干法废胶粉改性沥青路面的施工及质量控制

赵 正 盛

(山西省介休公路管理段，山西 介休 032000)



干法废胶粉改性沥青路面的施工及质量控制

赵 正 盛

(山西省介休公路管理段，山西 介休 032000)

分析了橡胶沥青干法和湿法的区别，从级配、拌合、闷料、摊铺、碾压等方面，介绍了干法橡胶沥青路面的施工工艺，并阐述了混合料设计与路面施工阶段的质控措施，指出干法橡胶沥青路面具有环保、降噪、行车舒适等优点。

橡胶粉，沥青，干法工艺，质量控制

随着汽车工业的发展，与之相伴随的是废旧轮胎数量显著增加，传统的堆放或焚烧对环境造成了严重污染。经济迅猛发展，行车载重不断增大，这对路面承载性能的要求也越来越高。通过路用沥青性能的提高来实现路面承载力提升是有效的技术措施之一，通过将废旧轮胎加工成橡胶粉应用于工程建设是实现废旧轮胎循环利用的最佳途径之一。

将废旧轮胎磨细加工成橡胶粉应用于工程建设，胶粉掺入到沥青中，利用胶粉与沥青共混得到改性沥青，将沥青韧性显著提升，橡胶粉吸收沥青中的油蜡，减少了游离蜡含量，从而使沥青对温度的敏感下降，用胶粉改性沥青铺设的路面比普通沥青路面更耐用，低噪声、产生裂纹少，耐候性更好，寿命长，严寒天气不易结冰。

胶粉改性沥青应用于公路工程建设，其最突出的优势在于“变废为宝”，将废旧轮胎处理与环境保护有效结合，同时实现沥青混合料路用性能的明显提升，显著改善路面的使用性能和耐久性能。随着技术的进步和发展，废旧轮胎胶粉生产技术得到了长足进步，同时胶粉改性沥青的路用性能不断提升，都直接降低了胶粉沥青路面的工程成本，为橡胶沥青路面的大规模推广和应用提供了难得的发展机遇。

1 橡胶沥青工艺

自20世纪40年代起，废旧橡胶粉开始在道路工程进行应用。70年代，橡胶粉改性沥青被用于应力吸收层、开级配热拌沥青混合料等。从20世纪后期开始，全球人均汽车保有量增长迅速，废旧轮胎处治成为全球瞩目的重大污染问题。将废旧轮胎粉应用于路面工程建设是实现废旧轮胎绿色处治的措施之一，得到了全社会的广泛重视。在我国，橡胶沥青路面在一些省市进行了推广和应用，取得了良好的社会效果。

随着橡胶沥青技术的发展，橡胶沥青制备工艺上可分为两类，分别是湿法和干法工艺。湿法工艺是在热沥青中掺入一定量的细橡胶粉，通过高温条件下的均匀搅拌形成橡胶沥青，表现出高粘度、高弹性特性。在高温条件下，在热沥青中掺入的橡胶颗粒能够实现充分溶胀，使得部分橡胶成分溶入到沥青中，具有对沥青良好的改性效果。同时，在热沥青中充分溶胀的胶粉会形成空间网络结构，对沥青具有良好的效果。湿法工艺下的橡胶沥青应用于路面工程，作为应力吸收层、碎石封层或作为密级配、间断级配或开级配的沥青混凝土的结合料使用较多，作为水泥路面嵌缝料使用也有良好的效果。

干法工艺是使用相对颗粒较粗的废轮胎胶粉，将其直接加入集料中作为集料使用，将热沥青喷入后均匀搅拌制备成橡胶沥青混凝土。干法工艺中实现了对废旧轮胎胶粉的大量消耗。在混合料中加入高弹性废旧橡胶颗粒，能够将路面的弹性和阻尼性能增加，将行车噪声显著降低，对沥青路面性能改善效果不明显。

从以上可以看出，干法和湿法工艺各有优缺点，均能实现废旧轮胎的绿色循环利用。但其区别主要有以下几个方面：

1)干法工艺一般选择使用粒径范围在1.0 mm～6.3 mm的胶粉颗粒，一般1.0 mm以下的胶粉颗粒湿法工艺使用较多。相比较而言，湿法工艺使用的胶粉颗粒尺寸较细较多，干法工艺使用的胶粉颗粒相对工艺简单，颗粒较粗，其成本也比湿法要低。

2)采用干法工艺时，一般掺加的橡胶颗粒量按集料干重的1%～5%进行控制，而湿法工艺则按沥青用量的5%～20%进行控制。采用干法工艺的橡胶颗粒消耗在湿法工艺的2倍以上，能显著消耗废旧轮胎。

3)湿法工艺中的橡胶粉发生脱硫、降解，具有对沥青改性的效果。在干法工艺中，作为集料使用的橡胶颗粒对沥青的改性效果不明显。

4)在橡胶沥青制备中，采用湿法工艺时，须配备专门的橡胶沥青生产设备才能进行生产。干法工艺采用常规拌合楼或进行简单改装即可进行生产。

传统的干法橡胶沥青生产工艺简单，胶粉无法和沥青发生物化反应，对沥青路用性能无明显改善。在我国开展的基于国产橡胶反应剂的废胶粉改性沥青混合料干法技术中，通过橡胶反应剂的掺入，使得胶粉和沥青发生物化反应来提升橡胶沥青性能，且施工和易性好，成本低于湿法橡胶沥青和SBS改性沥青，能有效降低工程成本，利于消除“黑色污染”。

随着我国国产橡胶反应剂(CTOR)的研制成功，在我国进行CTOR干法的推广，将为胶粉改性沥青应用做出贡献，对胶粉改性沥青及混合料路用性能的改善具有重要意义，能有效降低工程成本，具有显著的环保和经济效益。

2 干法橡胶沥青施工工艺

干法橡胶沥青施工与SBS改性沥青混凝土工艺基本相同。

2.1 级配

在干法橡胶沥青施工设计中，在符合规范要求前提下，级配范围可适当缩小(见表1)。

表1 级配参数表

2.2 拌合

1)根据每次拌合的混合料重量，精确计算所需橡胶颗粒用量。

2)将石料预热至180 ℃～190 ℃，下料时同步加入橡胶粉及CTOR反应剂，石料应和橡胶粉同步放入拌缸(见图1)。

3)石料与胶粉干拌5 s后加入矿粉，再干拌5 s～10 s，以混合料均匀为准。

4)在拌缸中加入160 ℃的基质沥青，湿拌40 s。

橡胶颗粒沥青混合料拌合时间应根据具体情况经试拌合理确定，以实现橡胶颗粒分布均匀，无结团现象，沥青均匀裹覆集料为准。

2.3 闷料

闷料是干法橡胶沥青施工中确保混合料质量的关键，一般闷料温度控制在180 ℃左右。混合料从出料到摊铺前，在储料仓或运输途中(如图2所示)中闷料1 h以上，有助于实现橡胶反应剂与胶粉、沥青的充分反应。

在很多工程实例中，运输时间完全可以满足闷料需求，无需单独提供闷料时间。某工程中，干法橡胶沥青混合料闷料时间与混合料路用性能的关系见表2。

表2 干法橡胶沥青混合料闷料时间与路用性能关系

2.4 摊铺

摊铺胶粉沥青混合料的工艺与普通沥青混合料一样。摊铺速度一般控制在2.5 m/min～3.5 m/min，应尽量减少收斗次数，以有效减少混合料发生离析现象。

在铺摊中，对混合料的温度控制要求较高，重点从确保混合料稳定性、减少离析和接缝质量等环节进行控制。

2.5 碾压

橡胶沥青混合料与SBS沥青混凝土工艺碾压作业工序相同，初压采用2台钢轮前静后振2遍，复压采用3台30 t胶轮静压共8遍(见图3)，终压采用1台钢轮压路机静压2遍。

橡胶沥青混合料的初压温度不得低于170 ℃，以确保混合料碾压质量。在保证路面压实度的前提下，还应确保渗水系数等指标满足设计要求。

碾压完毕后的路面经检测(如图4所示)合格后即可交付使用。

3 质量控制

为确保施工质量，与普通混合料相比，干法废胶粉改性沥青混合料应注意以下问题。

3.1 混合料设计阶段

国内外开展的研究发现，一些采用干法工艺铺筑的橡胶沥青路面性能不稳定，在投入使用一段时间后出现了剥落、推挤和少量裂缝的病害。通过分析，主要原因在于橡胶颗粒吸收沥青中油分后发生膨胀，导致沥青混合料不容易压实。在混合料设计中，应通过采取有效措施使混合料强度提高，限制橡胶颗粒的膨胀。

1)在设计中，应避免使用过粗的橡胶颗粒，一般应小于4.75 mm。否则，当橡胶颗粒作为填充材料时，颗粒过粗会影响混合料强度。国外经验表明，也可使用更细的橡胶颗粒提高混合料强度，如使用最大粒径为0.47 mm的橡胶颗粒。

2)橡胶颗粒有显著的吸油特性，胶粉颗粒密度按集料的30%～50%进行设计，其吸收沥青油分后体积充分膨胀1倍以上。采用干法工艺时，其混合料设计的最佳沥青含量要高于一般沥青混合料。如在某工程试验段中，干法橡胶沥青混合料的沥青用量为7.7%。

3.2 路面施工阶段

1)为保证路面压实度，温度控制是确保施工质量的关键，应适当提高橡胶沥青混合料的生产与摊铺温度。某工程采用的温度控制见表3。

表3 某工程沥青混合料温度控制表 ℃

2)在国内外开展的研究表明，橡胶沥青混合料摊铺后温度会迅速下降，并保持相当长的时间在70 ℃左右。橡胶沥青混合料摊铺后，立即进行碾压则会出现粘轮现象，但在较低温度下反复碾压则路面容易出现开裂。在施工中，为确保成型后的路面质量,混合料生产和摊铺的温度按照比常规混合料提高5 ℃～10 ℃进行控制。

3)在混合料碾压过程中，应尽量降低碾压速度以防止混合料产生推移。

4)在摊铺前，混合料闷料时间应不少于0.5 h，以给橡胶颗粒与沥青充分的相互作用时间。

4 结语

干法橡胶沥青路面具有良好的抗车辙、抗裂和抗水损害性能，能较大幅度提升路面的使用性能，使得传统干法橡胶沥青混合料的压实困难或压实后出现的体积膨胀难题得到有效解决。同时解决了废旧轮胎引起的环境问题，对社会可持续发展具有重要意义，在我国具有广阔的市场推广和应用前景。

[1] 黄朝敏,张革芬,陈强.基于国产橡胶反应剂的废胶粉改性沥青混合料试验研究[J]，西部交通科技，2013(6)：147-148.

[2] 周炳清.干法橡胶沥青混合料应用技术研究[J].交通标准化，2014(2)：101-103.

[3] 徐 岩,李 迪,孙 秋,等.干法橡胶颗粒沥青混合料国内外发展现状[J].北方交通，2015(7)：189-190.

Construction and quality control of dry-processing waste-rubber-powder modified asphalt pavement

Zhao Zhengsheng

(ShanxiJiexiuHighwayAdministrationSection,Jiexiu032000,China)

The paper analyzes difference of dry processing method and wet processing method of rubber asphalt. Starting from aspects of grading, mixing, enclosing material, paving and rolling, it introduces construction technologies of dry-processing rubber asphalt pavement, describes quality control measures of mixture design and pavement construction phase, and finally points out advantages of dry-processing rubber asphalt pavement, such as environemnt protection, reducing noise and driving comfort and so on.

rubber powder, asphalt, dry-processing technology, quality control

1009-6825(2017)09-0129-03

2017-01-18

赵正盛(1978- )，男，助理工程师

U416.217

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