废轮胎胶粉改性沥青应用的探讨

陈钏

（湖南省高速公路管理局广信公司，湖南 长沙 410011）

1 胶粉改性沥青的简介和作用机理

胶粉改性沥青（Crumb rubber modifier，简称CRM改性沥青），是改性沥青的一种，它是以废轮胎胶粉作为改性剂加入沥青中并辅以其他化学助剂，通过物理和化学反应对沥青进行改性最终形成性能稳定的新型铺路材料。

汽车轮胎在加工过程中为了满足其使用性能的要求掺加了多种成分，如：合成橡胶、天然橡胶、碳黑、硫、硫磺等等。这些成分对于沥青来说每种都可以看成一种改性剂，因此，胶粉掺加到沥青中可以看成是一种复合改性作用。从这个角度看，废旧轮胎胶粉并不是老化的轮胎胶粉，原有化学成份仍然可以起到很好的作用，达到改善沥青混凝土使用性能的目的。

从试验结果可知，胶粉在沥青混合料中的填充作用是不可忽视的，一方面从孔隙率角度会使混合料更加密实，但另一方面会增加混合料的矿料间隙率。特别对于后者，由于胶粉颗粒本身具有良好的回弹性能，如果混合料中胶粉添加不当，会导致混合料碾压不实，严重的导致松散。为了避免这种现象的产生，胶粉颗粒的掺加需要进行选择，对于胶粉混合料的级配应选择断级配，而不宜选择连续级配，其间断程度与胶粉的目数和剂量有关。

2 采用橡胶粉改性沥青的背景及必要性

2.1 背景

2006年我国汽车销售量为721万辆,据不完全统计，我国每年仅废旧轮胎退役量约140万吨以上，并且以每年15%左右的速度在递增。2003年废旧轮胎8000万条，到2004年达到1.2亿条，预计到2010年，我国的汽车保有量将达到7000万辆，废旧轮胎的产生量也将达到2亿条。这样大规模的废旧轮胎将造成巨大黑色污染,二次污染环境和占用土地资源。开展废轮胎橡胶粉改性沥青的应用可大量利用废旧轮胎，变废为宝，具有突出的环保意义。

2.2 国际上橡胶粉用于筑路技术的现状

国外自上个世纪60年代开始研究和使用胶粉改性沥青，总里程已达3万公里，实践证明其路用性能大大优于普通沥青。

美国用胶粉改性沥青铺设高等级公路和城市道路至今已有30多年的历史。1997年，美国参众两院立法规定：凡国家投资或资助的道路建设必须采用胶粉改性沥青，并且规定胶粉的使用量必须达到20%以上。美国联邦各州也相继通过法令推广胶粉改性沥青的应用，目前美国铺设的胶粉改性沥青路面已达1.1万公里。

在多孔隙路面的发源地法国，截止到1995年，橡胶沥青多孔隙混凝土累计已经摊铺了超过1000000m2路面。

南非的废旧轮胎橡胶粉在公路行业中的应用十分成功,据了解，目前南非60%以上的道路沥青使用橡胶沥青.而且根据他们的经验认为，对于超重轴载的使用环境，橡胶沥青混凝土尤为有利。美国和加拿大政府还立法强制国家投资的公路必须使用胶粉改性沥青。

2.3 国内橡胶粉用于筑路技术的现状

1993年沈阳市政设计院在铺筑了1040m2的胶粉改性沥青混合料试验路。1995年在新开的五爱路至浑河大坝间试铺了3万m2的废轮胎胶粉改性沥青路面，此后，又在沈哈高速公路做了一段试验段。1995～1998年之间，北京小红门、广东韶关的国道以及天津宁河大桥陆续有一些试验段。

2001年春，交通部公路科学研究所首次在钢桥桥面铺装中采用了30%的橡胶粉 (相对于沥青用量)，该桥面经受了4个夏季的超重交通考验，基本保持完好，各项性能指标保持优良。同年由交通部设立，交通部公路科学研究所主持了交通部西部科研项目“废旧橡胶粉用于筑路的技术研究”，对橡胶沥青及橡胶粉沥青混合料的路用性能及力学特性开展了全面、系统的试验研究,随后,在广东、山东、河北、辽宁、四川、贵州等地修筑总长近30km的试验路和实体工程，到目前为止应用效果良好，例如沈阳北陵高架桥应用胶粉改性沥青的一段，十几年来都没有出现问题，而同期北陵高架桥上的普通路面已经维修了4次。

天津市于2003年至2006年铺设了85公里胶粉改性沥青试验路段，应用在高速公路、快速路和城市主干道等,并于2006年初出台了国内第一部地方标准。同时同济大学,东南大学和长安大学等高校也开展了对胶粉改性沥青及其混合料性能和工艺进行了研究，2007年,交通部办公厅发布《关于组织实施材料节约和循环利用专项行动计划的通知》(厅科教字[2007]141号)，此次行动主要任务为“重点研究和推广高等级路面再生资源、废旧橡胶轮胎筑路应用技术、聚合物改性水泥混凝土技术、机制砂混凝土技术”。2008年10月1日，经过半年大修后的长安街人民大会堂北侧道路面层被5000平方米的废胎橡胶粉改性沥青混合料这样的新型环保“外衣”大规模覆盖。以全新的面貌展现在了世人面前，长安街不但首次实现双向十车道，且新型修筑材料让路面能顺利接受国庆阅兵千军万马和武器装备车辆通过的考验。也为长安街迎接新中国60周年大阅兵铺垫了坚实的基础。

2.4 胶粉改性沥青优点

降噪声：明显减少噪音，当行车时速在50～100公里，使用该材料的路面噪音将降低3～8分贝。据检测，噪声降低2分贝，相当于减少交通量1/3。耐高温：高温抗车辙，从橡胶粉混合料车辙试验的结果可以发现，随着橡胶粉掺量的增加混合料的高温抗车辙能力逐渐提高。抗低温：低温抗断裂，从低温约束试验结果看出，混合料中掺加橡胶粉后，其低温的破断温度明显低于一般SBS改性沥青混合料，而破断应力又明显大于SBS混合料。防水雾，防眩目：防路面水雾，防眩目，缩短刹车距离约25%，提高行车安全性。造价低：减薄路面厚度、降低建设成本、节省维护费用。寿命长：比普通沥青路面延长寿命5-10年。

胶粉改性沥青与普通沥青路面情况对比

2.5 经济效益

2.5.1 经济比较

目前我国修建高速公路广泛采用SBS改性沥青，随着石油价格的飞涨，SBS价格昂贵，然而废旧轮胎胶粉价格低廉，而且各项指标均达到标准。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25%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7.5亿元，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，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。

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上表计算了SBS改性沥青和橡胶粉改性沥青的材料价格，可以看出每吨橡胶粉改性沥青比SBS改性沥青节约材料费25%。

2.5.2 社会效益和推广前景

应用橡胶改性沥青技术，将最大程度降低公路建设发展而带来的交通噪声污染，一般可将噪音降低30%～50%,提高路面性能，同时解决越来越多废旧轮胎带来的“黑色污染”，改善人民的生存环境.因此，可以说废旧轮胎橡胶粉在公路行业的推广应用是一件利国、利民、利路，三全其美的好事。

目前，我国正处在高速公路的快速发展期，而改善路面使用性能，延长路面使用寿命，节约建设投资，是我国公路行业所面临的紧迫问题。由于我国幅员广阔，气候和自然环境十分复杂，加之超载运输现象十分普遍，对公路路面特别是沥青混凝土面层提出了较高的技术要求，因此将废旧轮胎橡胶粉用于公路建设是解决当前问题的有效途径之一。但是，业内人士也指出，对于一种新型的材料的推广来说，目前还急需制定和规范相关技术标准，并尽快制定橡胶粉沥青及混合料的设计施工技术指南。为我国今后大规模修筑橡胶粉改性沥青混凝土提供技术储备和支持，都具有十分重要的意义。

[1]李明亮.废轮胎胶粉改性沥青材料的路用性能研究[J].大连理工大学，2007-12-01.