废橡胶粉在道路工程中的应用研究和发展

废橡胶粉在道路工程中的应用研究和发展
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　　1. 橡胶类改性沥青的发展状况
　　早在1845年, 英国就进行了往沥青中掺加橡胶以改善其性能的尝试。1901 年法国修筑了试验路段。1937年英国在波兰修筑了几段路面。1947年美国也采用合成橡胶粉和胶乳改性修筑路面, 日本于1942年开始采用天然橡胶胶乳掺入沥青乳液中。1952年在东京, 1945年在北海道, 修筑了这种改性沥青的路段。以后, 天然橡胶、合成橡胶或掺入乳胶的沥青于196年左右就开始在日本其它地方的路面工程中使用, 并且用量剧增。由此可见, 在国外橡胶改性沥青已成为一种发展趋势。我国对橡胶改性沥青的研究开始于20世纪70年代末期, 曾先后对再生橡胶粉、SBR、SBS 等各类橡胶改性沥青进行了研究工作。研究表明, 废橡胶
　　粉改性剂主要表现出如下显著特点: ! 可改善路用性能, 延长服务寿命, 提高路面的使用品质; .再生橡胶粉改性沥青的价格要比常用的SBS改性沥青低20% ~ 30% , 具有明显的经济效益; # 可减轻.. 黑色污染 , 降低道路交通噪声。综上所述, 废橡胶粉改性沥青的高温、低温性能、弹性恢复性能、感温性等都有非常突出的优点,而且高温、低温性能均可兼顾, 特别行车舒适性是其它改性剂所不具备的。
　　2.. 国内外废橡胶粉 改性沥青的应用与研究
　　近20年来, 美国、加拿大、韩国、日本等国成功的应用胶粉改性沥青修筑高速公路、高等级公路。美国用废轮胎作为改性剂制造改性沥青用于修筑公路已经有了20年的历史。1982年~ 1986年间已试验铺筑210多个路段, 这种路面的热稳定性能和防冻性能都比较好, 并可以减少维修费用。据STMC统计, 美国到1997年再生橡胶粉改性沥青已经消耗8 000万t废轮胎; 法国、比利时、奥地利在公路建设中广泛采用废橡胶粉(或废轮胎粒); 俄罗斯伏尔加格勒公路交通部门将废轮胎粒用于铺设路面, 可有效地预防冬季路面结冰而产生交通事故。伏尔加格勒公路交通部门的做法是在用沥青铺筑路面后, 当沥青尚未干时在上面洒一层废轮胎胶粒。这样, 冬季路面的冰块容易被压碎, 车辆行驶就不会因为打滑而发生冲撞事件。为了减少车辆行驶时的噪音,英国在萨里郡交通繁忙的4条道路上用废轮胎胶粒铺设路面, 测定胶粉配料路面与传统配料路面是否坚固耐用, 如果结果令人满意, 英国柯拉斯将获得这种方法的广泛使用权。据称, 用这种方法可以使噪音减少70% 。这种技术是将3mm 粒径的废轮胎胶废橡胶粉在道路工程中的应用研究和发展.. 粉混入热沥青中并搅拌均匀, 用量为沥青总量的3% 。这种技术优点之一是胶粉粒取自于再回收利用的废旧轮胎, 有利于环境保护。相比于国外, 国内的研究起步不晚, 早在20世纪70年代末80年代初, 几乎是与美国在路面工程中使用橡胶粉处于同一时期。1982年以来, 国内江西、四川、辽宁、新疆、宁夏、云南、河南等地在筑路中都多次使用胶粉。将废轮胎胶粉用于生产改性沥青尚在进一步研究开发中, 如果在热沥青中添加胶粉生产改性沥青,则每年可消耗胶粉30~ 45万t。这对减少黑色污染极为有利, 同时以废胶粉替代价格昂贵的SBS 作为沥青改性剂, 还可以降低修路的成本。胶粉颗粒还具有吸收光线, 减缓强光刺眼, 因此, 用废橡胶粉改性沥青修筑的路面对保护驾驶人员的眼睛是有好处的。废橡胶粉改性沥青是以一定细度的磨细橡胶粉加入热溶沥青中, 在热和机械力的作用下, 橡胶粉吸收沥青中油分而溶胀, 部分恢复生胶的粘性和可塑性, 并由原来的紧密结构变为相对疏松的絮状结构,制备后的橡胶溶胀颗粒能均匀悬浮在沥青溶液中。大量实验表明用胶粉对沥青进行改性, 可显著提高沥青耐低温、耐高温和耐老化的性能。1982 年~1986年江西与四川省均铺过几段路面, 经过二十多年高负荷运营和考验, 对于减少光线的反射和路面裂缝及提高路面的热稳定性能等均有良好的效果。1993年沈阳市在交通繁华的道路上用废轮胎胶粉改性沥青试铺了1万m2 的路面。经过一个冬季和夏季的考验, 效果良好, 并于1994 年通过市科委组织的技术论证, 故又于1995年在新开的五爱路至大坝间试铺了3万m2 的废轮胎橡胶粉改性沥青路面, 经过多年的高负荷运行考验, 效果良好。北京路翔技术发展有限公司于1995年在北京小红门和广东韶关地区323国道上用胶粉+ PE 复合改性沥青试铺了4 km 的路面, 效果良好。由于我国早期橡胶粉生产工艺落后, 废旧轮胎的环保压力不大等方面的原因, 早期的重复研究多,实质性、整体性的突破少。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5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, 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。该项目对橡胶粉在沥青混合料中的作用机理以及橡胶沥青、橡胶沥青混合料的力学特性和路用性能进行了试验研究, 结合我国实际, 提出了路用橡胶粉、橡胶改性沥青和橡胶粉沥青混合料技术标准的建议稿。在广东、山东、河北、四川、贵州等地修筑总长近30 km的试验路和实体工程, 课题涉及到华南地区、西南地区、轻冰冻地区等3个气候片区, 经近6 a的行车考验, 应用效果良好。此外, 北京路翔技术发展有限公司成功开发出生产改性沥青的专用设备. . . 高速混练机, 西安达刚公路机电科技有限公司已研制成功防堵塞的胶粉喷洒机, 这些新成果为我国废橡胶粉改性沥青修筑道路工程提供了施工配套的硬件, 也为我国今后在道路工程中大规模推广应用废橡胶粉技术奠定了基础。
　　3 我省废橡胶粉改性沥青的应用与研究
　　我省研究废橡胶粉改性沥青始1989年。使用自制的单立轴搅拌器生产, 并在107国道长沙县公路局管养的路段铺筑了部分试验路。试验路3 a后的检测结果表明, 路面无车辙、开裂、坑槽等破损现象。由于当时生产设备简陋, 加之再生橡胶粉质量等原因, 没有进行扩大试验。直到2005年, 由长沙理工大学、省公路局等单位承担了省交通厅科技进步与创新课题。胶粉及胶粉复合改性沥青的性能研究; 课题先后在省道S202线k30 + 800 ~ k32+ 500 路段、S306 线k56 +540~ k58+ 030路段、邵阳市政修筑了试验路。目前几段试验路段没有车辙、没有水损坏, 且路面平整, 路况整体良好。2005 年, 长沙理工大学查旭东教授根据半刚性基层沥青路面各结构层之间由于施工的不连续性及材料性质的差别等问题, 在计算半刚性基层沥青路面基面层间不同结合状态下的应力和弯沉变化情况, 分析基面层间结合状态对路面结构使用性能影响的基础上, 提出通过在基面层间设置废橡胶粉改性沥青作为粘结层以改善层间的结合状态, 并进行了大量的室内外粘层试验, 包括原材料性能试验, 室内直接剪切试验、直接拉伸试验, 现场拉拔试验、防水试验; 通过试验, 确定了不同粘层方案的最佳废橡胶粉掺量和洒布用量; 同时, 结合衡大高速公路建设工程试验路的修筑, 废橡胶粉改性沥青生产和粘结层施工工艺进行了总结。试验路等: 叶集至信阳高速公路绿化现状浅析土, 创造良好的生态群落前提下, 追求景观效果, 力求做到生态性与观赏性的有机结合。经过几年的运行检验和2008年年初的冰雪灾害考验, 路况稳定, 使用效果好。
　　4.有待解决的问题
　　废橡胶粉改性沥青和废橡胶粉改性沥青混合料是众多路面材料中的一种或一类, 其技术性能的优势是有目共睹的。合理的使用这种材料不仅有利于环保, 而且对改善路用性能, 延长使用寿命起到积极的作用。为了更广泛地推广这项技术, 至少需要做以下2个方面的工作:
　　1) 尽快制定有关的技术标准。其中包括: 路用废橡胶粉的技术指标, 废橡胶粉改性沥青混合料的技术标准。废橡胶粉作为基本原材料, 其质量的稳定关系到废橡胶粉在公路行业应用的前景。实践表明, 原材料的质量规范化不仅对公路质量起着重要作用, 而且对其未来的市场发展有着关键影响。废橡胶粉来源于废旧轮胎, 而轮胎的种类、配方比较多, 因此也就决定了废橡胶粉的成分比较复杂, 对沥青及混合料的路用性能影响也不尽相同。因此需要从技术和经济两方面的综合评价确定适用于道路工程的再生橡胶粉的技术指标。根据目前的研究, 该指标应包括以下几方面内容: 橡胶粉的加工方式;适于沥青及混合料使用的废橡胶粉的目数范围; 废橡胶粉来源的推荐轮胎; 废橡胶粉中有效成分的规定; 废橡胶粉中纤维的合理含量等。橡胶改性沥青是橡胶粉和沥青的共混物, 其质量受到橡胶粉质量、沥青质量、橡胶粉的掺加剂量, 加工工艺等多方面因素的影响。由于专业上的局限, 建议路用废橡胶粉的技术指标宜由橡胶行业与公路交通行业联合制定。
　　2) 橡胶沥青及混合料的设计、施工技术指南的制定。尽管已经开展过混合料指标研究, 修筑了大量的试验路和实体工程, 总结了施工工艺和技术, 但由于我国地域广阔, 各地的状况不一样, 指南的制定也应根据各地情况, 要有可操作性。
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