于文斌

【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，交通量日益增長(zhǎng)，對(duì)道路的使用性能和要求也越來(lái)越高。橡膠瀝青作為一種新型材料，以其優(yōu)異的路用性能和環(huán)保效應(yīng)，在現(xiàn)代道路建設(shè)中被越來(lái)越多的應(yīng)用。本文通過某高速路面施工，對(duì)橡膠瀝青的路用性能特點(diǎn)、橡膠粉和瀝青的作用機(jī)理和生產(chǎn)工藝質(zhì)量控制進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】橡膠瀝青；質(zhì)量；控制

0 概述

某高速公路全長(zhǎng)62.031km，路面結(jié)構(gòu)層主線設(shè)計(jì)為20cm水泥穩(wěn)定碎石底基層+40cm水泥穩(wěn)定碎石基層+橡膠瀝青封層+12cmATB-30瀝青碎石下面層+6cmAC-20中面層+4cmSMA-13上面層。橡膠瀝青在本項(xiàng)目中被用于封層和K0+000～K24+000段瀝青路面上面層。

1 橡膠瀝青

1997年美國(guó)ASTM將橡膠瀝青定義為：由瀝青、回收輪胎橡膠及一定的添加劑組成的混合料，其中膠粉的含量不少于總質(zhì)量的15%（內(nèi)摻），且要求橡膠顆粒在熱瀝青中充分反應(yīng)并膨脹。橡膠瀝青（AR）作為膠結(jié)料，可用于各種路面，其路用性能有以下特點(diǎn)：

（1）環(huán)保和節(jié)約資源。隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，交通也隨之發(fā)展迅猛，在給人們帶來(lái)便捷出行的同時(shí)，也帶來(lái)了大量的廢舊輪胎，對(duì)自然環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，橡膠瀝青技術(shù)得到推廣應(yīng)用可以為這些黑色污染提高一條永續(xù)性的環(huán)保解決方案。

（2）抗低溫脆裂。由于橡膠本身的可塑性和延展性，使得橡膠瀝青低溫延度增大，路面抗低溫脆裂能力大大增強(qiáng)。且瀝青室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和模擬低溫條件的混合料低溫拉裂試驗(yàn)都顯示了橡膠瀝青在低溫性能方面的優(yōu)勢(shì)。此外，橡膠瀝青在低溫狀態(tài)下的模量都顯著低于包括SBS改性瀝青在內(nèi)的其他瀝青，這一特性被很多寒冷國(guó)家和地區(qū)用于冬季自除冰道路。

（3）抗高溫車轍。橡膠瀝青本身?yè)碛休^強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性和粘附性，所以用于路面結(jié)構(gòu)中的橡膠瀝青膠結(jié)料具有高粘性和不易流動(dòng)性，另外碎石外層所裹覆的橡膠瀝青膠結(jié)料中含有大量的橡膠粉，可產(chǎn)生較大的摩阻力，也使碎石不易滑動(dòng)，可產(chǎn)生車轍形成，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)能力。國(guó)內(nèi)外的研究均一致表明，橡膠瀝青對(duì)于瀝青的高溫性能的改性效果是非常明顯的，在采用摻量18%（內(nèi)摻）下，橡膠瀝青的高溫分級(jí)比基質(zhì)瀝青提高2級(jí)到3級(jí)，其提高幅度完全不低于當(dāng)前最常用的SBS改性瀝青。

（4）降低噪音。橡膠瀝青是城市道路降低噪音的新材料，與普通瀝青相比，可降低行車噪音5～8DB。由于通過摻加柔性材料橡膠粉，當(dāng)行駛中的汽車輪胎與路面接觸時(shí)，也接觸到大量的橡膠粉，橡膠粉屬于高彈性，并與輪胎屬同種材料，使得路面具有吸收輪胎振動(dòng)和沖擊的效果。橡膠瀝青混合料是一種內(nèi)阻尼較大的高分子復(fù)合材料，它對(duì)輪胎的振動(dòng)具有較大的衰減功能，因而大大降低了輪胎與路面的振動(dòng)噪聲。

（5）超強(qiáng)粘結(jié)作用。因?yàn)橄鹉z瀝青擁有超強(qiáng)的粘性，所以它可以非常牢固的吸附粘結(jié)在水穩(wěn)層或舊水泥路面上，從而起到與路面的粘結(jié)作用。另外可以改善與酸性石料的粘附性。

（6）提高行車安全。橡膠中的炭黑能夠使路面黑色長(zhǎng)期保存，與標(biāo)線的對(duì)比度高，路面摩擦力增大，剎車阻力增大，提高了行車安全，尤其是在雪水路面上效果更加顯著。

（7）延長(zhǎng)使用壽命、節(jié)省養(yǎng)護(hù)成本。優(yōu)異的抗疲勞性提高了路面的耐久性能，膠結(jié)料含量高、油膜厚以及輪胎中含有抗氧化劑，提高了道路抗老化、抗氧化能力。道路的耐久性和性能得到提高，使得道路的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用顯著降低。

2 橡膠粉在瀝青混合料中的作用機(jī)理

（1）溶脹反應(yīng)。當(dāng)橡膠粉與瀝青在高溫條件下反應(yīng)表現(xiàn)為橡膠粉顆粒體積的膨脹、瀝青粘度的增加，但在橡膠瀝青的抽提試驗(yàn)中可以回收部分橡膠粉，所以，在一般的條件下橡膠粉并不會(huì)完全溶解在瀝青中。

（2）脫硫反應(yīng)。在橡膠加工成輪胎的過程中，為了提高其強(qiáng)度和整體性需要采用硫化工藝。硫化是橡膠材料具備高強(qiáng)度、高彈性、高耐磨、抗腐性等優(yōu)良性能的過程，是橡膠制品的最后一個(gè)工藝過程。脫硫工藝主要有化學(xué)方面和物理機(jī)械方面兩類，化學(xué)脫硫是通過高溫、高壓來(lái)促使橡膠中的C-S-C中的碳—硫鍵斷裂；物理機(jī)械脫硫主要是通過高擠壓、高剪切來(lái)破壞碳—硫鍵。

橡膠瀝青的加工溫度在180℃以上，最高能達(dá)到230，在瀝青介質(zhì)中橡膠粉保持高溫狀態(tài)（1～2h），同時(shí)橡膠瀝青加工過程中采用高剪切設(shè)備進(jìn)行分散，并采用攪拌設(shè)備使其保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此橡膠瀝青的生產(chǎn)過程近乎是橡膠粉的脫硫過程。

橡膠粉脫硫以后，硫會(huì)以單個(gè)物質(zhì)存在于瀝青中，而且瀝青易于硫元素反應(yīng)。單質(zhì)硫的作用能夠改善瀝青的低溫性能和高溫流動(dòng)性能。同時(shí)，橡膠粉脫硫后，橡膠成分能夠完全溶解在瀝青中，能夠顯著改善瀝青的溫度敏感性能，使瀝青更明顯的具有橡膠的一些高溫回彈、低溫柔性和高溫穩(wěn)定性。因此，采用具有顯著脫硫效果的加工工藝能夠拓寬橡膠瀝青的溫度域范圍，改善瀝青的性能。

3 橡膠瀝青的質(zhì)量控制

橡膠瀝青的生產(chǎn)工藝主要有干法和濕法兩條技術(shù)路線，干法是指橡膠粉與集料先拌合后再噴入瀝青拌制的混合料；濕法是橡膠粉與瀝青混合作為粘結(jié)劑再與礦料混合。本項(xiàng)目采用的是濕法生產(chǎn)。

橡膠瀝青的質(zhì)量直接關(guān)系到瀝青路面的路用性能，所以控制好橡膠瀝青質(zhì)量是我們研究的重點(diǎn)，橡膠瀝青的質(zhì)量主要與橡膠粉質(zhì)量、摻量基質(zhì)瀝青和加工工藝密切相關(guān)。本文主要分析加工工藝對(duì)橡膠瀝青的影響。本項(xiàng)目采用的橡膠粉為“長(zhǎng)大華礎(chǔ)”廢胎膠粉，細(xì)目為40目，摻加量為18%（內(nèi)摻），基質(zhì)瀝青為埃索90#A級(jí)道路石油瀝青。

（1）反應(yīng)溫度的影響。反應(yīng)溫度是影響膠粉和瀝青反應(yīng)效果的一個(gè)重要參數(shù)，他直接影響到最終生產(chǎn)的橡膠瀝青的性能。瀝青的溫度越高，瀝青的黏度越小，膠粉在瀝青中的分散效果越好，膠粉越容易溶脹和進(jìn)行脫硫反應(yīng)，橡膠瀝青的黏度變高，低溫性能、溫度敏感性和彈性等指標(biāo)更好；但溫度太高，瀝青的老化越嚴(yán)重，硫化更充分，黏度開始減小。下面是不同的加工溫度對(duì)黏度的影響（見表1）。

（2）反應(yīng)時(shí)間的影響。除反應(yīng)溫度外，反應(yīng)時(shí)間是影響橡膠瀝青性能的另一個(gè)非常重要的參數(shù)。在高溫下橡膠瀝青反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，橡膠瀝青的高溫性能會(huì)降低。詳見橡膠瀝青各項(xiàng)指標(biāo)與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系表2。

4 結(jié)束語(yǔ)

橡膠瀝青的質(zhì)量與膠粉質(zhì)量、基質(zhì)瀝青質(zhì)量和生產(chǎn)工藝密切相關(guān)。在膠粉和基質(zhì)瀝青質(zhì)量滿足規(guī)定要求的情況下，加強(qiáng)加工工藝的質(zhì)量控制尤為重要。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，橡膠瀝青的最佳加工溫度在190～220℃，反應(yīng)時(shí)間在40～100min為宜，（本項(xiàng)目確定加工溫度為210℃，，反應(yīng)時(shí)間為90min）。橡膠瀝青加工后不宜長(zhǎng)時(shí)間存放，應(yīng)盡量隨產(chǎn)隨用。特殊情況下，可以在145～155℃范圍內(nèi)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間不可超過72h，且重復(fù)加熱不可超過2個(gè)循環(huán)。

橡膠瀝青是一種新型的路用材料，兼具改性瀝青和橡膠的部分特點(diǎn)，應(yīng)用在瀝青路面中后，增強(qiáng)了路面的低溫抗裂性能、耐老化性能和高溫抗車轍性能，改善了路面的安全性，降低了噪音，而且節(jié)能環(huán)保，應(yīng)用前景十分廣闊。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫祖望.橡膠瀝青技術(shù)應(yīng)用指南[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]黃文元.輪胎橡膠粉改性瀝青路用性能及應(yīng)用研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2004.

[3]黃文元，等.道路路面用橡膠瀝青的性能特點(diǎn)與指標(biāo)[J].中國(guó)公路工程，2007.

[責(zé)任編輯：許麗]