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                  橡膠瀝青在道路工程中的應用綜述

                  2022-01-25瀏覽量:131


                  摘  要


                  橡膠瀝青由于其優異的環保性能,降噪效果和路面性能而廣泛應用于美國、南非等國家。中國的一些省市也對橡膠瀝青的路用性能進行了大量的研究,同時進行了試驗路的鋪筑。國內外的工程實踐表明:廢舊輪胎橡膠粉對基質瀝青的改性有顯著影響。鑒于環保穩定型橡膠瀝青有著優越的路面使用性能和存儲穩定性,對促進橡膠瀝青在瀝青路面中的應用起到了積極的作用。

                  輪胎是一種難以降解的聚合物材料,若采用露天堆放,必然會污染土壤,影響植被生長,同時夏季易產生蚊蟲病害及火災隱患。若采用燃燒處理,必將產生大量廢氣污染,降低附近空氣質量,影響人民生活水平的同時造成大量資源浪費。


                  隨著中國汽車社會的到來,截至2010年底,中國舊輪胎數量已突破2.2億條,并以每年13%的速度增加。從2001年9月開始,國家領導人就廢舊輪胎的回收做出了八次重要指示,并頒布《廢輪胎回收管理條例》。


                  發達國家生產的橡膠粉用于改性瀝青已經有多年歷史。美國使用橡膠改性瀝青鋪設瀝青路面已近30年。繼美國之后,英國,法國,加拿大,德國和韓國也相繼頒布立法,開始大面積鋪設橡膠改性瀝青路面。


                  隨著我國基建的不斷擴張,可用資源逐漸減少,環保壓力逐年增大,廢舊資源的合理再利用成為了當今工程建設中的主流方向之一。橡膠瀝青的出現,將廢舊輪胎變廢為寶,減小了環保壓力,同時提高了路用性能。采用特殊工藝制成的環保穩定型橡膠瀝青,優化了橡膠瀝青在瀝青路面施工過程中應用的缺點,具有更高的推廣價值。


                  2002年,交通部將橡膠粉改性瀝青的研發任務列入了西部交通建設科技項目,先后在河北,廣東,山東,四川,貴州等地進行了幾十條試驗路的施工。天津市公路局于2003年開始在城市道路建設上使用橡膠粉改性瀝青,其在1998年鋪筑的寧漢大橋試驗路至今狀況良好。2007年06月,交通部將“廢舊橡膠粉筑路應用技術”作為六大重點研究和推廣應用之一,計劃實施60km示范工程,編制橡膠瀝青路面設計、施工技術指南,舉辦技術交流會,制作技術宣傳片,以促進材料節約、環保、循環利用的有效推廣和應用,并取得示范效果。2009年底,滬蓉高速公路采用的橡膠粉改性瀝青路面被交通部評選為資源節約型和環境友好型示范項目,總應用里程為22km。忻阜高速公路于2010年9月30日開通,作為交通運輸部的橡膠瀝青科技示范項目之一,全段廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青應用達80多km,共使用約60萬條廢舊輪胎,示范工程實施效果顯著。

                  2014年12月份經過拓寬改造的京港澳高速河北段實現通車,該項目作為交通運輸部綠色科技示范工程,在建設過程中全線采用橡膠改性瀝青技術,共計使用橡膠改性瀝青11萬t,利用廢舊輪胎336萬條,該項目采用橡膠改性瀝青技術施工規模全國第一。

                  2016年10月27日,鶴大高速全線建成通車。鶴大高速公路(吉林段)被交通部列為“長白山區鶴大高速公路資源節約循環利用科技示范工程”及“綠色循環低碳主題項目”,是集循環利用、抗凍耐久、低碳節能、生態環保于一體的“雙示范”工程,在該工程項目中,橡膠改性瀝青也作為“雙示范”工程的重要支撐部分。

                  由此可見在交通運輸部的綠色科技示范工程項目中推廣應用橡膠改性瀝青更能突出其“綠色”和“科技”兩大主題,具有十分重要的意義。

                  橡膠瀝青發展歷程

                  縱觀橡膠瀝青在路面工程中的應用發展歷程,根據不同時期其應用方式方法的不同可以將整個發展過程分為4個階段:

                  第一階段:干法,將橡膠粉與骨料拌和,然后加入瀝青,生產橡膠改性瀝青混合料。

                  第二階段:現場濕法,瀝青+橡膠粉+橡膠油混合,在溫度180℃~200℃的罐中攪拌約40~60min,然后與骨料拌和,生產橡膠改性瀝青混合料。


                  第三階段:工廠化穩定型橡膠瀝青,瀝青+膠粉,在規定溫度和時間內攪拌,達到產品標準時進入產品罐,熱儲存不分層,性質不衰減,可用于多種混合料結構。


                  第四階段:膠粉環?;幚砗笈c瀝青混合,在規定溫度和時間內攪拌,達到產品標準時進入產品罐,封罐取樣檢驗,合格后出廠。適用于所有類型的混合料,使用方法、環境近似于SBS改性瀝青。


                  橡膠瀝青的制備工藝與原理


                  橡膠瀝青的制備分為干法和濕法兩種。干法是先將骨料與橡膠粉進行拌和,再加入瀝青進行濕拌。在該方法中,橡膠粉末和瀝青的接觸面積和有效反應時間不足,并且根本不能通過吸附輕組分來改善基質瀝青的性能。因此,干法實際上改善了瀝青混合物的性能,并不能算作真正意義上的改性瀝青。


                  濕法生產橡膠瀝青的工藝是先將基質瀝青加熱到一定溫度,然后加入橡膠粉攪拌至完全溶脹,通過高速攪拌,剪切或研磨等手段實現均勻分散。目前,諸如SBS和SIS的熱塑性橡膠,以及諸如EVA和PE的熱塑性樹脂改性劑與瀝青的相容性差,使用簡單的機械攪拌必然需要很長時間,且效果并不好。此類改性劑必須要使用膠體磨或者專用的剪切設備,才能使得改性劑充分分散在基質瀝青中。


                  在橡膠瀝青的制備過程中,橡膠粉與基質瀝青的完全混溶是保證改性瀝青性能的基本前提。在充分混合的基礎上,橡膠粉末吸附瀝青中的芳香族組分和飽和分等輕組分并充分膨脹。溶脹后的橡膠粉末顆粒的體積變大,并且橡膠粉末顆粒彼此接觸的機會增大,逐漸形成連續相的半固態。同時,結構緊湊的廢橡膠粉末吸收了輕組分的吸收,呈現出松散和絮凝的結構形式。這種結構形式的橡膠顆粒均勻分散在瀝青中,從而形成穩定的懸浮液。溶脹的橡膠粉末與瀝青中的瀝青質、輕質組分和膠質形成新的結構體系。也就是說,廢橡膠粉需要在瀝青中充分溶脹,以對瀝青起到改性和結構強化的作用,該過程一般需要30~40min;同時,廢橡膠粉末在膨脹時連續經歷脫硫反應。


                  橡膠瀝青技術特點


                  橡膠瀝青在瀝青路面施工應用中的優勢:符合國家提倡的循環經濟、節能減排政策;減少固體廢物的環境污染;資源優化利用,節約了高分子材料;釋放輪胎中的功能性組分


                  ,提升了改性瀝青的路面使用性能。


                  傳統型橡膠瀝青


                  目前,傳統的橡膠瀝青在使用過程中存在以下缺點:


                  (1)高溫下易降解,不可長期儲存?,F場生產的橡膠瀝青使用有時限限制,否則性能會大大降低。


                  (2)施工環境差。橡膠瀝青的制造過程大多是現場生產,必須在施工現場增加足夠的工作面,以完成橡膠瀝青的生產。如果項目工程量不大,必然是一個很大的浪費,這也是橡膠瀝青推廣的障礙。


                  (3)施工和易性差。由于橡膠改性瀝青的粘度太大,因此施工和易性偏差。

                  環保穩定型橡膠瀝青

                  環保穩定型的橡膠瀝青改性劑是一種新型復合材料,它基于適當品級的工業和回收高分子作為主輔材,采用自主研發的橡膠分子鏈整理,精確的分子量控制和穩定的復合反應技術,其主要作用機理是脫硫降低了橡膠粉的分子量。因此,它可以更徹底地與基質瀝青融合,但由于脫硫完全性和其他助劑添加量的不同,致使分子量不同,因而性能也不一致。這種改性劑制備的改性瀝青不易產生離析,其性能接近于SBS改性瀝青的性能。把其運用到路面工程,可以改變橡膠粉與基質瀝青相容性差,易產生離析的特性。穩定的橡膠改性瀝青繼承了橡膠瀝青的優越特性,大大提高了施工的和易性和路用性能,大大提升了儲存穩定性。



                  環保橡膠瀝青的技術特點


                  (1)廢膠粉經環?;幚?,用于工廠化生產或現場濕法生產時,均可得到環保穩定型橡膠瀝青。


                  (2)環保處理后的膠粉與瀝青的相容性好,生產效率大幅度提高,易于滿足不同規模拌合站的需求。


                  (3)環保處理后的膠粉與瀝青混合生產改性瀝青時,操作條件緩和,易于實現產品的精準控制。


                  (4)環保處理后的膠粉與其他高分子材料復合,可以滿足不同功能瀝青混合料力學特性要求。

                  結 語

                  新一代環保穩定型橡膠改性瀝青可實現工廠化生產且存儲性能穩定,能夠滿足不同路面結構、不同環境和荷載條件的需要,且具有良好的施工和易性。該產品在江蘇、貴州、上海等省市高速公路、干線公路、橋面鋪裝等工程成功應用,經過多年跟蹤調查,路用效果良好。

                  環保穩定型橡膠改性瀝青的研制成功,對推動橡膠改性瀝青在工程建設中的大規模應用具有重大意義。



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