弓瑾

摘要：將廢舊輪胎粉碎成小粒徑的橡膠粉，與瀝青在適宜的溫度下均勻混融，在公路建設(shè)中應(yīng)用，不僅可以變廢為寶、節(jié)約橡膠資源、減少廢舊輪胎因占用土地而造成的環(huán)境污染，從而達到環(huán)境保護的目的，而且能改善瀝青路面的使用性能，延長路面使用壽命。

關(guān)鍵詞：橡膠瀝青混合料；路用性能；穩(wěn)定性

公路交通運輸業(yè)的飛速發(fā)展為中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展做出貢獻的同時也帶來諸多問題，廢舊輪胎大量堆積，對人類生存的自然環(huán)境造成危害并占用土地資源。如何能有效地處理這些廢舊輪胎，且不造成污染，同時實現(xiàn)資源的回收利用，是現(xiàn)階段公路行業(yè)急需解決的問題。

1.橡膠瀝青混合料研究的意義

公路交通行業(yè)面臨兩個亟待解決的問題：一是公路運輸會產(chǎn)生大量的廢舊汽車輪胎，嚴重污染環(huán)境。二是公路建設(shè)需要大量的瀝青，經(jīng)濟成本較高，且路面使用性能不能滿足日益增加的交通量，需要新材料、新工藝改善瀝青混合料的使用性能。如果能將廢舊輪胎經(jīng)過特殊工藝加工成一種材料，加入到路面材料中，既能改善路面的使用性能，又能解決廢舊輪胎的問題，且能達到經(jīng)濟環(huán)保的效果。

橡膠瀝青路面具有以下技術(shù)優(yōu)勢：提高路面路用性能；延長路面使用壽命；提高道路安全系數(shù)；降低路面行車噪聲；降低道路建設(shè)成本；提高道路社會效益。因此，本文研究橡膠瀝青混合料具有重要意義。

2.發(fā)達國家廢舊輪胎橡膠粉瀝青研究應(yīng)用情況

國外對于橡膠粉改性瀝青的研究相比于國內(nèi)較成熟，橡膠瀝青最早見于1843年的英國專利?，F(xiàn)代意義的廢舊橡膠粉應(yīng)用于道路鋪筑的研究最早始于上世紀40年代的美國。美國橡膠回收公司開發(fā)了用干法工藝生產(chǎn)的用于瀝青混合料的橡膠顆粒。1988年前后，橡膠瀝青在美國亞利桑那州成功應(yīng)用于間斷級配瀝青混合料中，標志著橡膠瀝青路面技術(shù)得到較大發(fā)展。美國于1992年經(jīng)過不斷總結(jié)和改進，成功研發(fā)出了16%比例的廢舊橡膠粉改性瀝青。改進后的瀝青混合料性能有了較大幅度的提高，主要表現(xiàn)在粘性增加，溫度敏感性降低、抗老化以及抗凍融能力顯著增強。并且由于橡膠粉改性瀝青中含有氧化劑，作為一種穩(wěn)定劑，能夠顯著提高瀝青混合料的耐久性和吸附性。

3.橡膠瀝青混合料路用性能研究

發(fā)達國家廢舊輪胎橡膠粉瀝青研究應(yīng)用情況給我國提供了借鑒。經(jīng)研究分析，橡膠瀝青混合料在高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性能、水穩(wěn)性能等方面具有明顯優(yōu)勢，應(yīng)大力推廣應(yīng)用。

3.1 橡膠瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性

在氣溫較高的夏季，路面表面溫度隨著環(huán)境溫度不斷變化，由于瀝青混合料是以粘結(jié)性為主的半固體材料，因此，在高溫下瀝青路面強度和剛度就會受到影響。在輪胎荷載反復(fù)作用下，原本處于高強度粘結(jié)的膠漿產(chǎn)生相對流動，混合料骨架網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞失穩(wěn)，導(dǎo)致路面出現(xiàn)車轍、推移、泛油等現(xiàn)象。這不僅降低了路面的服務(wù)質(zhì)量，縮短了其使用壽命，并且嚴重影響行車安全。路面車轍問題是瀝青路面最主要的病害之一。在美國、日本、等國等一些發(fā)達國家，80%以上的路面損壞是由于車轍引起的，后期只能通過罩面或翻修進行養(yǎng)護。因此，本文對橡膠瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能進行試驗和分析，以保證路面的正常使用。

研究橡膠瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的試驗方法很多，車轍試驗是最常用，最實用的一種，用動穩(wěn)定度作為指標來進行評價瀝青混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力。根據(jù)規(guī)范對車轍試驗方法的規(guī)定，車轍板在設(shè)計級配和最佳油石比條件下成型，車轍試驗結(jié)果如表1所示。

對比基質(zhì)瀝青的動穩(wěn)定度可知，本文所制備的橡膠瀝青的動穩(wěn)定度比基質(zhì)瀝青高出3倍以上。究其原因，是因為在基質(zhì)瀝青中摻入橡膠粉后，橡膠粉與瀝青相互作用，吸收基質(zhì)瀝青中的輕質(zhì)組分，進而增加了瀝青結(jié)合料的黏度，并提高了其稠度和軟化點，從而改善了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

3.2 橡膠瀝青混合料的低溫抗裂性能

當環(huán)境溫度驟降時，瀝青路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力有可能超過瀝青混凝土的抗彎拉強度，此時的瀝青路面極易出現(xiàn)低溫開裂現(xiàn)象。在寒冷的冬季，由于瀝青路面的模量較高，在車輛的重復(fù)壓力作用下，開裂的路面有可能繼續(xù)開裂并碎裂成更小的路面板，隨著時間的推移，這些裂縫處就會出現(xiàn)龜裂破壞。水分會沿著裂縫進入基層及路基，進而降低路面的粘結(jié)強度和承載力，嚴重危害路面的服務(wù)質(zhì)量和使用壽命。因此，為了減少由于裂縫給路面帶來的破壞，必須對瀝青混合料的低溫性能進行分析。

目前，我國通常采用低溫彎曲破壞試驗來評價瀝青混合料的低溫性能，評價指標為彎拉應(yīng)變。橡膠瀝青混合料低溫試驗結(jié)果如表2所示。

試驗結(jié)果表明，在低溫條件下，橡膠瀝青混合料的抗彎拉應(yīng)變和抗彎拉強度比基質(zhì)瀝青高，說明橡膠粉的加入改變了瀝青結(jié)合料的關(guān)鍵技術(shù)指標，增加了瀝青結(jié)合料的黏度和低溫環(huán)境下的柔度，從而使橡膠瀝青混合料表現(xiàn)出優(yōu)異的低溫性能。

3.3 橡膠瀝青混合料的水穩(wěn)性能

瀝青結(jié)合料與集料的粘附程度直接關(guān)系到橡膠瀝青混合料的耐久性，瀝青路面的水損害多發(fā)生于冰凍地區(qū)和多雨地區(qū)。瀝青路面的水損壞主要包括兩個過程，首先水浸入瀝青中使瀝青粘附性減小，導(dǎo)致混合料強度和勁度減小；其次由于集料表面對水比對瀝青有更強的吸附力，水進入瀝青薄膜和集料之間，隔斷瀝青與集料的相互粘結(jié)。在荷載的重復(fù)作用下，就會加速瀝青從集料表面剝落，導(dǎo)致瀝青混合料產(chǎn)生剝離、掉粒、松散等現(xiàn)象，進而造成瀝青路面的坑槽、坑洞等病害。

抗水損害性能是瀝青混合料性能檢驗的一個組成部分，尤其是在南方多雨地區(qū)，路面積水較多，雨水容易進入路面結(jié)構(gòu)造成路面局部或整體的破壞。因此，提高混合料的抗水損害性能對于保證路面的使用質(zhì)量具有重要作用。我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）規(guī)定用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗檢驗瀝青混合料的水穩(wěn)定性。按試驗規(guī)程進行水穩(wěn)性試驗，結(jié)果見表3。

由以上數(shù)據(jù)分析可得，基質(zhì)瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度比及凍融劈裂強度比較橡膠瀝青混合料低，這是因為橡膠瀝青混合料的結(jié)合料中添加了橡膠粉，橡膠粉在高溫和裂解劑的作用下部分溶解于瀝青之中，增加了瀝青結(jié)合料的黏度，使瀝青與集料、集料與集料之間粘結(jié)作用更強，從而提高了橡膠瀝青混合料抵抗水損害的能力。

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