呂重彬

引言

在中國，汽車的數(shù)量大幅增加，二手車數(shù)量的增加。廢舊輪胎橡膠的主要成分是熱固性聚合物材料。其性質(zhì)穩(wěn)定，在自然環(huán)境下不可降解。廢舊輪胎的回收利用問題已逐漸成為當(dāng)前社會可持續(xù)發(fā)展的問題之一。研究人員發(fā)現(xiàn)，將廢輪胎打磨成橡膠粉，加入瀝青中，制作成改性瀝青，同時選用具有足夠強度、耐磨耗的粗集料，將大大提高了路面的使用性能，提高了路面的使用壽命。橡膠瀝青的出現(xiàn)實現(xiàn)了廢舊輪胎的回收利用，橡膠瀝青路面材料能夠?qū)U棄的輪胎用于道路工程，形成延長道路使用壽命、降低道路工程造價、環(huán)保、廢物利用的雙贏局面，具有重大的現(xiàn)實意義。

為此，本文研制了橡膠改性瀝青混凝土，并對橡膠瀝青混凝土路用性能進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上，對橡膠瀝青混凝土的施工工藝進(jìn)行了探討，為橡膠瀝青的應(yīng)用和推廣提供了良好的基礎(chǔ)。

1 廢舊輪胎橡膠改性瀝青路面應(yīng)用情況

在中國，舊輪胎橡膠改性瀝青用于公路始于20世紀(jì)80年代，在江西和四川省進(jìn)行了道路試驗研究。但由于當(dāng)時橡膠粉生產(chǎn)行業(yè)尚未形成，所制膠粉的粒度較粗，相關(guān)技術(shù)不配套，還未達(dá)到實際應(yīng)用階段。后來，一些高校和科研機構(gòu)從廢橡膠改性瀝青的特性機理到開發(fā)應(yīng)用，做了大量的工作。隨著廢舊輪胎橡膠改性瀝青路面和研究機構(gòu)的不斷應(yīng)用，廢舊輪胎橡膠改性瀝青不僅能解決瀝青路面早期破壞的問題，而且比其他改性劑更環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的使用，由于溫度低，既耐低溫，又抗車轍變形，防止開裂能力更好，可提高路面使用壽命，節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本，防止路面打滑，減少噪音，提高路面使用性能。

2 廢舊輪胎橡膠改性瀝青改性機理

2.1 物理溶脹

廢橡膠粉吸收瀝青中的輕質(zhì)油，從原來的致密結(jié)構(gòu)膨脹到較為松散的絮凝結(jié)構(gòu)。膨脹后的膠粉能在瀝青中均勻分散和分散，從而提高了基質(zhì)瀝青的粘度。廢膠粉顆粒通過凝膠膜連接形成粘度大的半固體連續(xù)相體系。

2.2 化學(xué)降解或脫硫

在廢膠粉吸收膨脹時，橡膠分子也在發(fā)生的降解的脫硫作用。在高溫高剪切的作用下，網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)的橡膠已被降解，氧化和脫硫，并成了一大批小網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和少量的鏈狀分子，其中的一些分子已經(jīng)失去了原有的橡膠彈性。隨著廢膠粉在高溫瀝青中的脫硫和降解，膠粉顆粒與瀝青之間的物料交換發(fā)生變化，相容性變好，貯存穩(wěn)定性明顯改善。

3 廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料路用性能研究

3.1 廢舊輪胎橡膠改性瀝青的制備

3.1.1原材料

本次測試的瀝青，完全符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求，符合當(dāng)前，。廢橡膠的主要來源是廢輪胎，橡膠粉是經(jīng)過硫化的細(xì)膠粉（活化），產(chǎn)品性能符合要求。

3.1.2 混合料的制備

把橡膠粉按照配方放進(jìn)的175℃的瀝青中（最高溫度不能超過180℃），在拌瀝青時慢慢加入橡膠粉，攪拌1h，然后要進(jìn)行高速剪切30～45min，最后還要攪拌45min，最后與石料混合。

3.2 路用性能研究

3.2.1 高溫穩(wěn)定性研究

在動態(tài)穩(wěn)定性方面，使用車轍試驗進(jìn)行了評價。詳見表1。隨著膠粉用量越高，橡膠粉的動態(tài)穩(wěn)定性也變得越高?？梢钥闯?，改性瀝青混合料的廢舊輪胎橡膠的明顯提高，其原因主要有兩方面：①膨脹橡膠粉在高溫環(huán)境下的負(fù)載下，提高混合料的內(nèi)摩擦角，從而提高瀝青混合料的高溫性能。②橡膠粉吸收瀝青輕質(zhì)油的增加，導(dǎo)致混合瀝青的粘度。

表1 不同摻量廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的車轍試驗結(jié)果

3.2.2 低溫抗裂性研究

對于低溫抗裂性，低溫彎曲試驗失效應(yīng)變被用作舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的評價指標(biāo)。結(jié)果表明，橡膠粉瀝青混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變符合現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范的要求，瀝青瀝青混合料的指標(biāo)比普通瀝青提高得多，表明橡膠的低溫抗裂性粉狀瀝青混合料大大改善提高。

4 廢舊輪胎橡膠改性瀝青路面施工工藝

4.1 廢舊輪胎橡膠改性瀝青的生產(chǎn)及儲存

將膠粉放在基質(zhì)瀝青中加熱到一定溫度，然后用高速剪切機加工，然后連續(xù)攪拌，制成廢舊輪胎橡膠改性瀝青。橡膠改性瀝青的使用期只有24h，由于客觀原因，橡膠改性瀝青的溫度應(yīng)暫時降低到145～155℃的范圍內(nèi)進(jìn)行儲存，儲存時間為2d，并應(yīng)在貯存過程中檢測橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)。

4.2 施工過程質(zhì)量控制要點

4.2.1 混合料的拌和

①將攪拌需用的材料放入攪拌筒，混合5～10s，再加入橡膠瀝青濕混合料，混合時間由試驗混合料確定，不小于1min。所有骨料顆粒必須用瀝青粘合劑包合，并與瀝青混合料均勻混合。總的來說，混合時間應(yīng)控制在60～70s之間。當(dāng)視覺混合混合均勻時，及時發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，防止混合物出現(xiàn)發(fā)灰、冒煙和離析現(xiàn)象。②在攪拌過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)的溫度。橡膠瀝青材料應(yīng)采用熱油加熱，加熱溫度為180～190℃?；旌衔锏臏囟瓤刂圃?80～190℃之間，和到達(dá)的溫度不低于175℃。為了防止瀝青焦化，混合物的溫度不應(yīng)超過200℃。一旦超過，就應(yīng)該馬上降溫。

4.2.2 混合料的運輸

在作業(yè)之前，重新量測作業(yè)面的高度，清除全部雜物，以干凈的水沖刷底部，應(yīng)當(dāng)在干燥的地方進(jìn)行作業(yè)。另外，應(yīng)當(dāng)運用和項目規(guī)模相一致的各類機器設(shè)施。大部分路面的碾壓程度和瀝青混合料的溫度密切相關(guān)。為此，老舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的溫度應(yīng)當(dāng)在運送過程中進(jìn)行科學(xué)管控。

①為了確保攤鋪溫度與施工面品質(zhì)，應(yīng)當(dāng)運用噸位高的能夠自行卸載的車輛進(jìn)行廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的運送，然而不可過量或者緊急剎車。為了避免混合料和車廂板兩者產(chǎn)生粘結(jié)，車廂底層與側(cè)板可涂抹避免粘結(jié)成分，然而不可過多，剩余的涂料可不堆放在車廂地面。②當(dāng)氣溫較低或冬季施工時，應(yīng)采用棉被、篷布等實用的保溫方法，攪拌站應(yīng)對混合料進(jìn)行特殊覆蓋保溫，卸載時可開啟。③在運料車進(jìn)行接料，為減少要離析現(xiàn)象分為三次進(jìn)行移動裝料。貨車攤鋪機在停車前10～30cm處，應(yīng)在空檔位置卸貨，邊前進(jìn)邊緩慢卸料應(yīng)避免攤鋪車。每次放電必須清洗。如果有富余，應(yīng)及時清除，防止板結(jié)。卸料完畢后，必須掛車后擋板防止物料泄漏。

4.2.3 混合料的攤鋪

廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料應(yīng)當(dāng)在攤鋪作業(yè)以前，對相關(guān)車輛比如攤鋪機、碾壓機、自卸車、攪拌機等進(jìn)行全面檢查與養(yǎng)護(hù)。為了避免廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料運送過程中溫度降低太快，應(yīng)以帆布覆蓋。廢舊輪胎橡膠改性瀝青混合料的攤鋪溫度應(yīng)當(dāng)在170℃以上。在攤鋪時，應(yīng)當(dāng)盡量不間斷作業(yè)，避免滾筒與攤鋪機的中間停歇，盡可能避免橫縫，進(jìn)而提升表層的平整水平。為了確保路面平整，和一般混合料比較，該種混合料的攤鋪速率要慢。

4.2.4 混合料的碾壓

（1）碾壓混凝土溫度控制

廢橡膠改性瀝青的突出特點之一是冷卻速度快、溫度敏感性高、成型溫度高。在正常情況下，施工溫度應(yīng)根據(jù)路面的粘度、用量、厚度和氣候條件來確定。如何更好地控制施工溫度，直接影響路面的內(nèi)在質(zhì)量、外觀質(zhì)量和使用效果。因此，對碾壓溫度有嚴(yán)格的要求。初壓溫度約為165℃，不低于155℃，碾壓溫度不低于95℃。

（2）碾壓混凝土的速度控制

當(dāng)軋制速度高，減少輥與路面的接觸時間，因此主要取決于體重和小型振動壓實輥；軋制速度低，每增加滾動振動次數(shù)，單位面積的材料較多，所以在低速時通過主機的振動壓實，壓實效果好。現(xiàn)場使用了兩個不同的壓路機。首先采用振動壓路機對瀝青路面下部進(jìn)行壓實。之后采用輪胎壓路機壓實瀝青路面的頂層，取得了較好的壓實效果。

5 結(jié)束語

本文就橡膠瀝青混凝土原材料的選擇、橡膠改性瀝青混凝土的制備、低溫性能、高溫性能和橡膠瀝青混凝土路用性能的水穩(wěn)定性能進(jìn)行了綜合評價，在此基礎(chǔ)上，探討了橡膠瀝青混凝土施工技術(shù)，希望能以此幫助橡膠改性瀝青混凝土的推廣。

[1]史芳.橡膠改性瀝青混凝土路用性能及施工工藝研究[J].安徽建筑，2017，24（3）：157～158.

[2]趙剛，李興蔚，胡濱，等.橡膠改性瀝青混合料路用性能及施工工藝研究[J].山東交通科技，2017（4）：14～16.

[3]曹帆，周智平.干法丁苯橡膠改性瀝青混合料路用性能及施工工藝[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2013（11）.