廢膠粉改性瀝青的應(yīng)用范文

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《成都紡織高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)》2015年第二期

1西部山區(qū)對(duì)瀝青路面的特殊要求

我國(guó)西部部分山區(qū)如四川川南夏季高溫多雨;還有部分山區(qū)則冬季氣溫低、積雪時(shí)間長(zhǎng)，如四川省甘孜州和阿壩州的北部，最低氣溫在－32℃以下。這對(duì)于道路的路面材料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性都是嚴(yán)峻考驗(yàn)，并且冬季路面結(jié)冰對(duì)行車(chē)安全是巨大威脅［2］。青藏高原整體屬于高原大陸性氣候，其氣候特征除了寒冷、日溫差大、紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)等特點(diǎn)之外，更為明顯的是高原氣候的地域性差異較大［5］。對(duì)于高原地區(qū)，無(wú)論是新建工程還是改建工程均面臨嚴(yán)重的早期損壞問(wèn)題，很多路段在建成通車(chē)后還未完成交工驗(yàn)收就開(kāi)始出現(xiàn)瀝青路面早期損壞，甚至有些路段未能進(jìn)行竣工驗(yàn)收就轉(zhuǎn)而投入病害整治［5］。我國(guó)西部山區(qū)瀝青路面病害多，急需高品質(zhì)的瀝青路面材料。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，長(zhǎng)大縱坡路段中，最為常見(jiàn)的瀝青路面破壞形式為車(chē)轍破壞，而且陡坡上坡位置中的車(chē)轍與下坡相比，要更加嚴(yán)重，超載車(chē)數(shù)量過(guò)多的方向，出現(xiàn)的車(chē)轍狀況較為嚴(yán)重［6］。很多高速公路的早期車(chē)轍破壞和水損壞(坑槽)情況普遍存在。車(chē)轍已成為瀝青路面的主要病害之一。車(chē)轍使路面變形，破壞路面的平整度，輪跡處瀝青面層減薄，削弱了面層及路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，易于誘發(fā)其他病害。在一些干道、轉(zhuǎn)彎車(chē)道、上下坡路段出現(xiàn)了推擠、擁包現(xiàn)象，長(zhǎng)大縱坡路段出現(xiàn)的車(chē)轍更嚴(yán)重，反復(fù)維修不能徹底處理［7］。需要對(duì)路面瀝青進(jìn)行改性，增強(qiáng)其抗車(chē)轍能力。還有個(gè)問(wèn)題是由于山區(qū)道路路面濕滑造成的車(chē)禍數(shù)量居高不下。這對(duì)路面材料的抗滑性能提出了更高的要求。放眼整個(gè)西部山區(qū)，瀝青路面的高溫穩(wěn)定性與低溫抗裂性不能兼顧，防滑性與防滲性不能兼顧的問(wèn)題普遍存在。

2廢膠粉改性瀝青技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

廢膠粉改性瀝青在中國(guó)并不是新鮮事物，我國(guó)自上世紀(jì)80年代開(kāi)始對(duì)橡膠粉改性瀝青進(jìn)行研究。1982－1986年，用廢膠粉改性瀝青修筑公路在江西省和四川省開(kāi)始，經(jīng)過(guò)十多年高負(fù)荷運(yùn)行的考驗(yàn)，對(duì)于減小光線(xiàn)的反射和路面裂縫及提高路面的熱穩(wěn)定性能等均有良好的效果［4］。1993年沈陽(yáng)市在交通量較大的繁華道路上用廢膠粉改性瀝青試鋪了1萬(wàn)平方米的路面，經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季和夏季的考驗(yàn)，效果良好。在冬季和夏季路面表層溫差有100℃以上的東北地區(qū)，廢舊橡膠粉改性瀝青有如此好的效果，那么可以在全國(guó)推廣應(yīng)用。從1994年起，我國(guó)先后在首都機(jī)場(chǎng)高速公路、廣佛高速公路、成渝高速公路和上海虹橋機(jī)場(chǎng)跑道等工程中應(yīng)用了引進(jìn)的廢膠粉改性瀝青專(zhuān)利技術(shù)，取得了較好的效果［4］。2009年建國(guó)60周年國(guó)慶大閱兵經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)安街人民大會(huì)堂北側(cè)5000平方米的道路面層采用廢胎橡膠粉改性瀝青混合料，順利接受千軍萬(wàn)馬和武器裝備車(chē)輛通過(guò)的考驗(yàn)，讓承載大型武器裝備的車(chē)輛穩(wěn)穩(wěn)地順利通過(guò)，并且更平坦。國(guó)內(nèi)廢膠粉改性瀝青技術(shù)，也從最初借鑒國(guó)外成果和引進(jìn)設(shè)備，到如今已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自主研發(fā)，不僅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先，而且瀝青性能也優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品。一些企業(yè)甚至已經(jīng)開(kāi)始向國(guó)外成套出口廢膠瀝青技術(shù)及設(shè)備。上海威宇公路技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的三級(jí)膠體磨一次剪切過(guò)程中通過(guò)三組轉(zhuǎn)、定子的同時(shí)剪切作用，使膠粉顆粒剪切得更細(xì)，生產(chǎn)的廢膠粉性能優(yōu)良，膠體磨如1圖所示。在西部山區(qū)道路推廣廢膠粉改性瀝青的技術(shù)已經(jīng)成熟。

3西部山區(qū)道路推廣廢膠粉改性瀝青技術(shù)的意義

3．1技術(shù)意義廢膠粉改性瀝青可以增強(qiáng)路面韌性。在瀝青中摻加橡膠粉，會(huì)提高瀝青粘度，加強(qiáng)瀝青與碎石的粘結(jié)力，增強(qiáng)瀝青抗變形能力;能明顯提高路面的抗車(chē)轍性能(普通瀝青混合料筑成的路面被碾軋3000次就能形成的凹槽，橡膠瀝青混合料路面可以經(jīng)受5000次)［8］。廢膠粉改性瀝青還能增加路面的抗老化防氧化和熱穩(wěn)定性能，能明顯減少路面開(kāi)裂，延長(zhǎng)了路面的使用壽命1－3倍［8］。廢膠粉改性瀝青提高行車(chē)的舒適性和安全性［8］。在瀝青中摻加橡膠粉，可緩和路面局部不平引起車(chē)輛的振動(dòng)，從而改善行車(chē)的舒適性和安全性［8］。俄羅斯有關(guān)交通部門(mén)采取在路面加入廢輪胎膠粒，可防因路面結(jié)冰造成車(chē)輪打滑，降低交通事故概率［9］。廢膠粉改性瀝青改善輪胎與地面的附著性能，縮短制動(dòng)距離，提高了安全系數(shù)，并具有更好的防水性能。廢膠粉改性瀝青路面性能比普通瀝青路面提高許多。用廢膠粉改性瀝青鋪設(shè)的公路，與普通路面相比，降低噪音50%－70%，提高路面的耐熱、耐寒性(80℃高溫不軟，－35℃低溫不裂)，特別適用于建造西部山區(qū)道路。

3．2經(jīng)濟(jì)意義從經(jīng)濟(jì)角度看，推廣廢膠粉改性瀝青是可行的。由于廢膠粉改性瀝青優(yōu)異的工程性質(zhì)，用其鋪筑的路面厚度可較普通瀝青混凝土路面大大減小。廢膠粉改性瀝青(ARHMA)和普通熱拌瀝青混凝土(HMA)的比較如表1所示。由上表可得出結(jié)論:盡管每噸瀝青混合料的單價(jià)，廢膠粉改性瀝青混凝土高于普通瀝青混凝土，但由于廢膠粉改性瀝青混凝土每公里用量可以減少2/3以上，因此廢膠粉改性瀝青混凝土每公里的建設(shè)成本低于普通瀝青混凝土。再加上廢膠粉改性瀝青混凝土的耐久性大大好于普通瀝青混凝土，因此從全壽命成本角度看使用期每年的成本，廢膠粉改性瀝青經(jīng)濟(jì)性更是大大好于普通瀝青。目前使用的進(jìn)口每噸SBS改性瀝青需2萬(wàn)多元，而廢輪胎生產(chǎn)的膠粉SBS在3000元以?xún)?nèi)［8］。總體上說(shuō)，膠粉改性瀝青在成本上比SBS改性瀝青要低20%左右，膠粉改性瀝青所鋪設(shè)的路面比SBS改性瀝青要薄，后期維修費(fèi)用低，路面壽命長(zhǎng)，因此在成本上比SBS更具競(jìng)爭(zhēng)力［8］。廢膠粉改性瀝青具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益。

3．3社會(huì)意義我國(guó)每年產(chǎn)生大量廢輪胎急需回收利用。大規(guī)模的廢舊輪胎帶來(lái)巨大的環(huán)保問(wèn)題。廢舊輪胎的大量堆積惡化環(huán)境、破壞植被，而且經(jīng)過(guò)日曬雨淋，極易滋生蚊蠅，傳播疾病，影響人類(lèi)健康。此外還容易自燃、引發(fā)火災(zāi)，且燃燒時(shí)釋放大量的苯、丁二烯、一氧化碳等有毒氣體和碳粉塵，并且向地表徑流系統(tǒng)排放了大量的油類(lèi)物質(zhì)［4］。掩埋處理費(fèi)用昂貴，占用大量土地，造成土地資源和成本浪費(fèi)。因此處理好廢舊輪胎，減少環(huán)境污染，充分利用再生資源，已成為亟待解決的問(wèn)題［4］。掩埋和焚燒方式處理廢輪胎方式與采用廢舊橡膠改性瀝青方式的比較如表2所示。利用廢舊輪胎橡膠粉末改性瀝青符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的現(xiàn)實(shí)需要。廢膠粉改性瀝青路面使數(shù)以萬(wàn)計(jì)的廢輪胎得以再生利用，減少了環(huán)境污染，節(jié)約了寶貴的資源，在可持續(xù)發(fā)展方面的社會(huì)效益顯而易見(jiàn)。每公里橡膠瀝青道路可以消耗4000條輪胎，保守估計(jì)假如我國(guó)每年有1%的公路鋪筑橡膠瀝青罩面就可以完全消耗目前每年產(chǎn)生的1億條廢舊輪胎［4］。從技術(shù)角度和經(jīng)濟(jì)角度，西部山區(qū)道路推廣廢膠粉改性瀝青都是可行的。

4推廣前景展望

廢膠粉改性瀝青既提高了瀝青路面的路用性能，又解決了廢輪胎處理環(huán)保上的難題，進(jìn)而節(jié)約了瀝青，降低了道路建設(shè)的成本。因此是一項(xiàng)既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的“多贏”的項(xiàng)目。廢膠粉改性瀝青路面可以克服傳統(tǒng)瀝青路面夏天高溫泛油、鼓包，冬天天氣寒冷開(kāi)裂的缺陷，耐熱、耐寒。同時(shí)增強(qiáng)抗車(chē)轍能力和防滑性，提高安全系數(shù)，特別適用于西部的山區(qū)公路。從交通環(huán)境看，適用于各種交通量下的瀝青路面上面層及中面層，并且可以以較薄的厚度獲得較長(zhǎng)的使用壽命。適合我國(guó)西部山區(qū)的氣候條件和經(jīng)濟(jì)條件。目前廢膠粉改性瀝青推廣應(yīng)用于西部山區(qū)道路的各方面條件已經(jīng)成熟，同時(shí)又有巨大的市場(chǎng)需求，推廣膠粉改性瀝青的前景良好。

作者：李良 于文慧 王文奇 王澤 熊朕 單位：四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院 西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院 西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院 西華大學(xué)西華學(xué)院