浅议橡胶沥青生产工艺质量控制方法

于文斌

【摘 要】随着我国经济快速发展，交通量日益增长，对道路的使用性能和要求也越来越高。橡胶沥青作为一种新型材料，以其优异的路用性能和环保效应，在现代道路建设中被越来越多的应用。本文通过某高速路面施工，对橡胶沥青的路用性能特点、橡胶粉和沥青的作用机理和生产工艺质量控制进行了探讨。

【关键词】橡胶沥青；质量；控制

0 概述

某高速公路全长62.031km，路面结构层主线设计为20cm水泥稳定碎石底基层+40cm水泥稳定碎石基层+橡胶沥青封层+12cmATB-30沥青碎石下面层+6cmAC-20中面层+4cmSMA-13上面层。橡胶沥青在本项目中被用于封层和K0+000～K24+000段沥青路面上面层。

1 橡胶沥青

1997年美国ASTM将橡胶沥青定义为：由沥青、回收轮胎橡胶及一定的添加剂组成的混合料，其中胶粉的含量不少于总质量的15%（内掺），且要求橡胶颗粒在热沥青中充分反应并膨胀。橡胶沥青（AR）作为胶结料，可用于各种路面，其路用性能有以下特点：

（1）环保和节约资源。随着经济高速发展，交通也随之发展迅猛，在给人们带来便捷出行的同时，也带来了大量的废旧轮胎，对自然环境造成了严重污染，橡胶沥青技术得到推广应用可以为这些黑色污染提高一条永续性的环保解决方案。

（2）抗低温脆裂。由于橡胶本身的可塑性和延展性，使得橡胶沥青低温延度增大，路面抗低温脆裂能力大大增强。且沥青室内实验和模拟低温条件的混合料低温拉裂试验都显示了橡胶沥青在低温性能方面的优势。此外，橡胶沥青在低温状态下的模量都显著低于包括SBS改性沥青在内的其他沥青，这一特性被很多寒冷国家和地区用于冬季自除冰道路。

（3）抗高温车辙。橡胶沥青本身拥有较强的高温稳定性和粘附性，所以用于路面结构中的橡胶沥青胶结料具有高粘性和不易流动性，另外碎石外层所裹覆的橡胶沥青胶结料中含有大量的橡胶粉，可产生较大的摩阻力，也使碎石不易滑动，可产生车辙形成，同时保证结构能力。国内外的研究均一致表明，橡胶沥青对于沥青的高温性能的改性效果是非常明显的，在采用掺量18%（内掺）下，橡胶沥青的高温分级比基质沥青提高2级到3级，其提高幅度完全不低于当前最常用的SBS改性沥青。

（4）降低噪音。橡胶沥青是城市道路降低噪音的新材料，与普通沥青相比，可降低行车噪音5～8DB。由于通过掺加柔性材料橡胶粉，当行驶中的汽车轮胎与路面接触时，也接触到大量的橡胶粉，橡胶粉属于高弹性，并与轮胎属同种材料，使得路面具有吸收轮胎振动和冲击的效果。橡胶沥青混合料是一种内阻尼较大的高分子复合材料，它对轮胎的振动具有较大的衰减功能，因而大大降低了轮胎与路面的振动噪声。

（5）超强粘结作用。因为橡胶沥青拥有超强的粘性，所以它可以非常牢固的吸附粘结在水稳层或旧水泥路面上，从而起到与路面的粘结作用。另外可以改善与酸性石料的粘附性。

（6）提高行车安全。橡胶中的炭黑能够使路面黑色长期保存，与标线的对比度高，路面摩擦力增大，刹车阻力增大，提高了行车安全，尤其是在雪水路面上效果更加显著。

（7）延长使用寿命、节省养护成本。优异的抗疲劳性提高了路面的耐久性能，胶结料含量高、油膜厚以及轮胎中含有抗氧化剂，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，使得道路的养护费用显著降低。

2 橡胶粉在沥青混合料中的作用机理

（1）溶胀反应。当橡胶粉与沥青在高温条件下反应表现为橡胶粉颗粒体积的膨胀、沥青粘度的增加，但在橡胶沥青的抽提试验中可以回收部分橡胶粉，所以，在一般的条件下橡胶粉并不会完全溶解在沥青中。

（2）脱硫反应。在橡胶加工成轮胎的过程中，为了提高其强度和整体性需要采用硫化工艺。硫化是橡胶材料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐性等优良性能的过程，是橡胶制品的最后一个工艺过程。脱硫工艺主要有化学方面和物理机械方面两类，化学脱硫是通过高温、高压来促使橡胶中的C-S-C中的碳—硫键断裂；物理机械脱硫主要是通过高挤压、高剪切来破坏碳—硫键。

橡胶沥青的加工温度在180℃以上，最高能达到230，在沥青介质中橡胶粉保持高温状态（1～2h），同时橡胶沥青加工过程中采用高剪切设备进行分散，并采用搅拌设备使其保持运动状态，因此橡胶沥青的生产过程近乎是橡胶粉的脱硫过程。

橡胶粉脱硫以后，硫会以单个物质存在于沥青中，而且沥青易于硫元素反应。单质硫的作用能够改善沥青的低温性能和高温流动性能。同时，橡胶粉脱硫后，橡胶成分能够完全溶解在沥青中，能够显著改善沥青的温度敏感性能，使沥青更明显的具有橡胶的一些高温回弹、低温柔性和高温稳定性。因此，采用具有显著脱硫效果的加工工艺能够拓宽橡胶沥青的温度域范围，改善沥青的性能。

3 橡胶沥青的质量控制

橡胶沥青的生产工艺主要有干法和湿法两条技术路线，干法是指橡胶粉与集料先拌合后再喷入沥青拌制的混合料；湿法是橡胶粉与沥青混合作为粘结剂再与矿料混合。本项目采用的是湿法生产。

橡胶沥青的质量直接关系到沥青路面的路用性能，所以控制好橡胶沥青质量是我们研究的重点，橡胶沥青的质量主要与橡胶粉质量、掺量基质沥青和加工工艺密切相关。本文主要分析加工工艺对橡胶沥青的影响。本项目采用的橡胶粉为“长大华础”废胎胶粉，细目为40目，掺加量为18%（内掺），基质沥青为埃索90#A级道路石油沥青。

（1）反应温度的影响。反应温度是影响胶粉和沥青反应效果的一个重要参数，他直接影响到最终生产的橡胶沥青的性能。沥青的温度越高，沥青的黏度越小，胶粉在沥青中的分散效果越好，胶粉越容易溶胀和进行脱硫反应，橡胶沥青的黏度变高，低温性能、温度敏感性和弹性等指标更好；但温度太高，沥青的老化越严重，硫化更充分，黏度开始减小。下面是不同的加工温度对黏度的影响（见表1）。

（2）反应时间的影响。除反应温度外，反应时间是影响橡胶沥青性能的另一个非常重要的参数。在高温下橡胶沥青反应时间过长，橡胶沥青的高温性能会降低。详见橡胶沥青各项指标与反应时间关系表2。

4 结束语

橡胶沥青的质量与胶粉质量、基质沥青质量和生产工艺密切相关。在胶粉和基质沥青质量满足规定要求的情况下，加强加工工艺的质量控制尤为重要。从实验结果分析，橡胶沥青的最佳加工温度在190～220℃，反应时间在40～100min为宜，（本项目确定加工温度为210℃，，反应时间为90min）。橡胶沥青加工后不宜长时间存放，应尽量随产随用。特殊情况下，可以在145～155℃范围内存储，存储时间不可超过72h，且重复加热不可超过2个循环。

橡胶沥青是一种新型的路用材料，兼具改性沥青和橡胶的部分特点，应用在沥青路面中后，增强了路面的低温抗裂性能、耐老化性能和高温抗车辙性能，改善了路面的安全性，降低了噪音，而且节能环保，应用前景十分广阔。

【参考文献】

[1]孙祖望.橡胶沥青技术应用指南[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]黄文元.轮胎橡胶粉改性沥青路用性能及应用研究[D].上海：同济大学，2004.

[3]黄文元，等.道路路面用橡胶沥青的性能特点与指标[J].中国公路工程，2007.

[责任编辑：许丽]