廢舊輪胎橡膠粉在瀝青路面中的應用
發布時間：2018-01-23 共1頁
據統計，我國2002年的廢舊輪胎達到8000萬條，并將以每年12%的速度增加，到2005年將達到1.2億條，到2010年將達到2億條。這樣規模的廢舊輪胎將會帶來巨的社會環保問題。將廢舊輪胎加工成橡膠粉是國際上通用的廢舊輪胎再生利用方式，其中廢舊膠粉在公路行業中的使用是廢舊輪胎處理的主要途徑之一。同時，這還是改善路面使用性能，延長路面使用壽命，節約建設投資等的有效方式。
一、橡膠粉在瀝青混合料中的作用機理
橡膠粉來自汽車的廢舊輪胎，而輪胎在加工過程中為了滿足其使用性能的要求摻加了多種成分，如：合成橡膠、天然橡膠、碳黑、硫、硫磺等等。這些成分對于瀝青來說每種都可以看成一種改性劑，因此，橡膠粉摻加到瀝青中可以看成是一種復合改性作用。
從試驗結果可知，橡膠粉在瀝青混合料中的填充作用是不可忽視的，一方面從孔隙率角度會使混合料更加密實，但另一方面會增加混合料的礦料間隙率。特別對于后者，由于橡膠粉顆粒本身具有良好的回彈性能，如果混合料中橡膠粉添加不當，會導致混合料碾壓不實，嚴重的導%%致松散。為了避免這種現象的產生，橡膠粉顆粒的摻加需要進行選擇，對于橡膠粉混合料的級配應選擇斷級配，而不宜選擇連續級配，其間斷程度與橡膠粉的目數和劑量有關。
二、橡膠粉對瀝青混合料技術性能的影響
1.對高溫性能的改善。從橡膠粉混合料車轍試驗的結果可以發現，隨著橡膠粉摻量的增加混合料的高溫抗車轍能力逐漸提高。在試驗溫度為70℃時，當僅使用SBS改性瀝青，混合料的動穩定度為1468次mm；當再摻加10%的80目橡膠粉后混合料的動穩定度提高到2795次mm；當摻量為20％時DS達到了3407次mm；當摻量為30％時DS為3870次mm。
2.對低溫性能的改善。從低溫彎曲試驗結果可知，隨著橡膠粉摻量的增加，混合料的低溫勁度模量逐漸減小，低溫的極限彎拉應變逐漸增加，這些都表現出混合料中摻加橡膠粉后低溫性能的明顯改善。從低溫約束試驗結果看出，混合料中摻加橡膠粉后，其低溫的破斷溫度明顯低于一般SBS改性瀝青混合料，而破斷應力又明顯于SBS混合料。以上試驗結果表明，橡膠粉對改善混合料的低溫性能是有利的。
3.對疲勞性能的改善。從橡膠粉混合料小梁的疲勞試驗結果曲線（三分點加載，試驗頻率10Hz）可以看出，隨著橡膠粉摻量的增加，混合料的疲勞壽命逐漸增加。這是由于混合料中摻加橡膠粉后，混合料的彈性明顯增加，這樣在動態荷載作用下，混合料的動態響應能力增加，因此使動態的疲勞壽命增加。
4.對混合料水穩定性能的影響。橡膠粉對混合料水穩定性的影響分為動態荷載和靜態荷載兩個方面。當采用靜態荷載時常用的試驗方法有殘留穩定度和凍融劈裂試驗，這些試驗盡管加載速率采用快速加載，但試驗荷載與汽車的動態荷載相比還是很慢的，因此歸結為靜態試驗。從數據看，隨著橡膠粉摻加劑量的增加混合料的凍融劈裂強度比TSR逐漸降低，說明這種試驗方法測定的混合料水穩定性出現衰減。為了解決這個問題，國內外常用的方法是在橡膠瀝青混合料中采用水泥或消石灰代替礦粉。
三、橡膠粉瀝青混合料應用前景
廢舊輪胎橡膠粉應用于瀝青及混合料對于環境保護、資源再生利用，以及解決當前公路行業面臨的一些緊迫問題有著重要作用。
1.解決重載交通環境下高溫抗車轍能力。如何改善瀝青混合料的高溫穩定性就成為一個重要課題，使用橡膠瀝青混合料是一個經濟有效的技術措施。比如，廣東肇慶馬房橋鋼橋面鋪裝，瀝青混合料中摻加了30%的80目橡膠粉，在三年多，2000多萬次的交通荷載作用下，鋪裝結構層沒有產生明顯的車轍，這是目前國內橋面鋪裝層使用中所少見的。
2.路面的防水與層間粘結。近些年通過對瀝青路面早期損壞的調查發現，瀝青路面的水損壞和瀝青面層與半剛性基層（包括剛性基層）之間的層間粘結狀態不理想，是其中兩個主要的病因，在瀝青路面中增設改性瀝青防水粘結功能層是一個一舉兩得的技術措施，而橡膠瀝青又是這種功能層優選的材料。
1988年，河北京石高速公路正定試驗路上鋪設了一段采用澳利亞橡膠瀝青的應力吸收層（防水粘結層）試驗路段，其上僅鋪設了5cm的瀝青混凝土，使用8年后與周邊的9-15cm瀝青混凝土面層試驗路段相比不論從裂縫率還是修補率來看都明%%顯減少。可見，使用橡膠瀝青防水粘結層對于改善路面層間粘結、減少水損壞十分有效。
3.舊路改造延長瀝青路面使用壽命。研究發現，在舊路改造、罩面中使用橡膠瀝青對延長路面使用壽命、減少裂縫的產生十分有利。而且當使用橡膠瀝青混合料時在相同的使用要求前提下，可比一般瀝青混凝土減薄瀝青面層厚度20%~30%，當再增加橡膠瀝青防水粘結層（又稱應力吸收層）可減薄厚度50%以上。
4.低噪音瀝青路面。橡膠粉在瀝青混合料中的使用，是目前國際上降低路面噪音的三技術措施之一。其與另外一種小粒徑瀝青混合料的技術措施結合使用，是適合我國絕部分地區低噪音路面的使用方案，適用于城市及周邊的快速路、風景名勝的旅游公路。
此外，橡膠粉在瀝青和混合料中的使用還有許多方面，如：路面的灌縫材料、修建低造價路面的橡膠瀝青的碎石縫層等。可見，橡膠粉在公路行業中的應用是十分廣泛的。
一、橡膠粉在瀝青混合料中的作用機理
橡膠粉來自汽車的廢舊輪胎，而輪胎在加工過程中為了滿足其使用性能的要求摻加了多種成分，如：合成橡膠、天然橡膠、碳黑、硫、硫磺等等。這些成分對于瀝青來說每種都可以看成一種改性劑，因此，橡膠粉摻加到瀝青中可以看成是一種復合改性作用。
從試驗結果可知，橡膠粉在瀝青混合料中的填充作用是不可忽視的，一方面從孔隙率角度會使混合料更加密實，但另一方面會增加混合料的礦料間隙率。特別對于后者，由于橡膠粉顆粒本身具有良好的回彈性能，如果混合料中橡膠粉添加不當，會導致混合料碾壓不實，嚴重的導%%致松散。為了避免這種現象的產生，橡膠粉顆粒的摻加需要進行選擇，對于橡膠粉混合料的級配應選擇斷級配，而不宜選擇連續級配，其間斷程度與橡膠粉的目數和劑量有關。
二、橡膠粉對瀝青混合料技術性能的影響
1.對高溫性能的改善。從橡膠粉混合料車轍試驗的結果可以發現，隨著橡膠粉摻量的增加混合料的高溫抗車轍能力逐漸提高。在試驗溫度為70℃時，當僅使用SBS改性瀝青，混合料的動穩定度為1468次mm；當再摻加10%的80目橡膠粉后混合料的動穩定度提高到2795次mm；當摻量為20％時DS達到了3407次mm；當摻量為30％時DS為3870次mm。
2.對低溫性能的改善。從低溫彎曲試驗結果可知，隨著橡膠粉摻量的增加，混合料的低溫勁度模量逐漸減小，低溫的極限彎拉應變逐漸增加，這些都表現出混合料中摻加橡膠粉后低溫性能的明顯改善。從低溫約束試驗結果看出，混合料中摻加橡膠粉后，其低溫的破斷溫度明顯低于一般SBS改性瀝青混合料，而破斷應力又明顯于SBS混合料。以上試驗結果表明，橡膠粉對改善混合料的低溫性能是有利的。
3.對疲勞性能的改善。從橡膠粉混合料小梁的疲勞試驗結果曲線（三分點加載，試驗頻率10Hz）可以看出，隨著橡膠粉摻量的增加，混合料的疲勞壽命逐漸增加。這是由于混合料中摻加橡膠粉后，混合料的彈性明顯增加，這樣在動態荷載作用下，混合料的動態響應能力增加，因此使動態的疲勞壽命增加。
4.對混合料水穩定性能的影響。橡膠粉對混合料水穩定性的影響分為動態荷載和靜態荷載兩個方面。當采用靜態荷載時常用的試驗方法有殘留穩定度和凍融劈裂試驗，這些試驗盡管加載速率采用快速加載，但試驗荷載與汽車的動態荷載相比還是很慢的，因此歸結為靜態試驗。從數據看，隨著橡膠粉摻加劑量的增加混合料的凍融劈裂強度比TSR逐漸降低，說明這種試驗方法測定的混合料水穩定性出現衰減。為了解決這個問題，國內外常用的方法是在橡膠瀝青混合料中采用水泥或消石灰代替礦粉。
三、橡膠粉瀝青混合料應用前景
廢舊輪胎橡膠粉應用于瀝青及混合料對于環境保護、資源再生利用，以及解決當前公路行業面臨的一些緊迫問題有著重要作用。
1.解決重載交通環境下高溫抗車轍能力。如何改善瀝青混合料的高溫穩定性就成為一個重要課題，使用橡膠瀝青混合料是一個經濟有效的技術措施。比如，廣東肇慶馬房橋鋼橋面鋪裝，瀝青混合料中摻加了30%的80目橡膠粉，在三年多，2000多萬次的交通荷載作用下，鋪裝結構層沒有產生明顯的車轍，這是目前國內橋面鋪裝層使用中所少見的。
2.路面的防水與層間粘結。近些年通過對瀝青路面早期損壞的調查發現，瀝青路面的水損壞和瀝青面層與半剛性基層（包括剛性基層）之間的層間粘結狀態不理想，是其中兩個主要的病因，在瀝青路面中增設改性瀝青防水粘結功能層是一個一舉兩得的技術措施，而橡膠瀝青又是這種功能層優選的材料。
1988年，河北京石高速公路正定試驗路上鋪設了一段采用澳利亞橡膠瀝青的應力吸收層（防水粘結層）試驗路段，其上僅鋪設了5cm的瀝青混凝土，使用8年后與周邊的9-15cm瀝青混凝土面層試驗路段相比不論從裂縫率還是修補率來看都明%%顯減少。可見，使用橡膠瀝青防水粘結層對于改善路面層間粘結、減少水損壞十分有效。
3.舊路改造延長瀝青路面使用壽命。研究發現，在舊路改造、罩面中使用橡膠瀝青對延長路面使用壽命、減少裂縫的產生十分有利。而且當使用橡膠瀝青混合料時在相同的使用要求前提下，可比一般瀝青混凝土減薄瀝青面層厚度20%~30%，當再增加橡膠瀝青防水粘結層（又稱應力吸收層）可減薄厚度50%以上。
4.低噪音瀝青路面。橡膠粉在瀝青混合料中的使用，是目前國際上降低路面噪音的三技術措施之一。其與另外一種小粒徑瀝青混合料的技術措施結合使用，是適合我國絕部分地區低噪音路面的使用方案，適用于城市及周邊的快速路、風景名勝的旅游公路。
此外，橡膠粉在瀝青和混合料中的使用還有許多方面，如：路面的灌縫材料、修建低造價路面的橡膠瀝青的碎石縫層等。可見，橡膠粉在公路行業中的應用是十分廣泛的。
