張琳慧

（河北路橋集團有限公司，河北 邢臺054000）

我國是橡膠、塑料消費大國，每年廢輪胎、廢塑料產量始終保持上升趨勢，難以自然降解的廢棄物大量出現(xiàn)，呈現(xiàn)嚴峻的社會環(huán)境問題，被稱為“黑色污染”和“白色污染”。如何將廢輪胎、廢塑料綜合利用變廢為寶，進行大量的試驗研究。同時，隨著我國高等級公路建設的快速發(fā)展，為提高瀝青路面的路用性能，延長道路的使用壽命，在瀝青路面施工中對改性瀝青的需求越來越大。近年來在構建資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會號召下，隨著理論研究和加工技術的進步，利用廢輪胎生產廢膠粉改性瀝青、用廢塑料生產塑料改性瀝青在公路工程中的應用得到發(fā)展。另外，為克服單純地用橡膠粉改性瀝青和用塑料改性瀝青存在缺陷，研究開發(fā)廢膠粉、廢塑料復合改性劑，即橡塑合金（TPE）改性劑，通過濕拌或干拌兩種方式生產出橡塑合金改性瀝青混合料。在河北省邢汾高速公路中面層施工中鋪筑約10km的橡塑合金改性瀝青混合料試驗路，本文對該工程使用的橡塑合金改性瀝青特點及AC－20混合料設計、路用性能和工藝進行總結和分析，為該技術的應用推廣積累經驗。

1 橡塑合金（TPE）改性瀝青

1.1 技術原理

熱塑性彈性體（TPE）與SBS類似的高分子熱塑性材料。本工程使用的橡塑合金不是通過傳統(tǒng)的石油原料聚合加工而成，而是利用不同種類的廢舊高分子原材料和功能型助劑，基于分子結構、相結構的設計原理，利用動態(tài)脫硫、等密度力化學穩(wěn)定方法、反應性混煉工藝等技術方法制備的具有TPE材料性能的高分子合金新材料。橡膠賦予瀝青彈性、塑料賦予瀝青高強度，復合改性性能優(yōu)良，實現(xiàn)類似SBS的高低溫兼顧的改性效果。

1.2 改性工藝及特點

在實際工程應用中，橡塑合金（TPE）作為瀝青改性劑采用“濕法”或“干法”工藝對基質瀝青進行改性而得到橡塑合金改性瀝青（濕法）或橡塑合金改性瀝青混合料（干法）。

1）“濕法”使用TPE－F型改性劑，一般按照基質瀝青質量的10%～18%將改性劑加入基質瀝青罐，進行高速剪切、攪拌，使改性劑顆粒材料熔解分散。

2）“干法”使用TPE－T型改性劑，在普通瀝青混合料拌合過程中直接把改性劑添加到拌合缸中，將瀝青TPE改性過程和混合料拌合生產融為一道工序。改性劑摻量一般按照混合料質量的0.4%～0.5%使用?！案煞ā笔┕ぶ锌蓪崿F(xiàn)機械化自動監(jiān)控和按劑量投放，施工方便、快捷、省人力。

2 配合比設計

2.1 原材料試驗

2.1.1 瀝 青

“濕法”采用TPE改性瀝青和“干法”的基質瀝青試驗結果見表1，各項檢測技術指標均滿足技術標準要求。

表1 TPE改性瀝青檢測結果及技術要求

2.1.2 粗集料

粗集料采用石灰?guī)r碎石，碎石規(guī)格:9.5～19mm，4.75～9.5mm，2.36～4.75mm。其各項檢測結果見表2。

表2 粗集料技術要求及檢測結果

2.1.3 細集料

細集料采用石灰?guī)r碎石加工的0～3mm機制砂。其各項檢測結果見表3。

2.1.4 填 料

填料采用石灰?guī)r磨制的礦粉，技術要求及檢測結果見表4。

表3 細集料技術要求及檢測結果

表4 填料技術要求及檢測結果

2.2 礦料的級配組成

通過級配初選，確定的目標配合比礦料摻配比例及合成級配見表5、表6。

表5 集料摻配比例

表6 礦料合成級配

2.3 設計結果

根據選定的級配曲線，“濕法”改性以3.6%、4.1%、4.6%、5.1%、5.6%五組油石比，“干法”改性以3.3%、3.8%、4.3%、4.8%、5.3%五組油石比進行馬歇爾擊實試驗，檢測瀝青混合料的體積指標和力學指標見表7、表8。

表7 馬歇爾試驗檢測結果（濕法）

表8 馬歇爾試驗檢測結果（干法）

綜合考慮工程地理位置和環(huán)境，目標配合比空隙率選定為4.2%，根據馬歇爾試驗結果，“濕法”改性時以空隙率4.2%對應的油石比確定為最佳油石比 OAC＝4.6%，相應毛體積相對密度2.423g／cm3，理論最大相對密度2.530g／cm3；“干法”改性時以空隙率4.2%對應的油石比確定為最佳油石比 OAC＝4.2%，相應毛體積相對密度2.425g／cm3，理論最大相對密度2.533g／cm3。

2.4 混合料性能驗證

按照選定的級配和最佳油石比，采用馬歇爾法成型試件，驗證混合料路用性能，檢測結果見表9。

表9 瀝青混合料性能檢測結果

從驗證結果看各項實測指標滿足技術指標要求，表明AC－20橡塑合金改性瀝青混合料具有良好的抗水損害、高溫和低溫路用性能。

3 工藝控制要點

本試驗路施工分別采用了“濕法”和“干法”改性工藝進行了橡塑合金改性瀝青混合料AC－20中面層的鋪筑。采用日工4000型間歇式拌和樓拌合，攤鋪機采用非接觸平衡梁控制厚度和平整度，碾壓采用雙鋼輪振動壓路機和重型膠輪壓路機組合碾壓。

3.1 拌 合

1）“濕法”工藝控制要點:濕法拌合與目前橡膠瀝青的工藝基本相同，每盤拌合時向熱骨料添加預先制備的TPE改性瀝青后“濕拌”45s。因改性瀝青的粘度較大，拌合中要特別注意溫度的控制，應以混合料拌和均勻、所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結合料為度，無花白料、無結團成塊或嚴重的粗細集料分離現(xiàn)象。“濕法”成品改性瀝青儲存不超過48h。施工中，每車瀝青抽檢一次。

2）“干法”工藝控制要點:“干法”工藝改性在拌和中控制的要點主要是溫度、拌和時間和改性劑投放。TPE改性劑投放應在熱集料釋放入拌和鍋瞬間同時進行，同時開始干拌5～8s，“干拌”達到規(guī)定時間后放入基質瀝青進行“濕拌”45s。必須使所有集料顆粒全部裹覆瀝青結合料，并以瀝青混合料拌和均勻為度。

3）出料溫度低于下限值165℃或高于上限值195℃的瀝青混合料應作廢棄處理。

3.2 運輸、攤鋪、碾壓

橡塑合金改性瀝青混合料的運輸、攤鋪和碾壓可參照傳統(tǒng)的改性瀝青混合料路面工藝組織施工。由于改性后粘度增大，應在混合料溫度較高時盡快壓實。攤鋪和碾壓的具體溫度控制見表10。

4 結束語

實踐表明橡塑合金（TPE）改性瀝青混合料具有較好的高、低溫性能和水穩(wěn)定性，路用性能良好，能延長路面使用壽命。而且，橡塑合金瀝青改性劑加工生產為廢棄材料的資源化利用開辟一個新的途徑，有利于構建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型交通發(fā)展模式，橡塑合金（TPE）改性瀝青路面在公路建設中推廣應用前景廣闊。

表10 TPE改性瀝青混合料施工溫度控制參數

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