淺議橡膠瀝青生產(chǎn)工藝質(zhì)量控制方法

于文斌

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，交通量日益增長，對道路的使用性能和要求也越來越高。橡膠瀝青作為一種新型材料，以其優(yōu)異的路用性能和環(huán)保效應(yīng)，在現(xiàn)代道路建設(shè)中被越來越多的應(yīng)用。本文通過某高速路面施工，對橡膠瀝青的路用性能特點、橡膠粉和瀝青的作用機(jī)理和生產(chǎn)工藝質(zhì)量控制進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】橡膠瀝青；質(zhì)量；控制

0 概述

某高速公路全長62.031km，路面結(jié)構(gòu)層主線設(shè)計為20cm水泥穩(wěn)定碎石底基層+40cm水泥穩(wěn)定碎石基層+橡膠瀝青封層+12cmATB-30瀝青碎石下面層+6cmAC-20中面層+4cmSMA-13上面層。橡膠瀝青在本項目中被用于封層和K0+000～K24+000段瀝青路面上面層。

1 橡膠瀝青

1997年美國ASTM將橡膠瀝青定義為：由瀝青、回收輪胎橡膠及一定的添加劑組成的混合料，其中膠粉的含量不少于總質(zhì)量的15%（內(nèi)摻），且要求橡膠顆粒在熱瀝青中充分反應(yīng)并膨脹。橡膠瀝青（AR）作為膠結(jié)料，可用于各種路面，其路用性能有以下特點：

（1）環(huán)保和節(jié)約資源。隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，交通也隨之發(fā)展迅猛，在給人們帶來便捷出行的同時，也帶來了大量的廢舊輪胎，對自然環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，橡膠瀝青技術(shù)得到推廣應(yīng)用可以為這些黑色污染提高一條永續(xù)性的環(huán)保解決方案。

（2）抗低溫脆裂。由于橡膠本身的可塑性和延展性，使得橡膠瀝青低溫延度增大，路面抗低溫脆裂能力大大增強(qiáng)。且瀝青室內(nèi)實驗和模擬低溫條件的混合料低溫拉裂試驗都顯示了橡膠瀝青在低溫性能方面的優(yōu)勢。此外，橡膠瀝青在低溫狀態(tài)下的模量都顯著低于包括SBS改性瀝青在內(nèi)的其他瀝青，這一特性被很多寒冷國家和地區(qū)用于冬季自除冰道路。

（3）抗高溫車轍。橡膠瀝青本身擁有較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性和粘附性，所以用于路面結(jié)構(gòu)中的橡膠瀝青膠結(jié)料具有高粘性和不易流動性，另外碎石外層所裹覆的橡膠瀝青膠結(jié)料中含有大量的橡膠粉，可產(chǎn)生較大的摩阻力，也使碎石不易滑動，可產(chǎn)生車轍形成，同時保證結(jié)構(gòu)能力。國內(nèi)外的研究均一致表明，橡膠瀝青對于瀝青的高溫性能的改性效果是非常明顯的，在采用摻量18%（內(nèi)摻）下，橡膠瀝青的高溫分級比基質(zhì)瀝青提高2級到3級，其提高幅度完全不低于當(dāng)前最常用的SBS改性瀝青。

（4）降低噪音。橡膠瀝青是城市道路降低噪音的新材料，與普通瀝青相比，可降低行車噪音5～8DB。由于通過摻加柔性材料橡膠粉，當(dāng)行駛中的汽車輪胎與路面接觸時，也接觸到大量的橡膠粉，橡膠粉屬于高彈性，并與輪胎屬同種材料，使得路面具有吸收輪胎振動和沖擊的效果。橡膠瀝青混合料是一種內(nèi)阻尼較大的高分子復(fù)合材料，它對輪胎的振動具有較大的衰減功能，因而大大降低了輪胎與路面的振動噪聲。

（5）超強(qiáng)粘結(jié)作用。因為橡膠瀝青擁有超強(qiáng)的粘性，所以它可以非常牢固的吸附粘結(jié)在水穩(wěn)層或舊水泥路面上，從而起到與路面的粘結(jié)作用。另外可以改善與酸性石料的粘附性。

（6）提高行車安全。橡膠中的炭黑能夠使路面黑色長期保存，與標(biāo)線的對比度高，路面摩擦力增大，剎車阻力增大，提高了行車安全，尤其是在雪水路面上效果更加顯著。

（7）延長使用壽命、節(jié)省養(yǎng)護(hù)成本。優(yōu)異的抗疲勞性提高了路面的耐久性能，膠結(jié)料含量高、油膜厚以及輪胎中含有抗氧化劑，提高了道路抗老化、抗氧化能力。道路的耐久性和性能得到提高，使得道路的養(yǎng)護(hù)費用顯著降低。

2 橡膠粉在瀝青混合料中的作用機(jī)理

（1）溶脹反應(yīng)。當(dāng)橡膠粉與瀝青在高溫條件下反應(yīng)表現(xiàn)為橡膠粉顆粒體積的膨脹、瀝青粘度的增加，但在橡膠瀝青的抽提試驗中可以回收部分橡膠粉，所以，在一般的條件下橡膠粉并不會完全溶解在瀝青中。

（2）脫硫反應(yīng)。在橡膠加工成輪胎的過程中，為了提高其強(qiáng)度和整體性需要采用硫化工藝。硫化是橡膠材料具備高強(qiáng)度、高彈性、高耐磨、抗腐性等優(yōu)良性能的過程，是橡膠制品的最后一個工藝過程。脫硫工藝主要有化學(xué)方面和物理機(jī)械方面兩類，化學(xué)脫硫是通過高溫、高壓來促使橡膠中的C-S-C中的碳—硫鍵斷裂；物理機(jī)械脫硫主要是通過高擠壓、高剪切來破壞碳—硫鍵。

橡膠瀝青的加工溫度在180℃以上，最高能達(dá)到230，在瀝青介質(zhì)中橡膠粉保持高溫狀態(tài)（1～2h），同時橡膠瀝青加工過程中采用高剪切設(shè)備進(jìn)行分散，并采用攪拌設(shè)備使其保持運動狀態(tài)，因此橡膠瀝青的生產(chǎn)過程近乎是橡膠粉的脫硫過程。

橡膠粉脫硫以后，硫會以單個物質(zhì)存在于瀝青中，而且瀝青易于硫元素反應(yīng)。單質(zhì)硫的作用能夠改善瀝青的低溫性能和高溫流動性能。同時，橡膠粉脫硫后，橡膠成分能夠完全溶解在瀝青中，能夠顯著改善瀝青的溫度敏感性能，使瀝青更明顯的具有橡膠的一些高溫回彈、低溫柔性和高溫穩(wěn)定性。因此，采用具有顯著脫硫效果的加工工藝能夠拓寬橡膠瀝青的溫度域范圍，改善瀝青的性能。

3 橡膠瀝青的質(zhì)量控制

橡膠瀝青的生產(chǎn)工藝主要有干法和濕法兩條技術(shù)路線，干法是指橡膠粉與集料先拌合后再噴入瀝青拌制的混合料；濕法是橡膠粉與瀝青混合作為粘結(jié)劑再與礦料混合。本項目采用的是濕法生產(chǎn)。

橡膠瀝青的質(zhì)量直接關(guān)系到瀝青路面的路用性能，所以控制好橡膠瀝青質(zhì)量是我們研究的重點，橡膠瀝青的質(zhì)量主要與橡膠粉質(zhì)量、摻量基質(zhì)瀝青和加工工藝密切相關(guān)。本文主要分析加工工藝對橡膠瀝青的影響。本項目采用的橡膠粉為“長大華礎(chǔ)”廢胎膠粉，細(xì)目為40目，摻加量為18%（內(nèi)摻），基質(zhì)瀝青為埃索90#A級道路石油瀝青。

（1）反應(yīng)溫度的影響。反應(yīng)溫度是影響膠粉和瀝青反應(yīng)效果的一個重要參數(shù)，他直接影響到最終生產(chǎn)的橡膠瀝青的性能。瀝青的溫度越高，瀝青的黏度越小，膠粉在瀝青中的分散效果越好，膠粉越容易溶脹和進(jìn)行脫硫反應(yīng)，橡膠瀝青的黏度變高，低溫性能、溫度敏感性和彈性等指標(biāo)更好；但溫度太高，瀝青的老化越嚴(yán)重，硫化更充分，黏度開始減小。下面是不同的加工溫度對黏度的影響（見表1）。

（2）反應(yīng)時間的影響。除反應(yīng)溫度外，反應(yīng)時間是影響橡膠瀝青性能的另一個非常重要的參數(shù)。在高溫下橡膠瀝青反應(yīng)時間過長，橡膠瀝青的高溫性能會降低。詳見橡膠瀝青各項指標(biāo)與反應(yīng)時間關(guān)系表2。

4 結(jié)束語

橡膠瀝青的質(zhì)量與膠粉質(zhì)量、基質(zhì)瀝青質(zhì)量和生產(chǎn)工藝密切相關(guān)。在膠粉和基質(zhì)瀝青質(zhì)量滿足規(guī)定要求的情況下，加強(qiáng)加工工藝的質(zhì)量控制尤為重要。從實驗結(jié)果分析，橡膠瀝青的最佳加工溫度在190～220℃，反應(yīng)時間在40～100min為宜，（本項目確定加工溫度為210℃，，反應(yīng)時間為90min）。橡膠瀝青加工后不宜長時間存放，應(yīng)盡量隨產(chǎn)隨用。特殊情況下，可以在145～155℃范圍內(nèi)存儲，存儲時間不可超過72h，且重復(fù)加熱不可超過2個循環(huán)。

橡膠瀝青是一種新型的路用材料，兼具改性瀝青和橡膠的部分特點，應(yīng)用在瀝青路面中后，增強(qiáng)了路面的低溫抗裂性能、耐老化性能和高溫抗車轍性能，改善了路面的安全性，降低了噪音，而且節(jié)能環(huán)保，應(yīng)用前景十分廣闊。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫祖望.橡膠瀝青技術(shù)應(yīng)用指南[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]黃文元.輪胎橡膠粉改性瀝青路用性能及應(yīng)用研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2004.

[3]黃文元，等.道路路面用橡膠瀝青的性能特點與指標(biāo)[J].中國公路工程，2007.

[責(zé)任編輯：許麗]