高黏沥青在橡胶颗粒沥青混合料中的应用与展望

(长安大学公路学院 陕西 西安 710064)

高黏沥青在橡胶颗粒沥青混合料中的应用与展望

仝玎朔

(长安大学公路学院陕西西安710064)

本文概述国内外橡胶颗粒沥青混合料研究现状，以及其性能特点，提出影响混合料推广的主要原因是耐久性问题。结合相关研究，认为将高黏沥青应用在橡胶颗粒混合料中是解决其耐久性问题的有效途径，通过对高黏沥青的了解，认为将SBS/CRM复合改性的高黏沥青应用在橡胶颗粒沥青混合料中可以改善其路用性能，并满足经济、环保的要求。

废旧橡胶；高黏沥青；耐久性

一、前言

橡胶颗粒沥青混合料，是指将一定级配的橡胶颗粒，按照一定的掺量加入到沥青混合料中，从而取代一部分集料。由于橡胶颗粒具有弹性，从而改变了沥青混合料的一些性质。由于橡胶颗粒的存在，改变了路面与冰层的接触关系。在汽车荷载的作用下，刚刚形成的冰层不断被破坏，有效抑制路面结冰。除此之外，添加橡胶颗粒后的沥青混合料还有降噪、防滑、抗裂等优良性能，将橡胶颗粒用于道路铺装消耗了大量的废旧橡胶轮胎，解决了废旧轮胎回收的难题，变废为宝。因此看来，橡胶颗粒沥青混合料是一种拥有众多优良性能的环保型路面材料。

二、橡胶颗粒沥青混合料研究现状

(一)橡胶颗粒沥青混合料应用现状

上世界八十年代，美国首先将橡胶颗粒代替部分集料添加到间断级配的沥青混合料中，并修筑了试验路，经验证，该路具有除冰、降噪的效果。随后，美国其他地区也相继铺筑试验路，均取得良好的除冰性能。上世界九十年代，日本在刚完工的沥青路面上铺洒了一层橡胶颗粒，并用机械设备进行碾压，试验证明，该路具有良好的防滑、除冰性能。国内对这方面的研究起步较晚，但近几年来，哈尔滨工业大学、长安大学、重庆交通大学等高校开展了相关的研究并铺筑了试验路。

(二)橡胶颗粒沥青混合料存在问题

为了保证铺筑的路面有足够的承载能力，橡胶颗粒的粒径不能过大，同时集料的设计应采用间断级配，保证石料能够形成骨架，橡胶颗粒的掺量也应严格限制。已有的研究表明，橡胶颗粒沥青混合料在除冰雪、抗裂、抗滑、降噪等方面均优于普通的沥青混合料，但是其耐久性却远低于普通沥青混合料。上述提及的已铺筑试验道路，虽然其具有众多优良性能，但耐久性较差。因此，橡胶颗粒沥青混合料的耐久性是制约其大面积推广使用的关键。

(三)改善混合料耐久性的方法

已有的研究表明，橡胶颗粒沥青混合料耐久性的影响因素主要有如下几个方面：橡胶掺量、集料级配、拌合控制、橡胶颗粒的表面性质和沥青的性质。橡胶掺量过大不仅会减低混合料的力学性能，还会影响其耐久性，因此橡胶颗粒的掺量一般不超过3%。沥青与橡胶颗粒的粘附，一部分是由于橡胶吸收沥青中国的轻质组分发生溶胀，而溶胀主要发生在拌合过程中。拌合时间的长短会影响橡胶颗粒与沥青的反应，拌合时间短，溶胀不充分，粘附性差，拌合时间长，加速沥青老化，影响混合料性能。

解决橡胶颗粒沥青混合料耐久性的关键，就是解决橡胶颗粒与沥青的粘附问题。由于橡胶颗粒与沥青粘附力较弱，橡胶颗粒较易从路面剥落，从而造成水损害，降低道路的使用性能。已有研究表明，选择不同性能的沥青也可以影响到沥青与橡胶颗粒的粘附性能，因此只要沥青选用得当，便可改善橡胶颗粒混合料的耐久性。

三、高黏沥青在橡胶颗粒混合料中的应用

(一)高黏沥青在道路工程中的应用

高黏沥青值得是在60℃时绝对粘度大于20000Pa·s的沥青，其实现方法是在基质沥青中加入高黏改性剂，从而得到黏度较大的改性沥青。改性剂为热塑性橡胶或高黏树脂。根据改性剂的不同，也可以将高黏沥青分为不同的种类，也可运用多种改性剂从而制得复合改性高黏沥青。

高黏沥青主要应用于透水路面中，由于透水路面的空隙率通常大于15%，在雨水、空气等因素的作用下极易老化，影响路面使用性能。高黏沥青的使用可以改善混透水路面的强度和水稳定性，大大提高了其路用性能。在我国现铺筑的透水路面工程中，绝大多数采用高黏沥青代替普通沥青。在我国《公路沥青路面施工规范》(JTG F40-2004)中推荐将高黏沥青应用在OGFC(开级配排水磨耗层)中。

在众多高黏沥青中，TPS高黏沥青的应用最为广泛。TPS的主要成分为热塑性树脂和增塑剂，为淡黄色固体颗粒。将TPS改性剂投入基质沥青后加以搅拌，即可得到改性高黏沥青，位于陕西省的西安机场高速透水路面就是采用的这种改性沥青。

(二)高黏沥青应用存在的问题

近年来，随着透水沥青路面的发展，高黏沥青的应用也越来越频繁，但也带来了一些问题。首先，高黏沥青性能评价缺少专门的规范，虽然高黏沥青种类繁多，却不能直观的评价其适用性。其次，高黏改性剂价格高，制得的高黏沥青经济性差。最后，单一的改性剂虽然可以增加沥青黏度，却无法兼顾其他性能。

(三)SBS/CRM复合改性高黏沥青

针对现阶段高黏沥青存在的一些问题，有些学者提出了用SBS和CRM复合工艺对沥青进行改性，从而得到复合改性高黏沥青。国内有研究机构对该种沥青进行了相关研究，采用该高黏沥青制作OGFC试件，进行路用性能试验，试验结果表明，当SBS掺量在3.5%，CRM掺量为20%时，制得的高黏沥青软化点较高，黏度达到高黏沥青标准。

与TPS改性高黏沥青相比，SBS/CRM复合改性高黏沥青有如下优点：1)高低温性能更优，CRM的加入改善了机制沥青的黏度，而SBS则改善了沥青的高温稳定性和低温抗裂性能，应用在OGFC路面中可以改善路面泛油。2)SBS和CRM对沥青的改性工艺成熟，在施工过程中更容易控制。3)与昂贵的进口改性剂相比，复合改性高黏沥青的原料价格低，经济性较好。4)由于复合改性高黏沥青使用了较大比例的CRM(大约在20%)，解决了废旧橡胶轮胎回收利用的难题，经济环保。

四、总结

随着材料科学与道路施工技术的不断发展，具有不同功能的新式路面也层出不穷，这些路面有的已经大面积推广使用，有的还处在试验论证阶段。对于许多功能性路面而言，制约其应用的很大一部分原因就是其耐久性问题，本文中的橡胶颗粒沥青路面也是如此。高黏沥青的出现为解决此问题提供了思路，已有的研究已经证明，选用高黏度沥青可以有效改善其耐久性能，但传统高黏沥青造价高，性能单一，不具备良好的适用性。通过了解高黏沥青领域的新技术、新方法，结合现有的研究报告，我针对高黏沥青在橡胶颗粒沥青混合料中的应用提出几点展望：1)橡胶颗粒沥青混合料拥有众多优良性能，是今后解决道路结冰、噪音等问题的热门途径；2)高黏沥青可改善橡胶颗粒沥青混合料的耐久性问题，而SBS/CRM复合改性沥青不仅具备高黏沥青的性质，还具备抗裂性好、造价低等其他优点，更适用于橡胶颗粒沥青路面；3)采用复合改性沥青的橡胶颗粒沥青路面有效的缓解了废旧轮胎橡胶回收的难题，对资源进行再利用，这契合当今社会提倡节约环保的主题，应用前景可观。

[1]周纯秀.冰雪地区橡胶颗粒沥青混合料应用技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学2006.

[2]孙宝锋.橡胶颗粒除冰雪沥青混合料设计与施工工艺研究[D].西安：长安大学2011.

[3]王修云，余苗，吴国雄.粗橡胶颗粒沥青混合料室内成型工艺及路用性能[J].重庆交通大学学报,2011,30(4):763-767.