浅谈废旧轮胎橡胶沥青混凝土沥青路面的应用

杨伟

摘要：本文通过吸收国外研究与应用成果、规范，吸取国内橡胶沥青工程建设的成败经验教训，通过改良级配设计、优化橡胶沥青配方等，成功配制出性能优良的废旧橡胶粉改性沥青混合料；通过工程成功实施，总结出橡胶沥青混凝土路面施工过程中质量控制关键环节，如温度控制、碾压方式等；通过试验段总结出一条适合橡胶沥青混凝土路面的碾压工艺，

为废旧橡胶粉改性沥青混凝土路面的广泛应用积累了经验基础。

关键词：废轮胎橡胶；颗粒；干法改性；沥青混凝土；施工工艺

中图分类号：TU37 文献标识码： A

前 言

橡膠改性沥青是以废旧轮胎粉为原材料在高温下通过与基质沥青融胀反应制得的沥青胶结料，橡胶粉的加入提高了混合料的高温稳定性、低温抗变形能力、抗水损害性能及耐老化性能，大大延长了路面使用寿命口“1；同时，以橡胶沥青作为结合料的橡胶沥青混合料路面(Asphalt Rubber Concrete，简称ARC)还具有降低行车噪音、减低环境污染、回收利用废旧轮胎等诸多环保功能，因而在国外得到广泛应用。预计到2012年，我国废轮胎将达两亿多条。将废橡胶颗粒应用在道路建设中，是一种非常有效的回收利用方式，且对环境保护具有十分重要的作用。

1 在沥青路面中的应用

1.1应用概述

废橡胶颗粒应用于沥青路面的技术主要分为湿法（WetProcess）和干法（DryProcess）两大类，湿法是指废橡胶颗粒（CrumbRubberModifier，简称CRM）先行与沥青拌和，制成一种称为橡胶沥青（AsphaltRubber）的改性沥青胶结料，然后再与集料拌和；干法是指将CRM作为一部分细集料先与集料干拌，然后喷入沥青拌制成废橡胶颗粒改性沥青混合料。目前常用的废轮胎橡胶颗粒改性沥青混合料的技术与产品。

在美国，第一个有实用价值的干法处理实例是所谓的“改善行驶系统”项目。采用较粗的橡胶颗粒代替一部分集料加入到断级配的矿料中，橡胶颗粒占集料总重量的3%～5%，其最大粒径为1.6～6.4mm。当路面处在积雪结冰的恶劣环境下，由于所加的橡胶颗粒具有很高的回弹能力，废橡胶颗粒改性的沥青路面在车轮的碾压下可以很容易地将冻结在路表面上的薄冰破除，从而达到改善行驶的作用。此后“改善行驶系统”发展为“类集料干法处理”、“橡胶块沥青混凝土”等技术。

1.2工程特性

橡胶颗粒的某些工程特性对沥青混凝土有着显著的影响，其中包括颗粒的级配与形状等。

（1）级配。橡胶颗粒改性沥青混凝土路面的混合料所采用的橡胶颗粒需要满足一定的级配要求。

（2）颗粒形状采用粒化机、锤磨机或者细磨机生产的立方体橡胶颗粒，具有相对较低的表面积。而采用破碎机生产的不规则形状颗粒具有相对较高的表面积。由破碎机生产的具有不规则形状和较高表面积的橡胶颗粒，可以改性高温条件下的沥青结合料，因此这种橡胶颗粒更适合于用在湿法工艺中。通过有限时间，沥青结合料与立方体形状的橡胶颗粒，在低温条件和相对较低的比表面积上发生一定的作用，橡胶颗粒仍能保持干法工艺所需要的外形与硬度。因此，立方体形状并具有较低表面积，既是常规集料的特征，也是干法断级配混合料对橡胶颗粒的理想要求。

2 干法改性沥青混凝土设计

2.1混合料级配组成

PlusRide是一种改性断级配沥青混合料，其设计并不遵循传统的维姆设计法与马歇尔设计法。经过少许更改，常规的试件制作设备与程序仍可使用，但并不测量试件的稳定度。确定混合料设计中沥青含量的唯一标准是空隙率。目标空隙率控制在2%～4%之间，根据设计需要，橡胶颗粒占集料总重量的3%～5%，沥青结合料含量占7.5%～9.0%。分反应后击实，然后使试件始终在模子环形的限制性压力下冷却，脱模后测定空隙率，确定最佳沥青用量。

2.2混合料结构厚度

橡胶颗粒改性沥青混凝土结构层厚度的设计方法，基本上与普通热拌沥青混合料沥青路面一致，一般情况下不做修正。

3 干法改性沥青混凝土施工

3.1材料的传输与仓储

间歇式拌和设备与连续式拌和设备，都可用来拌和橡胶颗粒干法改性沥青混凝土。回收的橡胶颗粒通常装在110kg塑料袋中，不管采用哪种拌和设备，都可以采用人工通过专门的传输设备添加橡胶颗粒。间歇式拌和设备在橡胶颗粒的质量控制方面优于连续式拌和设备，如果使用了低熔点的塑料袋，还可以将橡胶颗粒投放到搅拌器中。

采用干法工艺时必须严格控制橡胶颗粒的输送，因为橡胶颗粒的用量是否精确直接关系混合料的路用性能。由于传输设备自身的特点，一些连续式拌和设备进行橡胶颗粒的用量控制时比较困难。

3.2混合料拌和

因需增加橡胶颗粒，不管采用间歇式拌和设备，还是连续式拌和设备，都要增加拌和时间与拌和温度。间歇式拌和设备中必须保证足够的干拌时间，目的是使沥青结合料添加之前热集料能与橡胶颗粒充分搅拌。基于改善行驶技术的热拌沥青混合料，拌和后应保持温度在150～175℃的范围内。

3.3摊铺与碾压

干法改性沥青混凝土的压实与橡胶沥青混合料的压实相似。要在结合料冷却硬化以前，使混合料达到规定的压实度。要避免采用橡胶类的压实设备，尤其是轮胎压路机，可以选择钢轮压路机进行压实。采用起隔离作用的专业防粘剂对料车车斗进行处理。另外，在较高的温度下沥青会与橡胶颗粒发生持续的溶胀反应，为了防止被压缩的橡胶颗粒发生膨胀，路面要持续压实到混合料温度降低到60℃以下。

4结语

废轮胎橡胶颗粒干法改性混合料中，起橡胶集料作用较大的橡胶颗粒可改善混合料的性能。暴露在路表的橡胶颗粒可以间接地改善抗滑性。在特殊的气候条件下，暴露在路表的较大橡胶颗粒使汽车荷载作用下的路面产生弯曲，从而有效地抑制路面结冰。在热拌沥青混合料内部，橡胶集料可以作为应力吸收层在中途阻止裂缝的扩展，从而延缓反射裂缝的出现。同时，混合料的断级配结构可以产生较粗糙的表面纹理，从而降低车辙发生的概率并改善路面抗滑性。

湿法改性沥青混合料在国内已经有了一定的研究基础，并铺筑了部分试验路。但干法的研究却刚刚起步，与湿法工艺相比，干法改性沥青混合料具有很好的路用性能。因此，废轮胎橡胶颗粒干法改性沥青混凝土更值得深入研究。

参考文献：

[1]曹卫东，王超，韩恒春．废旧轮胎在道路工程中的应用综述[J]．交通标准化，2005，(6)．

[2]杨志峰，李美江，王旭东．废旧橡胶粉在道路工程中应用的历史与现状[J]．公路交通科技，2005，(7)．