浅析市政道路新工艺之橡胶粉改性沥青

浅析市政道路新工艺之橡胶粉改性沥青

江剑珂

江剑珂

身份证：4452211988****5616广东揭阳522000

摘要：随着我国汽车保有量逐年迅速增加，我国将面临目前国外发达国家早已遇到的大量废旧轮胎的处理问题。大量的废旧轮胎将会带来严峻的环保问题。

关键词：市政道路；橡胶粉改性沥青

随着交通量日益增长，汽车工业飞速的发展，车辆逐渐大型化，加之超载现象一直十分严重，如何提高沥青路面的使用性能已经成为广大道路工作者的重要课题。而将废旧橡胶磨细成胶粉用于改性道路沥青，不仅可改善沥青的高、低温性能，减少沥青路面的龟裂和老化，提高车辆的行驶安全和路面的使用寿命，还可以回收利用废旧橡胶，减少固体废弃物的污染。因此工业发达国家早已开展了废橡胶粉改性沥青的研究与应用。

一、橡胶粉改性沥清原理

1．改性沥青原理

改性沥青一般是指掺加改性剂，使沥青或混合料的性能得以改善而制成的新材料。

改性沥青中改性剂含量一般小于4%，在这种情况下，沥青为连续相，聚合物分布在沥青中，由于聚合物吸收了沥青中的油分，使得沥青相中沥青质含量相对增加，从而使沥青的粘度和弹性增加。在高温下（约60℃），聚合物相的劲度模量大于沥青连续相的劲度模量，聚合物相的这种加强作用提高了高温下沥青的力学性能。改性剂一般分为橡胶类、树脂类、热塑性橡胶类三种。

2．废轮胎胶粉改性沥青，就是将废轮胎胶粉颗粒、基质沥青等多种原料进行充分地搅拌、研磨、加工，生产成修建各种道路的新型路面材料。橡胶类可分为天然橡胶、合成橡胶、再生橡胶三种。道路工程多以合成橡胶为主，主要有丁苯橡胶（SBR）、氯丁橡胶（CR）、聚苯乙烯-异戊二烯（SIR）、乙丙橡胶（EPOM）、丙烯酸丁二烯共聚物（ABR）等。根据橡胶形态的不同，有板块状橡胶、粉末橡胶、橡胶胶乳、胶浆等。

二、废橡胶粉改性沥青的研究意义：

来源于废旧轮胎的橡胶粉，是已经硫化的橡胶，具有空间网状结构，虽经机械粉碎变成粉末状，但其粒子的微观结构仍保持着网状交联结构，将这样的橡胶粉与沥青配合使用，在高温重交通路面中可有效提高软化点、减轻交通车辙，对提高沥青的抗老化性有着实际应用意义。

1、环境保护意义

随着第二次工业革命，汽车逐渐普及到了千家万户，汽车的使用量逐年激增，许多家庭都选择汽车作为代步工具。然而，伴随着汽车的普及，废旧橡胶汽车轮胎的数量也随之剧增，废旧橡胶轮胎成为了一个重大的环保威胁，但如果将废旧轮胎胶粉用于沥青进行改性，如按15%的添加量的话，则每年可消耗胶粉30～45万吨，也就是说可以处理废汽车轮胎（每条轮胎8lg）5400～8100万吨（废旧轮胎出粉率约70%），大量的废旧轮胎通过再次利用，提供了必需原料的同时，也这对减少黑色污染极其有利，用废胶粉改性沥青铺设一条双向高等级公路，每公里路面可消耗1万条废旧轮胎制成的废胶粉。到20世纪末，美国铺设的废胶粉改性沥青路面已超过1.1万公里。此外日本、俄罗斯、加拿大、瑞典、韩国、芬兰等亦成功地将废胶粉改性沥青用于修建高速或高等级公路。。

2、巨大的经济效益

目前我国修建高速公路广泛采用SBS改性沥青（占到目前市场的98%），SBS价格昂贵，随着石油价格的飞涨，SBS的价格高达20000元/吨以上。然而废旧轮胎胶粉价格低廉、数量巨大并可以源源不断的进行供应，而且各项指标均达到标准符合各项工艺要求。经推算，废旧轮胎改性沥青的成本比SBS改性沥青的成本低约30%左右，如果我国每年修筑公路用100万吨胶粉改性沥青替代SBS改性沥青即可降低成本7亿元，同时可耗费废旧轮胎胶粉15万吨，相当于2250万条轿车废轮胎，利用了大量废旧轮胎的同时也节约了巨大的成本，这对我国的修筑公路及维修公路采用改性沥青的意义是重大的。

3、良好的使用性能

3.1、降低行车噪音低：

随着公路建设和汽车工业的发展，道路噪音已成为城市居民的一大公害，因此降低道路噪音成了人们关心的重要社会问题。根据一些学者分析，橡胶沥青的弹性加上配混合料和平整的路面可有效地降低车轮在路面上行驶的噪音，其具有较强的吸收交通噪音的能力，以满足重交通流量、高等级公路和城市交通的不同需求。于是橡胶沥青的应用为城市道路建设点燃了一大亮点，被誉为“消音沥青”，它已列入一些城市的市政建设规划。资料显示，橡胶沥青路面车速在50—100公里/小时，噪音将降低3—8分贝。

3.2、改善沥青的低温性能：

有学者把普通沥青称为第一代沥青；改性沥青称为第二代沥青；橡胶粉改性沥青称为第三代沥青。沥青的低温性能是指低温的脆性和抗裂性。我国的道路沥青主要采用石蜡基原油炼制，沥青的温度敏感性较大，修成的路面往往夏天泛油发软，冬天发脆开裂，早期破坏严重。我国道路建设的要求是铺筑的沥青混凝土道路能做到“夏季不变形，冬季不开裂橡胶沥青良好的低温性能，在寒冷地区将会明显减少路面开裂，延长路面使用寿命。

3.3、抗老化、抗疲劳性能明显提高：

大量废轮胎胶粉的加入，不仅为沥青增加了抗老化、抗氧化和热稳定性，而且由于轮胎橡胶优异的弹性也在较大的温度区间为沥青路面提供了柔性以及耐疲劳和抗裂纹能力，从而延长路面的使用寿命。有资料显示，橡胶沥青路面可提高路面使用寿命1～3倍，日本、俄罗斯、加拿大、瑞典、韩国、芬兰等亦成功地将废胶粉改性沥青用于修建高速或高等级公路。

3.4、提高沥青的黏度：

黏性是沥青高温稳定性的重要指标，黏性高的沥青不仅抗变形能力增强，而且加强了沥青与碎石的黏结力，具有更好的封水性能。向沥青中引入利用废旧轮胎粉碎后制作的聚合物改性剂使沥青更稠，提高其流动温度，并降低其脆性、温度，在美国及欧洲，多采用加入沥青-苯乙烯类热塑料，但这种材料相当贵，且需采用价格在5-35万美元的混合设备而采用高温剪切的橡胶粒子可大大改善沥青的基本性能，可降低脆性温度6-25℃，增强流动温度达20-60℃，降低穿透性19-40，而且该种粒子的价格仅为美国、欧洲上述应用材料的20%-30%倍，只需采用普通的混合设备。

3.5、提高行车的舒适性和安全性：

由于橡胶路面具有橡胶本身的柔性，将对路面局部不平整引起车辆的震动起到缓冲作用，改善了轮胎与地面的附着性能，缩短汽车的制动距离，从而大大提高车辆的舒适性减少震动的同时也确保了行车的安全。

结语：使用橡胶粉改性沥青不仅疏通了废胶粉的消费渠道，使中国国内自有资源得到了充分的利用，而且扶持了废胶粉生产企业的发展，促进了废旧轮胎的回收利用。但我国对于废旧橡胶粉改性沥青的研究尚处于起步阶段，且还没有出台相应的标准，我们在对于橡胶粉改性沥清这个层面上仍然需要不断地创新和象先进的国外科技学习借鉴。

参考文献：

[1]李正中，废弃轮胎胶粉改性沥清应用技术综述（现代路面材料课程）2011

[2]石洪波、王洪国、廖克俭、丛玉凤、魏毅，《石化技术与应用》.废橡胶粉改性沥青配方与工艺条件研究，2005