基本战略之一。废旧轮胎既是一种固体废弃物，同时也是一种再生资源，在公路工程中大力推广应用废旧轮胎加工成的废胎胶粉，不仅可以达到废弃物"一站式"的无害化处理和利用，而且可以进一步改善公路工程质量，延长道路的使用寿命。

（2）如今，我国是轮胎生产大国，也是轮胎使用大国，每年的废旧轮胎产量一直在不断攀升。数据显示，2008年，中国废旧轮胎的产生量大约在740万吨左右，并在随后的几年中不断攀升，到了2013年，废旧轮胎的产生量已经超过1000万吨，据此估计，到2020年中国废旧轮胎的产生量将达到2000万吨左右。废旧轮胎已造成严重的环境污染。

（3）由废旧轮胎加工而成橡胶粉其主要化学成分是天然橡胶和合成橡胶，这些成分都是良好的沥青改性剂，能够改善沥青的高低温性能、抗老化性能、抗疲劳性能，起到减薄路面、延长路面使用寿命、延缓路面反射裂缝、降低噪声等作用。废胎胶粉用于改性沥青和沥青混合料工艺简单，成本低，不但可改善路面质量，且对废胎胶粉的可容量大，其研究和应用具有深远的环保效益、经济效益和社会效益。

（4）目前，废胎胶粉橡胶沥青混凝土在我国已有应用，但面不够广，量不够大。

2. 废胎胶粉橡胶沥青及其混凝土

废胎胶粉橡胶沥青是把废胎胶粉掺入基质沥青中经过溶胀、网络填充、交联或者降解等作用制得的改性沥青，其具有如下特点：

2.1废胎胶粉橡胶沥青的粘度大。

2.1.1废胎胶粉橡胶沥青180℃旋转粘度达到2～4 Pa·S，而4.5%的SBS改性沥青为0.5～0.6Pa·S，70#A基质沥青只有0.175～0.180Pa·S。

2.1.2废胎胶粉橡胶沥青粘度大，会带来如下效果：（1）废胎胶粉橡胶沥青的内聚力大。在做5℃延度的过程中，70#A基质沥青的最大拉力不超过10千牛，含量为4.5%的SBS改性沥青的最大拉力为20千牛左右，而废胎胶粉橡胶沥青的最大拉力为40～50千牛。这说明废胎胶粉橡胶沥青的低温抗裂性能优良。（2）废胎胶粉橡胶沥青混合料的和易性差。由于废胎胶粉橡胶沥青的粘度比SBS改性沥青和基质沥青的粘度大得多，所以，在相同温度下废胎胶粉橡胶沥青混合料的和易性差，但通过提高废胎胶粉橡胶沥青混合料的温度可以提高其和易性，一般情况下废胎胶粉橡胶沥青混合料的出料温度、摊铺温度、碾压温度都要提高15～20℃，就可以与SBS改性沥青混合料的和易性相当。

2.2废胎胶粉橡胶沥青的软化点高。

（1）70#A基质沥青的软化点为46℃，SBS改性沥青的软化点达到60～70℃比较容易，达到75℃以上有点不易，而废胎胶粉橡胶沥青的软化点很容易达到75℃以上，甚至超过80℃。因此，废胎胶粉橡胶沥青混凝土的抗车辙性能好。

（2）在我国的大部分地区，夏季路面的最高温度会达到70℃以上，这就是在我国SBS改性沥青路面经常会产生车辙的原因，而废胎胶粉橡胶沥青路面基本不会产生车辙。

2.3废胎胶粉橡胶沥青的粘附性强。

（1）废胎胶粉橡胶沥青与矿料的粘附性优于SBS改性沥青。因此，废胎胶粉橡胶沥青混凝土的耐久性和抗水损害能力强；

（2）由于废胎胶粉橡胶沥青的粘附性强，废胎胶粉橡胶沥青混合料很容易粘结压路机轮，所以碾压废胎胶粉橡胶沥青混合料时压路机轮要涂抹乳化油，不能像碾压SBS改性沥青混合料时压路机轮可以喷涂水。

2.4废胎胶粉橡胶沥青的弹性恢复好。

（1）基质沥青的弹性恢复基本上为0，SBS改性沥青的弹性恢复一般不超过20%，而废胎胶粉橡胶沥青的弹性恢复很容易达到75%以上。

（2）优良的弹性恢复说明废胎胶粉橡胶沥青的变形能力以及变形后的恢复能力强，能够提高路面的抗车辙性能和抗开裂性能。

2.5废胎胶粉橡胶沥青的低温延度小。

（1）废胎胶粉橡胶沥青的低温延度较小，5℃时的延度经常会小于10cm，延度小的原因是胶粉在改性沥青中是以颗粒状态存在的，它相当于沥青中的"杂质"，在拉伸过程中容易导致试件被拉断，所以延度检测值偏小。延度检测值偏小并不表示废胎胶粉橡胶沥青的抗开裂性能不好，相反，废胎胶粉橡胶沥青的低温变形能力较SBS改性沥青强，并且弹性恢复能力也强，因此用低温延度判断废胎胶粉橡胶沥青的低温稳定性不科学。

（2）进一步研究证明，废胎胶粉橡胶沥青混合料的抗开裂性能与废胎胶粉橡胶沥青的低温延度没有相关性。实践证明，废胎胶粉橡胶沥青路面的抗开裂性能比SBS改性沥青路面好得多。

2.6废胎胶粉在改性沥青中的颗粒状态。

（1）橡胶粉颗粒加入废胎胶粉改性沥青可形成加劲结构：橡胶颗粒三维随机分布， 构成连续相，橡胶颗粒间靠凝胶膜连接，节点粘结效力依赖于温度溶胀后的橡胶粉之间没有强的化学链接，废胎胶粉改性沥青内部不形成整体性的网络加劲结构。

（2）废胎胶粉改性沥青中，常温及常温以下温度时胶粉模量相对沥青模量较低， 胶粉与沥青应变不同步，主裂纹前端应力场发生变化，易使主裂纹偏传。同时， 加上本身存在大量表面毛刺、纤维，当基质沥青达到极限应变断裂时，断裂应力将瞬间集中在胶粉颗粒上，在颗粒表面产生应力集中，诱发大量银纹（银纹是指材料表面或内部的一些缺陷在受到应力集中作用时引发的细微纹痕和剪切带）， 银纹的产生和发展消耗大量的能量，因此可提高沥青的冲击强度和可塑性。而且，裂缝不会穿透胶粉颗粒发展，橡胶颗粒是银纹的中心，它跨越银纹的两端， 银纹要发展就必须拉伸橡胶颗粒， 橡胶颗粒因此消耗和吸收大量的能量， 提高了橡胶颗粒沥青混合料的抗冲击能力。银纹的另一特点是， 在应力作用初期银纹体相当硬， 当应力超过一定数值后， 银纹体开始屈服， 形变随时间的延长而发展， 断裂伸长增加， 卸载后应变逐渐恢复， 应变随时间的延长而消失。

（3）胶粉颗粒的存在易使主裂纹偏转， 裂纹偏转可降低裂尖的应力强度因子， 从而增强胶粉改性沥青的抗裂能力。

（4）在SBS改性沥青中，SBS改性剂与沥青相溶很充分，SBS改性剂不是以颗粒形态存在的；在普通道路石油沥青中根本就不存在颗粒物质。

（5）所以，废胎胶粉橡胶沥青混凝土路面的抗开裂性能相比要好得多。

（6）综上所述，从保证或者提高工程质量的角度讲，应该提倡用废胎胶粉橡胶沥青替代基质沥青或者SBS改性沥青。

3. 废胎胶粉橡胶沥青加工与废胎胶粉橡胶沥青混凝土施工

（1）废胎胶粉橡胶沥青的加工比较简单，其要点是把废胎胶粉与基质沥青搅拌均匀，然后保温搅拌45min左右即可。为了提高生产效率，可以把废胎胶粉与基质沥青简单搅拌后过胶体磨，使之快速搅拌均匀。

（2）废胎胶粉橡胶沥青的加工温度控制在190℃比较合适。

（3）废胎胶粉橡胶沥青的稳定性较差，运输和贮存的过程中要加强搅拌。

（4）废胎胶粉橡胶沥青的粘度大，沥青混合料拌和机中的沥青泵的功率宜大于25Kw，并且最好使用齿轮泵。

（5）路面施工各个环节的温度都要比SBS改性沥青路面高15～20℃。

（6）废胎胶粉与基质沥青的来源宜固定。废胎胶粉灰分应不大于8%。

（7）其它与SBS改性沥青加工以及SBS改性沥青路面施工基本一样。

4. 经济效益

废胎胶粉橡胶沥青推广应用的经济效益体现在以下两个方面：

（1）在达到与SBS改性沥青路面一样效果的前提下，可以减薄沥青路面厚度；

（2）废胎胶粉橡胶的价格较低，目前其价格大约为2000元/t，基质沥青的价格大约为2300元/t，SBS改性剂的价格大约为15000元/t。按照此价格计算，废胎胶粉橡胶沥青的价格大约为2300元/t，SBS改性沥青的价格大约为3300元/t。如果用废胎胶粉橡胶沥青替代基质沥青，成本不会增加，而路面质量会得到大幅度提高；如果用废胎胶粉橡胶沥青替代SBS改性沥青，可以在保证质量的情况下降低成本。

综上所述，经济效益显著。

5. 环保效益与社会效益

废胎胶粉橡胶沥青中废胎胶粉的含量达到15%～25%，使用量大，根据我国近几年的公路建设工程量和废旧轮胎的产生量计算，如果用废胎胶粉橡胶沥青替代SBS改性沥青，废胎胶粉是相对短缺的。

6. 结语

废胎胶粉用于改性沥青和沥青混合料工艺简单，成本低，不但可改善路面质量，且对废胎胶粉的可容量大，它的应用具有显著的的环保效益、经济效益和社会效益。因此，废胎胶粉橡胶沥青及其混凝土必将会得到广泛的应用。

参考文献

[1]JT/T798-2011 公路工程 废胎胶粉橡胶沥青.

[2]JT/T797-2011 路用废胎硫化橡胶粉.

[3]JT/T799-2011 公路工程 橡胶沥青加工设备技术要求.

[4]郭朝阳.废胎胶粉橡胶沥青应用技术研究.重庆交通大学硕士论文.2008：3.

[5]夏玮.废胶粉改性浙青及沥青混合料路用性能研究.重庆交通大学硕士论文.2009：3.

[6]刘少文，李智慧.应用回弹恢复评价橡胶沥青的弹性恢复能力.公路交通科技.2009，26（7）：23.

[7]张泽鹏，王钊.高温多雨地区橡胶沥青粘度技术指标的试验研究.公路交通科技.2010，27（6）：38.

[8]李延刚，李金钟，李伟.橡胶沥青微观机理研究及其公路工程应用.公路交通科技.2011，28（1） 26.

[9]王旭东，李美江，路凯翼.橡胶沥青及混凝土应用成套技术.北京：人民交通出版社.2008：58，73，77，113.

[作者简介] 银晓东（1975-），男，学历：本科，籍贯：河南叶县人，职称：高级工程师，长期从事公路工程技术与管理工作。