銀曉東　王海有

【摘要】本文從廢胎膠粉橡膠瀝青的特點(diǎn)入手，通過(guò)與基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青對(duì)比的方法，闡述了廢胎膠粉橡膠瀝青及其混凝土的特點(diǎn)，得出的結(jié)論是從總體上來(lái)講廢胎膠粉橡膠瀝青混凝土的綜合性能優(yōu)于SBS改性瀝青混凝土，而且施工技術(shù)成熟，質(zhì)量能夠保證，成本低，廢胎膠粉橡膠瀝青混凝土必將得到廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】廢胎膠粉橡膠瀝青；SBS改性瀝青；瀝青混凝土

【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）當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展已進(jìn)入新階段，節(jié)約資源與保護(hù)環(huán)境已引起廣泛重視，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)已成為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的基本戰(zhàn)略之一。廢舊輪胎既是一種固體廢棄物，同時(shí)也是一種再生資源，在公路工程中大力推廣應(yīng)用廢舊輪胎加工成的廢胎膠粉，不僅可以達(dá)到廢棄物"一站式"的無(wú)害化處理和利用，而且可以進(jìn)一步改善公路工程質(zhì)量，延長(zhǎng)道路的使用壽命。

（2）如今，我國(guó)是輪胎生產(chǎn)大國(guó)，也是輪胎使用大國(guó)，每年的廢舊輪胎產(chǎn)量一直在不斷攀升。數(shù)據(jù)顯示，2008年，中國(guó)廢舊輪胎的產(chǎn)生量大約在740萬(wàn)噸左右，并在隨后的幾年中不斷攀升，到了2013年，廢舊輪胎的產(chǎn)生量已經(jīng)超過(guò)1000萬(wàn)噸，據(jù)此估計(jì)，到2020年中國(guó)廢舊輪胎的產(chǎn)生量將達(dá)到2000萬(wàn)噸左右。廢舊輪胎已造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

（3）由廢舊輪胎加工而成橡膠粉其主要化學(xué)成分是天然橡膠和合成橡膠，這些成分都是良好的瀝青改性劑，能夠改善瀝青的高低溫性能、抗老化性能、抗疲勞性能，起到減薄路面、延長(zhǎng)路面使用壽命、延緩路面反射裂縫、降低噪聲等作用。廢胎膠粉用于改性瀝青和瀝青混合料工藝簡(jiǎn)單，成本低，不但可改善路面質(zhì)量，且對(duì)廢胎膠粉的可容量大，其研究和應(yīng)用具有深遠(yuǎn)的環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（4）目前，廢胎膠粉橡膠瀝青混凝土在我國(guó)已有應(yīng)用，但面不夠廣，量不夠大。

2. 廢胎膠粉橡膠瀝青及其混凝土

廢胎膠粉橡膠瀝青是把廢胎膠粉摻入基質(zhì)瀝青中經(jīng)過(guò)溶脹、網(wǎng)絡(luò)填充、交聯(lián)或者降解等作用制得的改性瀝青，其具有如下特點(diǎn)：

2.1廢胎膠粉橡膠瀝青的粘度大。

2.1.1廢胎膠粉橡膠瀝青180℃旋轉(zhuǎn)粘度達(dá)到2～4 Pa·S，而4.5%的SBS改性瀝青為0.5～0.6Pa·S，70#A基質(zhì)瀝青只有0.175～0.180Pa·S。

2.1.2廢胎膠粉橡膠瀝青粘度大，會(huì)帶來(lái)如下效果：（1）廢胎膠粉橡膠瀝青的內(nèi)聚力大。在做5℃延度的過(guò)程中，70#A基質(zhì)瀝青的最大拉力不超過(guò)10千牛，含量為4.5%的SBS改性瀝青的最大拉力為20千牛左右，而廢胎膠粉橡膠瀝青的最大拉力為40～50千牛。這說(shuō)明廢胎膠粉橡膠瀝青的低溫抗裂性能優(yōu)良。（2）廢胎膠粉橡膠瀝青混合料的和易性差。由于廢胎膠粉橡膠瀝青的粘度比SBS改性瀝青和基質(zhì)瀝青的粘度大得多，所以，在相同溫度下廢胎膠粉橡膠瀝青混合料的和易性差，但通過(guò)提高廢胎膠粉橡膠瀝青混合料的溫度可以提高其和易性，一般情況下廢胎膠粉橡膠瀝青混合料的出料溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度都要提高15～20℃，就可以與SBS改性瀝青混合料的和易性相當(dāng)。

2.2廢胎膠粉橡膠瀝青的軟化點(diǎn)高。

（1）70#A基質(zhì)瀝青的軟化點(diǎn)為46℃，SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)達(dá)到60～70℃比較容易，達(dá)到75℃以上有點(diǎn)不易，而廢胎膠粉橡膠瀝青的軟化點(diǎn)很容易達(dá)到75℃以上，甚至超過(guò)80℃。因此，廢胎膠粉橡膠瀝青混凝土的抗車(chē)轍性能好。

（2）在我國(guó)的大部分地區(qū)，夏季路面的最高溫度會(huì)達(dá)到70℃以上，這就是在我國(guó)SBS改性瀝青路面經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生車(chē)轍的原因，而廢胎膠粉橡膠瀝青路面基本不會(huì)產(chǎn)生車(chē)轍。

2.3廢胎膠粉橡膠瀝青的粘附性強(qiáng)。

（1）廢胎膠粉橡膠瀝青與礦料的粘附性?xún)?yōu)于SBS改性瀝青。因此，廢胎膠粉橡膠瀝青混凝土的耐久性和抗水損害能力強(qiáng)；

（2）由于廢胎膠粉橡膠瀝青的粘附性強(qiáng)，廢胎膠粉橡膠瀝青混合料很容易粘結(jié)壓路機(jī)輪，所以碾壓廢胎膠粉橡膠瀝青混合料時(shí)壓路機(jī)輪要涂抹乳化油，不能像碾壓SBS改性瀝青混合料時(shí)壓路機(jī)輪可以噴涂水。

2.4廢胎膠粉橡膠瀝青的彈性恢復(fù)好。

（1）基質(zhì)瀝青的彈性恢復(fù)基本上為0，SBS改性瀝青的彈性恢復(fù)一般不超過(guò)20%，而廢胎膠粉橡膠瀝青的彈性恢復(fù)很容易達(dá)到75%以上。

（2）優(yōu)良的彈性恢復(fù)說(shuō)明廢胎膠粉橡膠瀝青的變形能力以及變形后的恢復(fù)能力強(qiáng)，能夠提高路面的抗車(chē)轍性能和抗開(kāi)裂性能。

2.5廢胎膠粉橡膠瀝青的低溫延度小。

（1）廢胎膠粉橡膠瀝青的低溫延度較小，5℃時(shí)的延度經(jīng)常會(huì)小于10cm，延度小的原因是膠粉在改性瀝青中是以顆粒狀態(tài)存在的，它相當(dāng)于瀝青中的"雜質(zhì)"，在拉伸過(guò)程中容易導(dǎo)致試件被拉斷，所以延度檢測(cè)值偏小。延度檢測(cè)值偏小并不表示廢胎膠粉橡膠瀝青的抗開(kāi)裂性能不好，相反，廢胎膠粉橡膠瀝青的低溫變形能力較SBS改性瀝青強(qiáng)，并且彈性恢復(fù)能力也強(qiáng)，因此用低溫延度判斷廢胎膠粉橡膠瀝青的低溫穩(wěn)定性不科學(xué)。

（2）進(jìn)一步研究證明，廢胎膠粉橡膠瀝青混合料的抗開(kāi)裂性能與廢胎膠粉橡膠瀝青的低溫延度沒(méi)有相關(guān)性。實(shí)踐證明，廢胎膠粉橡膠瀝青路面的抗開(kāi)裂性能比SBS改性瀝青路面好得多。

2.6廢胎膠粉在改性瀝青中的顆粒狀態(tài)。

（1）橡膠粉顆粒加入廢胎膠粉改性瀝青可形成加勁結(jié)構(gòu)：橡膠顆粒三維隨機(jī)分布， 構(gòu)成連續(xù)相，橡膠顆粒間靠凝膠膜連接，節(jié)點(diǎn)粘結(jié)效力依賴(lài)于溫度溶脹后的橡膠粉之間沒(méi)有強(qiáng)的化學(xué)鏈接，廢胎膠粉改性瀝青內(nèi)部不形成整體性的網(wǎng)絡(luò)加勁結(jié)構(gòu)。

（2）廢胎膠粉改性瀝青中，常溫及常溫以下溫度時(shí)膠粉模量相對(duì)瀝青模量較低， 膠粉與瀝青應(yīng)變不同步，主裂紋前端應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化，易使主裂紋偏傳。同時(shí)， 加上本身存在大量表面毛刺、纖維，當(dāng)基質(zhì)瀝青達(dá)到極限應(yīng)變斷裂時(shí)，斷裂應(yīng)力將瞬間集中在膠粉顆粒上，在顆粒表面產(chǎn)生應(yīng)力集中，誘發(fā)大量銀紋（銀紋是指材料表面或內(nèi)部的一些缺陷在受到應(yīng)力集中作用時(shí)引發(fā)的細(xì)微紋痕和剪切帶）， 銀紋的產(chǎn)生和發(fā)展消耗大量的能量，因此可提高瀝青的沖擊強(qiáng)度和可塑性。而且，裂縫不會(huì)穿透膠粉顆粒發(fā)展，橡膠顆粒是銀紋的中心，它跨越銀紋的兩端， 銀紋要發(fā)展就必須拉伸橡膠顆粒， 橡膠顆粒因此消耗和吸收大量的能量， 提高了橡膠顆粒瀝青混合料的抗沖擊能力。銀紋的另一特點(diǎn)是， 在應(yīng)力作用初期銀紋體相當(dāng)硬， 當(dāng)應(yīng)力超過(guò)一定數(shù)值后， 銀紋體開(kāi)始屈服， 形變隨時(shí)間的延長(zhǎng)而發(fā)展， 斷裂伸長(zhǎng)增加， 卸載后應(yīng)變逐漸恢復(fù)， 應(yīng)變隨時(shí)間的延長(zhǎng)而消失。

（3）膠粉顆粒的存在易使主裂紋偏轉(zhuǎn)， 裂紋偏轉(zhuǎn)可降低裂尖的應(yīng)力強(qiáng)度因子， 從而增強(qiáng)膠粉改性瀝青的抗裂能力。

（4）在SBS改性瀝青中，SBS改性劑與瀝青相溶很充分，SBS改性劑不是以顆粒形態(tài)存在的；在普通道路石油瀝青中根本就不存在顆粒物質(zhì)。

（5）所以，廢胎膠粉橡膠瀝青混凝土路面的抗開(kāi)裂性能相比要好得多。

（6）綜上所述，從保證或者提高工程質(zhì)量的角度講，應(yīng)該提倡用廢胎膠粉橡膠瀝青替代基質(zhì)瀝青或者SBS改性瀝青。

3. 廢胎膠粉橡膠瀝青加工與廢胎膠粉橡膠瀝青混凝土施工

（1）廢胎膠粉橡膠瀝青的加工比較簡(jiǎn)單，其要點(diǎn)是把廢胎膠粉與基質(zhì)瀝青攪拌均勻，然后保溫?cái)嚢?5min左右即可。為了提高生產(chǎn)效率，可以把廢胎膠粉與基質(zhì)瀝青簡(jiǎn)單攪拌后過(guò)膠體磨，使之快速攪拌均勻。

（2）廢胎膠粉橡膠瀝青的加工溫度控制在190℃比較合適。

（3）廢胎膠粉橡膠瀝青的穩(wěn)定性較差，運(yùn)輸和貯存的過(guò)程中要加強(qiáng)攪拌。

（4）廢胎膠粉橡膠瀝青的粘度大，瀝青混合料拌和機(jī)中的瀝青泵的功率宜大于25Kw，并且最好使用齒輪泵。

（5）路面施工各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度都要比SBS改性瀝青路面高15～20℃。

（6）廢胎膠粉與基質(zhì)瀝青的來(lái)源宜固定。廢胎膠粉灰分應(yīng)不大于8%。

（7）其它與SBS改性瀝青加工以及SBS改性瀝青路面施工基本一樣。

4. 經(jīng)濟(jì)效益

廢胎膠粉橡膠瀝青推廣應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）在達(dá)到與SBS改性瀝青路面一樣效果的前提下，可以減薄瀝青路面厚度；

（2）廢胎膠粉橡膠的價(jià)格較低，目前其價(jià)格大約為2000元/t，基質(zhì)瀝青的價(jià)格大約為2300元/t，SBS改性劑的價(jià)格大約為15000元/t。按照此價(jià)格計(jì)算，廢胎膠粉橡膠瀝青的價(jià)格大約為2300元/t，SBS改性瀝青的價(jià)格大約為3300元/t。如果用廢胎膠粉橡膠瀝青替代基質(zhì)瀝青，成本不會(huì)增加，而路面質(zhì)量會(huì)得到大幅度提高；如果用廢胎膠粉橡膠瀝青替代SBS改性瀝青，可以在保證質(zhì)量的情況下降低成本。

綜上所述，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5. 環(huán)保效益與社會(huì)效益

廢胎膠粉橡膠瀝青中廢胎膠粉的含量達(dá)到15%～25%，使用量大，根據(jù)我國(guó)近幾年的公路建設(shè)工程量和廢舊輪胎的產(chǎn)生量計(jì)算，如果用廢胎膠粉橡膠瀝青替代SBS改性瀝青，廢胎膠粉是相對(duì)短缺的。

6. 結(jié)語(yǔ)

廢胎膠粉用于改性瀝青和瀝青混合料工藝簡(jiǎn)單，成本低，不但可改善路面質(zhì)量，且對(duì)廢胎膠粉的可容量大，它的應(yīng)用具有顯著的的環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，廢胎膠粉橡膠瀝青及其混凝土必將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。

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[作者簡(jiǎn)介] 銀曉東（1975-），男，學(xué)歷：本科，籍貫：河南葉縣人，職稱(chēng)：高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事公路工程技術(shù)與管理工作。