浅述废旧橡胶粉在沥青路面中的研究应用

浅述废旧橡胶粉在沥青路面中的研究应用

李光昱

(重庆交通大学 土木工程学院,重庆 邮编400074)

摘 要：伴随着汽车工业文明的快速发展，废旧轮胎成为污染环境的主要黑色垃圾之一，而将废旧轮胎再生形成的橡胶粉作为改性剂加入到沥青当中，不仅可以提高沥青路面的路用性能，还可以使环境污染问题得到有效解决。主要介绍了国内外废旧橡胶粉改性沥青的发展现状，对废旧胶粉改性沥青的改性机理，重点对橡胶粉改性沥青的性能做的总结。

关 键 词：废旧橡胶粉；改性机理；路用性能

作者简介：李光昱(1999-)，女，江苏淮安人，学生，硕士，主要从事沥青材料的学习。E-mail：2408643894@qq.com。

作者联系信息：邮编：400074，地址：重庆市南岸区海棠溪街道学府大道66号重庆交通大学，收件人：李光昱，手机：15261722688。

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0 引言

21世纪以来，快速增长的交通、大型化、严重超载等，对沥青路面造成了严峻的挑战。很多沥青路面都达不到设计要求通车不久就会产生各种病害，然而人们对出行质量的要求却越来越高。与此同时，汽车产业发展带来的副产品废旧橡胶轮胎却大量堆积，这不仅造成了大量的资源浪费，而且对环境产生了严重的污染，将废旧轮胎回收再利用是有效的解决措施。橡胶粉是从旧轮胎中提取出来的，橡胶粉是用橡胶、天然橡胶、炭黑、硫磺等材料制成的，可以将橡胶粉和沥青混合在一起，形成一种新型的改性材料，可以有效改善路用性能，真正实现了变废为宝。

1 橡胶改性沥青在国内外的研究现状

1.1 国外橡胶改性沥青的研究现状

橡胶改性沥青的应用已有几十年的历史， 20世纪30年代，荷兰人铺筑了从阿姆斯特丹至海牙的橡胶沥青道路，在第二次世界大战中，这条路成功经受住了坦克等重型机械的军事运输，从而得到了很大关注。20世纪的40~60年代的美国首先研制出了现代意义上的橡胶沥青混合料。上世纪40年代，美国Rubber Reclaiming公司首先应用干拌法的工艺生产了橡胶粉沥青混合料。在60年代，美国Charles McDonald则首先采用湿拌法工艺,生产了橡胶粉沥青混合料。此后，美国、澳大利亚、南非等国家纷纷展开橡胶改性沥青混合料的研究。20世纪80年代，美国开展了战略公路研究计划，投入大量人力物力解决沥青路面遇到的问题，纵向研究不断深入及相关规范的编制与修改，使橡胶改性沥青及其混合料的性能日趋成熟和稳定。

1.2 国内橡胶改性沥青的研究现状

进入21世纪后，国家加大对橡胶改性沥青项目的投入，相关的实验研究进入一个发展的高速期。2001年，国家交通部公路科学研究所在钢桥桥面铺设中首次使用了掺量为30%的橡胶改性沥青，经过实际使用检测，各项指标均优异。同年，由交通部公路研究所、山东省交通科学研究所等单位主持开展了“废旧橡胶粉用于筑路的技术研究”，该课题全面研究了橡胶改性沥青混合料的性能，并初步提出了有关橡胶改性沥青及其混合料的设计方法与技术标准。

2 废旧橡胶粉改性沥青的改性机理

废旧轮胎橡胶粉具有多种有效的化学成分，这些成分在高温条件下与沥青产生某种 程度的相互作用和反应，其反应过程十分复杂。目前，有关聚合物改性沥青的机理主要有三种学说，即物理共混说、网络填充说以及化学共混说。废旧轮胎橡胶粉和沥青在高温下共混成为橡胶沥青，他们之间的相互作用十分复杂，这些学说所论及的废旧轮胎橡胶粉与沥青的相互作用，在其共混过程中都有可能存在，只是程度不同。高温条件下， 废胶粉与沥青不仅发生了溶胀反应，而且在橡胶沥青的加工过程出现了橡胶粉的脱硫现 象，只是难以控制脱硫的程度。 废胎胶粉与沥青之间经过较长时间的物理-化学反应后，废胎胶粉可以在沥青中稳 定存在。废胎胶粉和沥青的混合料成为分散相共混结构，胶粉为分散相、沥青为分散介质，形成了废胎胶粉和沥青连续或相互交错的三维空间结构。在温度下降后，这种结构保持下来，使得橡胶沥青既具有沥青介质的部分性能也具有了废胎胶粉的一些性能。

3 废旧橡胶粉改性沥青的路用性能

3.1 废胶粉改善沥青混合料高温稳定性

通过对橡胶沥青混合料的热稳定性的研究，目前已有多种方法，其中最常见的就是车辙试验，采用动态稳定度来衡量沥青混凝土抗永久变形的能力，从试验规范可以看出，在设计级配和最优油石比的情况下成形，与常规沥青相比，添加胶粉后，胶粉与沥青起反应，吸附了沥青中的轻质成分，使其粘度增大，同时也增大了稠度和软化点，从而提高了混合料的高温稳定性。

3.2 废胶粉改善沥青混合料低温抗裂

通过对比普通沥青混合料和沥青混合料与橡胶粉的低温试验结果，可以得出结论，橡胶粉会增加沥青混合料弯曲拉伸应变和弯曲拉伸强度，增加沥青混合料的粘度和在低温条件下的柔韧性，因此橡胶粉沥青混合料在低温性能方面显示出明显的优势。

3.3 废胶粉改善沥青混合料的水稳定性

经过实验研究，发现橡胶粉沥青混合料的残余稳定性和冻融劈裂强度均高于普通沥青混合料，这是因为将橡胶粉添加到沥青混合物中，橡胶粉在一定的施工工艺下部分溶解于沥青中，增加沥青粘度，是沥青与集料之间的黏结性更强，从而提高沥青混合料的整体水稳定性。

3.4废胶粉改善沥青混合料的抗疲劳性能

在沥青及其混合料中掺加废旧轮胎橡胶粉后，对其抗疲劳性能有明显的影响。一方面是由于废旧轮胎橡胶粉中含有一定的抗老化剂成分，如炭黑，掺加到沥青或混合料中可以提高其抗老化性；另一方面，橡胶粉掺加到沥青中大大提高了沥青黏度和弹性，与混合料拌合后可增加矿料表面的沥青膜厚度，这样也可以提高混合料的抗老化性能。

4 总结

废旧橡胶粉作为改性剂加入到沥青当中形成的改性沥青，相对于普通沥青来说，在高温稳定性、低温抗裂性、抗水损害和抗疲劳性能等方面都起到了改善的效果。除此之外，橡胶改性沥青不仅会降低路面的成本，而且实现了对废旧轮胎的循环使用，从而减轻了这一黑色垃圾物对环境的污染，符合我国生态文明建设的理念，因此，橡胶粉改性沥青作为一种环保型的材料，拥有着广大的应用前景。

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