摘要：橡胶是一种弹性模量很低，粘弹性很高的高分子材料，将废旧橡胶用于道路行业中已成为一种很普遍的应用形式。干法橡胶颗粒混合料面层在满足基本路用性能的前提下，具有良好的抗滑性能和抗车辙性能。同时，混合料的低温抗裂性和耐久性也不同程度得到提高。
关键词：干法橡胶颗粒；抗滑；抗车辙；抗裂性；耐久性
1.引言
随着汽车工业的高速发展，全世界每年大约产生15亿条废旧轮胎，其中美国每年产生约3亿条废旧轮胎，欧盟每年产生约2.6亿条废弃轮胎。我国每年产生废旧橡胶约64多万吨，其中50%以上为废旧轮胎。废旧橡胶具有较好的耐化学、生物和物理特性，因此废旧橡胶的处理是非常困难的。
橡胶是一种弹性模量很低，粘弹性很高的高分子材料。当前有效利用废旧橡胶的方法之一是将其用于道路工程和各种建筑材料中，应用之后再隔热、降噪、防滑、除冰雪等方面都表现出了良好的效果。将废旧橡胶用于道路行业中已成为一种很普遍的应用形式。
2.橡胶颗粒沥青混合料的基本特征
目前，主要有两大类废旧橡胶沥青混合料工艺得到了应用并且还在研究开发中，分别为“干法”和“湿法”。其中干法是将不同粒径的橡胶颗粒事先加入到混合料中，使其作为混合料的一部分细集料骨料并且先于石料发生反应，再充分反应之后再喷入沥青，制成橡胶沥青混合料。而湿法改性沥青混合料则是在骨料拌合之前，将橡胶颗粒和高温的沥青进行长时间的高温强制搅拌[1]。
由于橡胶颗粒具有高弹特性，因此橡胶颗粒沥青混合料面层在满足基本路用性能的前提下，具有良好的抗滑性能和抗车辙性能。同时，混合料的低温抗裂性和耐久性也不同程度得到提高。
2.1 我国干法橡胶颗粒改性沥青混合料研究进程
在我国干法橡胶颗粒改性沥青混合料的研究方面，可分为如下两个阶段：
(1)2003年—2006年：这一阶段的主要特征是，研究方法和混合料配合比主要引进国外的相关研究成果，其中橡胶颗粒粒径范围处于4.75mm-9.5mm，铺筑的试验路早期脱粒、剥落严重，没有形成符合我国公路建设标准和水平的研究成果。分析其原因主要有如下3点：
1)我国相关橡胶生产企业工艺水平偏低，橡胶颗粒技术指标变异性大。设计中对橡胶颗粒硬度等指标未提出明确标准。
2)混合料设计理念出现偏差，橡胶颗粒粒径过大。
3)由于经济性和生产工艺的限制，我国无法实现国外对橡胶颗粒的预处理和增加添加剂改善橡胶颗粒与沥青的粘结性等设计、施工手段，因此耐久性较差。
(2)2009年—现在：在总结第一阶段经验教训的基础上，基于干法橡胶颗粒沥青混合料优良的路用性能、良好的经济性和改善环保方面的意义，我国科研人员开始了新一阶段的更深入的研究。特点表现在：
1)转变设计理念，将橡胶颗粒的粒径减小，并针对不同粒径，提出不同的级配类型。
2)提出二次成型等施工工艺，逐步形成规范的拌合、运输、摊铺、碾压工艺，大大提高了混合料的均匀性、压实性能和耐久性。
3)结合我国特点，逐步研究和开发价格低廉的添加剂，如消石灰、铝酸酯等，在提高各项性能指标的基础上，保持良好的经济性。
4)提供了成功的试验路成果，经过3-5年不等的跟踪监测，表明该方法具有SMA路面的大部分特征，抗滑性和抗车辙性能远远好于普通沥青混凝土路面，早期掉粒、剥落现象基本得到改善。
2.2路用性能优势
干法橡胶颗粒改性沥青混合料的路用性能体现如下特点：
(1)优秀的抗滑性能
通过对使用干法橡胶颗粒改性沥青混合料的试验路进行相关测试，间断级配橡胶颗粒混合料路面结构深度可达到0.8-0.9mm以上，远大于普通沥青路面，达到SMA路面的指标标准；摩擦系数大于普通路面，且随着时间的推移，二者差值增大；具有突出的抗滑性。
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(2)良好的高温稳定性
根据以往室内试验结果的统计，橡胶颗粒改性沥青混合料具有良好的高温稳定性，在不加添加剂、不做预处理的情况下动稳定度值处于2000~3000次/mm之间，且随着橡胶颗粒粒径和掺量的增加有所提高，达到规范规定的SMA改性沥青混合料的指标标准( 3000次/mm)。掺入添加剂后，该项指标可达到5000次/mm以上。
(3)低温抗裂性能
与同级配的普通沥青混合料相比，掺加橡胶颗粒后沥青混合料的抗弯拉强度和破坏劲度模量降低，破坏完拉应变升高，低温抗裂性能得以提高。最大破坏完拉应变介于2300-3500 之间，在冬寒地区达到或高于普通沥青混合料(2300)和改性沥青混合料( 2800 )。
(4)水稳定性
干法橡胶颗粒改性沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度可达到80%以上，满足规范要求，但小于普通沥青混合料；冻融劈裂强度比连续级配介于75%-80%之间，间断级配可达到85%以上，满足规范要求。水稳定性是干法橡胶颗粒改性沥青混合料设计中应充分考虑的因素。
(5)耐久性
根据河北省交通规划设计院的研究成果，橡胶颗粒掺量为2.5%的沥青混合料经过3次冻融循环，劈裂抗拉强度比为82.5%；养生循环3次，肯塔堡飞散损失率为10%；经过短期老化上述两个指标分别为100%、4%；长期老化后，为63%和5.8%。可见，该混合料的耐久性能良好。
综上，干法橡胶颗粒沥青混合料具有突出的抗滑性能和抗车辙性能，同时低温抗裂性和耐久性也较普通沥青混合料得到大幅度提高，该混合料多项指标达到改性沥青混合料和SMA改性沥青混合料的标准，且施工工艺简单，造价低，并能有效的利用废橡胶资源，是一项具有良好推广应用前景的新技术。
因此，干法橡胶颗粒沥青混合料具有良好的经济性，在应用推广方面具有优势。
2.3施工工艺特点
(1)干法工艺可充分利用现有拌合设备，不需要特殊的设备或对设备进行较大的改装。
(2)碾压方面，不需要特殊的碾压设备和工艺，与普通沥青混合料相比不同的仅仅是在适宜的温度下，进行二次碾压。
3.效益分析
废橡胶用于改性沥青、沥青混合料时，不但工艺简单成本低，而且可改善沥青路面质量，其研究和应用具有深远的环保效益、经济效益和社会效益[2]。
3.1社会效益
干法橡胶改性沥青混合料路面的应用，将大大提高道路结冰的破碎率，提高车轮和路面的摩擦系数，改善沥青混合料路面的高温稳定性和低温抗裂性，提高行车安全性和驾驶的舒适性，大大改善我国北部地区冰雪路面行车难、事故率高的现状，提高道路的使用性能。
橡胶具有天然亲和性，橡胶颗粒沥青混合料路面的推广应用不仅可以改善道路使用性能，而且能够消耗大量的废旧橡胶轮胎，为解决废旧轮胎的回收再利用寻找一个新的方法。
3.2经济效益
干法橡胶颗粒沥青混合料与普通沥青混合料相比虽成本略有增加，但在动稳定度、低温性能、低温抗裂性上都有大大的提高；与不加橡胶颗粒的SBS改性沥青混合料相比每吨成本上有较大的节约；干法橡胶颗粒混合料大部分性能达到或接近湿法橡胶沥青混合料的性能指标，高温稳定性低于湿法，其他性能指标相近或好于湿法，经济性每吨混合料能节约30-110元。
3.3环境效益
干法中橡胶以颗粒的形式与沥青混合，与橡胶粉相比减小了接触面积，且喷入沥青后拌合时间较短，不需要闷料过程，因此施工中对环境的影响较小，不会出现湿法的浓烟和恶臭现象。此外，与湿法相比干法橡胶颗粒改性沥青混合料将橡胶颗粒代替部分集料，颗粒粗、掺量大，能消耗更多的废旧橡胶，环保效益突出。
4.结语
废轮胎橡胶颗粒干法改性混合料中，起橡胶集料作用较大的橡胶颗粒可改善混合料的性能。暴漏在路表的橡胶颗粒可以间接的改善抗滑性。与湿法工艺相比，干法改性沥青混合料具有很好的路用性能。因此，干法橡胶颗粒改性沥青混合料更值得深入研究。
参考文献
[1] 徐岩，等.干法橡胶颗粒沥青混合料国内外发展现状[J].北方交通，2015.
[2] 曹卫东，等.废旧轮胎在道路工程中的应用综述[J].公路工程与运输，2005.
作者简介
赵天野(1989年)，男(汉族)，籍贯：黑龙江省绥化市，学位：硕士，职位：科员，职称：助理工程师，研究方向：桥梁与隧道工程。
论文作者:赵天野
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/11
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