温拌胶粉改性沥青的开发与应用研究

温拌胶粉改性沥青的开发与应用研究
粉改性沥青的特点(回收、环保、循环利用)
随着全球经济的迅速发展，作为“黑色污染”废橡胶轮胎已成为世界各国的公害。

据统计，目前全世界每年产生15亿条报废轮胎，其中北美大约4亿条，西欧近2亿条，日本约1亿条。

充分利用废旧轮胎资源，提高废旧轮胎的循环利用率，改变目前的状况，以节约资源，减少“黑色污染”为当务之急。

废旧轮胎橡胶粉用于改性沥青可以改善沥青路面使用品质、延长使用寿命、降低工程造价。

高性能、低成本的橡胶沥青路面材料如果能大量运用于道路工程中，将形成环境保护、废物利用、延长道路寿命、降低路面工程造价的多赢局面，具有极大的现实意义。

但是，胶粉改性沥青的黏度大，为了实现混合料有效的拌和、摊铺和压实，通常操作温度比SBS改性沥青至少提高10摄氏度，出料温度普遍在180摄氏度以上。

在此出料温度条件下，沥青老化较为严重，施工过程排放大量烟雾。

温拌沥青技术的国内外发展概况
温拌沥青技术是沥青路面工程中一项具有革新性质或里程碑意义的创新。

最初，温拌沥青技术研发目的是为了解决低温季节热拌沥青混合料压实问题，随之节能、减撕到重视。

当前，普遍认可的温拌沥青定义是指采取技术措施降低沥青混合料施工温度约30摄氏度，并具有与热拌沥青混合料基本相同的路用性能。

因此，温拌沥青混合料制备技术的关键是在相对较低的温度下沥青混合料具有良好的和易性。

温拌技术主要分为三种技术路线：沥青降黏剂，沥青发泡技术以及表面活性剂技术。

目前，国内外应用较多是表面活性剂技术，其技
术特点是少量的表面活性剂、水与热沥青在拌和过程中共同作用，借助拌和的强大分散能力实现彼此交织。

表面活性剂富集于残留微量水和沥青的界面，三者共同作用，暂时在胶结料内部形成较为稳定的结构性水膜。

由于水膜润滑作用不受温度影响，温度下降时，水膜润滑作用能够很大程度上抵消沥青黏度增大的作用，使得混合料拌和和压实温度比热拌技术下降25~40摄氏度以上，从而实现温拌效果。

这种温拌技术历经乳化沥青添加模式、浓缩液直投添加模式发展阶段发展，已经进入3G时代，即将表面活性类温拌剂直接添加至沥青中，搅拌一定时间形成均勻相，成为成品温拌沥青。

本项目是开发成品温拌胶粉改性沥青及其路面性能的研究。

温拌胶粉改性沥青的性能指标
试验材料
试验材料包括以下几种：
a）基质沥青：70号A级道路石油沥青；
b）废胶粉：市售，粒径为60目；
c）温拌剂：中国石化炼油销售有限公司；
d）集料：上海市金山区石灰岩。

温拌胶粉改性沥青制备
胶粉改性沥青制备采用湿法工艺，将基质沥青加热到185~195摄氏度，加入60目橡胶粉，采用高速剪切机进行剪切，速度为3000~5000r/min，反应时间为30~90min，反应结束后，添加适量温拌剂进行搅拌，搅拌时间15~30min，搅拌温度180~190摄氏度。

温拌胶粉改性沥青技术指标
按照3.2制备工艺，采用70号A级道路沥青，加入20%的废旧橡胶粉，制备胶粉改性沥青，然后加入0.5%~1.0%温拌剂制得温拌胶粉改性沥青。

结果与讨论
a）可知，70号沥青经废旧橡胶粉改性后，沥青胶结料的软化点明显升高，低温延度得到明显改善，旋转黏度明显增大；胶粉改性沥青中添加温拌剂后，沥青胶结料的指标基本不变，保持原有胶结料的性能。

b）可知，70号沥青的SHRP等级为PG64-22，胶粉改性沥青和温拌胶粉改性沥青的SHRP等级均达到PG76-28，高低温性能均得到明显改善，且添加温拌剂未改变胶粉改性沥青的SHRP等级。

温拌胶粉改性沥青的应用性能
温拌胶粉改性沥青混合料性能试验
试验集料取自上海市金山区石灰岩，胶粉改性沥青和温拌胶粉改性沥青技术指标符合要求。

本研究采用的级配范围为美国加利福尼业橡胶沥青混合料级配，根据胶粉改性沥青的黏温曲线确定胶粉改性沥青的拌和工艺，温拌胶粉改性沥青的拌和温度和压实温度均降低25摄氏度。

采用马歇尔设计方法确定最佳油石比为5.6%。

高温性能
可知，温拌胶粉改性沥青与胶粉改性沥青混合料的高温性能相当，温拌胶粉改性沥青混合料高温性能略差，均满足规范要求。

水稳定性
可知，温拌胶粉改性沥青与胶粉改性沥青混合料的浸水马歇尔残留强度比相近，而温拌胶粉改性混合料的冻融劈裂略差于胶粉改性沥青混合料，分析原因可能是温拌剂对胶粉改性沥青混合料的冻融劈裂强度有一定程度的影响。

低温抗裂性
可知，温拌胶粉改性沥青的低温抗裂性能略差于胶粉改性沥青，但均满足规范要求。

温拌胶粉改性沥青混合料的施工
混合料的生产
混合料生产时采用成品温摔胶粉改性沥青，其生产过程与常规沥青完全一致，拌和楼等设备不需要任何改造。

摊铺与碾压
现场摊铺时摊铺机为整幅作业。

现场温拌胶粉改性沥青混合料的摊铺温度约165摄氏度。

摊铺机摊铺及碾压速度控制为1.0m/min。

碾压采用钢轮与胶轮压路机两遍碾压。

试验路质量检测
试验路选在湖北省恩施州209国道，对试验路在施工过程及完成后进行了检测，检测指标包括现场压实度、渗水系数、摩擦系数、纹
理构造深度、动稳定度等。

检测结果表明，温拌胶粉改性沥青混合料的性能均满足技术要求，而且混合料的试验温度与热拌混合料相比降低了近30摄氏度不仅有利于环保，更有利于施工。

结论
a）表面活性剂类温拌剂添加至胶粉改性沥青中，不改变胶粉改性沥青的技术指标，成品温拌胶粉改性沥青的SHRP等级达到PG76-28，具有优异的高低温性能。

b）与常规胶粉改性沥青相比，温拌胶粉改性沥青使得摊铺和碾压温度降低25~30摄氏度，且温拌胶粉改性沥青混合料具有良好的路用性能，其动稳定度、破坏弯拉应变、冻融劈裂强度比均满足施工技术规范要求。

c）温拌胶粉改性沥青混合料具有良好的高温性能和低温性能，并且可以废物利用，主要烟气污染物排放下降60%~90%，减少有毒气体的排放，有利于施工人员的职业安全，利于环境保护。