橡胶沥青技术在路面工程中的应用

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1、橡胶沥青技术在路面工程中的应用曾华洋四川新筑道路建设工程有限责任公司博士技术总监6橡胶沥青概述废旧轮胎是一种难以降解的高份子材料，这些黑色垃圾无论是采用堆放，填埋还是焚烧的方法处理都将造成新的污染，不但污染环境、占用土地资源，而且容易滋生蚊虫，传播疾病。橡胶沥青是把废旧轮胎磨成粉加入沥青中对基质沥青进行改性，既解决了环保的问题，又改善了路用效果。橡胶沥青技术历经40余年的发展，已在全球多个国家成功应用，其卓越的性能、低廉的成本、战略资源再生效益以及特有的环保价值被国内专家誉为21世纪优秀的道路建设新材料。橡胶沥青技术在发达国家多个著名城市成功应用多年，新筑公司把

2、这一新技术引进中国，已做了不少成功的工程，相信这一技术将来一定会在全国大面积推广应用。目前在中国此项技术却远远落后于发达国家。80年代在道路上用橡胶沥青建造了应力吸收薄膜层和夹层，但由于当时胶源和生产设备缺乏，橡胶沥青技术在中国的发展停顿了下来，取而代之的是各种SBS、SBR、EVA、PE等改性沥青技术。橡胶沥青的资源节约和再生效应十分显著。橡胶沥青中橡胶屑与基质沥青的配合比达到2:8，同时又可将原路面减薄约一半，这样大大节约资源。另外，橡胶沥青中的橡胶屑，大部份来源于废旧轮胎，通过与基质沥青的反应，能够达到资源循环再生的效应。鉴于此，该项技术应用完全能够体现循

3、环经济与建设节约型社会概念。橡胶沥青的原理橡胶屑加入沥青中对沥青改性有干法和湿法两种。将橡胶屑首先加入到沥青中去拌和，然后作为一种改性的粘结剂来使用叫湿法。根据ASTM的定义，橡胶沥青指的是一种沥青混凝土，回收的轮胎橡胶和一定添加剂的混合。橡胶成分至少占混合物总重的15%，在热沥青中充分反应从而促使橡微粒发生膨胀。根据定义，橡胶沥青是用“湿处理”的方法生产。美国亚利桑那州凤凰城工程师Charles.H.McDonald在湿法的基础上发明了McDonald法来生产橡胶沥青。这一方法的最大特点是增加一道高温反应的工序，即将搅拌好的橡胶屑和沥青混合物放入190℃~21

4、8℃的高温反应釜中，使橡胶屑与沥青反应45分钟，所制成的改性粘结剂被称为橡胶沥青。McDonald法的优点十分明显，它只要求将废轮胎磨成最大粒径不超过2mm的碎屑，从而大大降低了原料的成本；它加入沥青的橡胶屑数量可高达18~26%，从而大大提高了粘结剂的粘度；它采用高温催化反应，可使废旧橡胶中改性物质与沥青材料进行最大程度的融合，获得更好的材料性能；在工艺上，只要求将废旧废轮胎橡胶磨成最大粒径不超过2mm的碎屑，与要求必须是80目以上橡胶细粉的干法工艺比较，大大减少了加工难度，可降低原料成本；加入沥青的橡胶屑含量可达18~26%，可大幅度提高废旧轮胎利用率（干法

5、拌合最大橡胶粉掺加量为10%）。橡胶沥青生成工艺示意图见图一。6图1：橡胶沥青生产工艺示意图橡胶沥青是由基质沥青、轮胎橡胶屑和特种添加剂在专用设备中进行反应，胶粉吸收沥青中的芳香分而膨胀，软化；沥青中的芳香分减少，导致沥青粘度增大；沥青和橡胶粉的界面逐渐模糊，生成一种高弹性凝胶状物质，形成整体性能明显优于基质沥青的复合胶结材料。橡胶沥青试验结果伯克莱加州大学和DynaTest咨询研究所对橡胶沥青进行了大型的道路实验。他们使用了重车模拟器，见图2。该车可在实验路上加不同的荷载。从表1可以看出有三段实验路进行比较。一段是75mm普通沥青混凝土，一段是38mm橡胶沥青

6、，一段是25mm橡胶沥青。在40kN的荷载作用下，运行10万次后普通沥青混凝土段开始出现细小裂缝，橡胶沥青段没有裂缝。运行17万5千次后普通沥青混凝土段开始出现大的裂缝，橡胶沥青段没有裂缝。荷载增加到80kN后，运行20万次后普通沥青混凝土段完全碎裂，38mm段橡胶沥青段没有裂缝，25mm段橡胶沥青段出现细小裂缝。运行到23万7千次后普通沥青混凝土段停止测试，38mm段橡胶沥青段没有裂缝，25mm段橡胶沥青段完全碎裂。表面温度降低5C后，运行到25万次后38mm段橡胶沥青段才出现裂缝。该实验表明使用橡胶沥青技术可以厚度减小50%、寿命至少延长一倍以上。图2：重车

7、模拟器表1重车模拟器试验结果重复次数轮荷重(kN)AC罩面路段(75mm)橡胶沥青路段(38mm)橡胶沥青路段(25mm)0-100,00040kN100,000次时出现细小裂缝____100,000-175,00040kN175000次时出现大的裂缝____轮荷重增加到80kN175,000-200,00080kN完全碎裂__细小裂缝200,000-237,00080kN测试停止__完全碎裂表面温度降低到–5°C237,000-250,00080kN测试停止测段另一半出现裂缝测试停止2002年秋天美国联邦公路局（FHWA）联合16个洲的公路局，30个科研单位在

8、McLean,Virgi