橡膠化瀝青

“橡膠化瀝青”一般理解即為添加了橡膠的瀝青。

（1）“干法”

“干法”（應用）橡膠化瀝青是先將橡膠粉與集料混合，然後再加入瀝青進行拌和，該方法是將橡膠粉可看作是集料的一部分，但一般橡膠粉的摻量都不能太高。該用法較少。

（2）“濕法”

“濕法”是先將一定量的橡膠粉與瀝青進行混合，在高溫下進行反應而形成的具有一定性質的混合物，是目前應用得最為廣泛的橡膠化瀝青生產方法。

（3）“瀝青庫混合法”

“瀝青庫混合法”是指廢膠粉在煉油廠或瀝青庫與熱瀝青進行混融，然後配送到瀝青混凝土攪拌站或施工現場。“瀝青庫混合法”其實也可作為“濕法”生產的一種，但其廢橡膠粉用量一般都不超過10%，橡膠粉用量較低，與橡膠化瀝青（“濕法”生產）相比粘度較低，拌和的混合料達不到橡膠化瀝青混合料相同的性能。

目前，國外“橡膠化瀝青”的概念越來越傾向於專指“濕法”生產的橡膠化瀝青，對此，本詞條介紹的橡膠化瀝青也僅僅指的是“濕法”生產的橡膠化瀝青。

橡膠化瀝青是採用18%~22%廢膠粉、瀝青和添加劑組成的混合物，在與集料混合之前先在高溫下進行反應。橡膠化瀝青採用的膠粉多為80目，膠粉中需含有25±2%富含天然橡膠的成分，該成分可直接從廢橡膠輪胎中得到。橡膠化瀝青採用的膠粉一般有兩種，一種是只採用廢棄輪胎橡膠，另一種是不僅採用廢棄的輪胎橡膠，而且摻加了天然橡膠。橡膠化瀝青在生產時，為增強橡膠粉與基質瀝青的相容性，一般可根據需要添加外加劑，常用的外加劑一般為填充油，用量一般為瀝青用量的2.5~6.0%。

橡膠化瀝青最先產生於上世紀的英國，最開始應用於接縫填縫料、補丁和薄膜，此時的橡膠化瀝青材料只是簡單的在普通瀝青中加入橡膠粉進行改性，使用面也不是很廣。橡膠化瀝青的產生和發展經過了各國許多單位和人員的共同努力，其過程錯綜複雜，也無從考究。本詞條也只能簡單的從介紹美國加州在橡膠化瀝青的發展中所作的貢獻來探究橡膠化瀝青大致的發展情況。

19世紀50年代初期，公路局的劉易斯和伯恩在加州第一次較為系統地開展了“各種橡膠對石油瀝青的性質影響”的研究工作。他們使用了14種橡膠粉和三種石油瀝青最為研究對象，而橡膠粉的研究範圍包括硫化和未硫化的橡膠材料，包括廢輪胎的胎面、丁苯橡膠、天然橡膠、聚丁二烯和回收的橡膠，既用了干法也用了濕法。此後有關橡膠化瀝青的研究工作不斷開展，成果也不斷湧現。1960年3月，瀝青協會就在芝加哥舉辦了首屆橡膠化瀝青研討會。

加州在1975年開展了橡膠化瀝青碎石封層的研究工作，並逐漸推廣使用，後來又逐漸推廣使用了橡膠化瀝青混凝土。1978年建成了第一條幹法施工的橡膠處理瀝青混凝土路面，它是先在集料中添加1%的廢橡膠，再與瀝青進行拌和。而加州第一條濕法施工的橡膠化瀝青混凝土路面完成於1980年的斯托貝城和湯尼薩米城，它主要用於道路的緊急維修。路面維修時採用了路面加筋網和60mm的密級配瀝青混凝土以恢復結構的承載能力，其上再鋪築30mm的橡膠化瀝青混凝土磨耗層。實踐證明，橡膠化瀝青混凝土具有很好的耐磨耗性和抗裂性能。

1992年3月加州運輸部在眾多研究和項目實施的基礎上發布了“橡膠化瀝青斷級配混合料設計指南”，該指南介紹了斷級配橡膠化瀝青混合料相對於瀝青混凝土在延緩結構裂縫和反射裂縫方面的等價關係，包括設置和不設置SAMI層的結構。而1993以後隨著橡膠化瀝青技術專利的失效，橡膠化瀝青開始了更為全面高速的發展。1987以後，加州每年都有1-2個橡膠化瀝青混凝土的項目開展，既有橡膠化瀝青密級配也有開級配混合料。而到2001年，橡膠化瀝青的項目已經遍布加州，而且使用效果良好。

與國外相比，我國橡膠化瀝青的研究起步較晚。80年代初，由於國產多蠟瀝青的性能不良，瀝青改性劑又匱乏，同濟大學率先與幾個省市合作開展了廢橡膠粉改性瀝青的研究工作。他們對橡膠化瀝青濕法的生產工藝、橡膠粉與瀝青共融反應的變化規律、橡膠化瀝青的路用性能及其在熱拌瀝青混合料中的應用進行了系統的試驗研究。分析驗證了磨細橡膠粉改性瀝青的主要特徵和路用價值，並通過生產工藝的改善，促進了這種改性瀝青混凝土在路面工程中的應用。並分別於1980年和1981年在江西省的鉛山縣和貴溪縣鋪築了橡膠化瀝青試驗路400km，杭州也鋪築了近23萬m的橡膠化瀝青路面。目前，同濟大學仍在進行橡膠化瀝青及其混合料的研究工作。

2001年，交通部公路科研所首次在鋼橋橋面鋪裝中使用干法工藝加入了30%（相對於瀝青用量）的橡膠粉，該橋面經受了兩個夏季的重交通考驗，基本保持完好。2001~2003年，交通部公路科學研究所與同濟大學、山東省交通科學研究所等單位合作承擔了西部交通建設科技項目“廢舊橡膠粉用於築路的技術研究”。該課題全面地開展了橡膠粉瀝青混合料的室內試驗研究，初步提出了橡膠粉改性瀝青的技術標準、橡膠粉瀝青混合料設計方法及技術標準。為我國橡膠化瀝青的應用做出了突出的貢獻。

國內其他的科研單位、企業如北京市政設計研究院、北京市路政局、天津市公路局、重慶交通科研設計院等對橡膠化瀝青的研究和應用都做出了很大的貢獻。但目前，國內有關橡膠化瀝青的研究工作以及發展仍需要進行大量的努力。

橡膠化瀝青應用的主要原因是它比普通瀝青對工程性質有明顯改善。橡膠化瀝青中因為摻加了膠粉，提高了膠結料的稠度、提高了路面使用溫度下的彈性、降低了路面的溫度敏感性、低溫性能不降低的情況下改善了抗變形能力和抗疲勞開裂的性能。橡膠化瀝青的優點主要有：

（1）有較高粘度，混合料油膜較厚而不易析漏或泛油；

（2）在高溫下有較大的彈性和彈性恢復性能；

（3）橡膠化瀝青的適用性廣，只要普通瀝青適用的地方，也能使用橡膠化瀝青。

橡膠化瀝青因為代替普通瀝青用於混合料中，其優點也與混合料的優點一起體現：

（1）提高路面耐久性能；

（2）由於膠結料含量高、彈性好，提高了路面對裂縫發生、疲勞裂縫、反射裂縫的抵抗能力；

（3）減輕了溫度敏感性；

（4）因為膠結料含量高、油膜厚以及輪胎中含有抗氧化劑，故提高了道路抗老化、抗氧化能力；

（5）提高了路面抗車轍、抗永久變形能力；

（6）由於道路的耐久性和性能得到提高，使得道路的養護費用顯著降低；

（7）使用輪胎廢料，既節約了能源，也有利於環境保護；

（8）橡膠中的炭黑能夠使路面黑色長期保存，與標線的對比度高，提高了道路的安全性；

（9）橡膠化瀝青用於瀝青混合料時，由於施工厚度薄，施工迅速，減少了施工時間；

（10）橡膠化瀝青用於碎石封層，由於瀝青膜更厚，碎石粘結更牢固，使用效果更好。

橡膠化瀝青雖然有很多優點，但並不能解決所有路面問題，橡膠化瀝青必須適當地選擇、設計、生產和施工，才能提高路面性能。橡膠化瀝青的缺點主要有：

（1）橡膠化瀝青不適用於小型工程施工。這主要是因為，橡膠化瀝青的生產以及生產設備的進出場費用較高，對於大型工程，這筆費用能夠被大生產量分攤，單位造價提高較少，路面效益較大。但是對於小型的工程，進出場費用還是一樣，單位造價提高會很多；

（2）施工難度較大。橡膠化瀝青及其混合料施工時，溫度要求更加嚴格。由於橡膠粉使膠結料在高溫下變粘稠以及混合料厚度較薄，橡膠化瀝青斷級配混合料和開級配混合料必須在高溫下碾壓，同時也由於斷級配混合料中集料較粗，石料之間直接接觸，以致更難以壓實。橡膠化瀝青如施工存在缺陷，施工后的路面極易產生鬆散、坑槽等病害；

（3）橡膠化瀝青施工時，氣味很大，施工人員等需要進行防護；

（4）由於橡膠化瀝青級配較粗、膠結料較稠，橡膠化瀝青混合料難以進行手工作業；

（5）橡膠化瀝青的使用時間的限制。如果橡膠化瀝青生產後超過48小時還未使用，有可能就不能使用了，因為膠粉溶解在瀝青的量太大，粘度可能不能滿足要求，需要再次另加入膠粉以滿足規範要求；

（6）使用條件的限制。在大氣溫度低於13℃或降雨時不能進行橡膠化瀝青及其混合料的施工。

橡膠化瀝青生產的關鍵因素是溫度的控制。用於噴灑和用於拌和的橡膠化瀝青的生產方法也不存在區別。生產前，基質瀝青需加熱到204℃~226℃的高溫（橡膠化瀝青是不能加熱的）。橡膠化瀝青膠結料必須在攪動狀態下反映至少45分鐘才能達到較為理想的反應效果，反應溫度應保持在規定的190℃~218℃。

橡膠化瀝青生產完成後，應將橡膠化瀝青保溫儲存，用於儲存橡膠化瀝青和基質瀝青的儲存罐須有加熱和保溫裝置，以使儲存罐能保持在規定的溫度，溫度範圍一般為190℃~226℃。

表：橡膠化瀝青生產中的溫度控制：

在每次橡膠化瀝青使用前，必須對橡膠化瀝青的質量進行檢驗，橡膠化瀝青的質量尤其是粘度必須符合下表的要求才能使用，否則應不予使用。

表：橡膠化瀝青的質量要求

橡膠化瀝青在45分鐘的反應之後，如果4小時內不適用，應停止加熱。保溫罐里的橡膠化瀝青的降溫速度是不一樣的，但是如果在使用前溫度低於190℃就需要再加熱。橡膠化瀝青冷卻后再加熱到190℃~218℃稱為一個加熱循環。橡膠化瀝青再加熱的循環次數不能超過兩次，但是橡膠化瀝青必須一直能夠滿足表4.2的要求，尤其是最低粘度要求。

橡膠化瀝青延遲時間過長，但只要橡膠化瀝青處於液態，橡膠和瀝青就會反應，在這個過程中橡膠就會降解（融化）。為了使粘度恢復到規定的水平，一般需要再添加膠粉（添加量一般不超過瀝青的10%），在190℃~218℃混合再反應至少45分鐘以生成滿足要求的橡膠化瀝青。

由於橡膠化瀝青具有粘度大，抗老化、抗氧化能力強，彈韌性好等優點，橡膠化瀝青最早的應用即作為裂縫的填充材料，至今也有廣泛的應用。有關橡膠化瀝青用於裂縫填充的問題，本詞條不作討論。

1、橡膠化瀝青碎石封層簡介

橡膠化瀝青碎石封層廣泛地應用於路面養護與重建工作中。橡膠化瀝青碎石封層的主要優點如下：

（1）防止水分浸入基層和路基，起到保護路基和基層的作用；

（2）減少原路面的氧化；

（3）將原有路面粘結在一起；

（4）減少反射裂縫；

（5）應力吸收。

2、橡膠化瀝青碎石封層材料選擇

橡膠化瀝青碎石封層所用的材料包括橡膠化瀝青和集料。橡膠化瀝青碎石封層所用的橡膠化瀝青膠結料與用於混合料的是相同的，具體可參見表4.2。但廢膠粉的用量一般建議增加1~2%。在進行集料的選擇時，需對以下主要因素進行考慮：

表面構造深度要求：一般粒徑13.2mm以上的集料將形成較粗的表面構造，9.5mm以下的集料形成較細的表面構造；

交通量：大交通量建議採用較細的碎石，小交通量可採用較粗的碎石；

表面均勻性：幾乎無細料時，可形成較為均勻的道路表面；

耐久性：石料應堅硬、耐磨；

對於橡膠化瀝青碎石封層，推薦石料最大粒徑為9~12mm，石料應潔凈、乾燥，不含有灰塵。在大部分情況下，碎石需要預加熱和預裹以增加碎石與瀝青的裹覆性。橡膠化瀝青碎石封層建議石料級配和石料性能要求參考下表。

表：橡膠化瀝青碎石封層碎石級配

表：橡膠化瀝青碎石封層石料技術要求

3、橡膠化瀝青碎石封層的施工

施工前的準備工作

施工前，應徹底清除原路面的泥土、雜物，且基面應粗糙、乾淨、乾燥。同時需用的設備進入待命狀態，包括橡膠化瀝青灑布車、碎石撒布機、膠輪壓路機等。

橡膠化瀝青灑布

(1)橡膠化瀝青建議灑布量為2～3kg/m，灑布宜均勻，噴灑最大偏差量不應超過規定灑布量的±0.20kg/m。預拌碎石應先採用油石比0.40～0.60%的普通瀝青預裹，並沒有粉塵；

(2)起步和終止位置應鋪工程紙，以準確進行橫向銜接，灑布車經過後應及時取走工程紙；

(3)縱向銜接應與已灑布部分重疊10cm左右；

(4)撒鋪碎石前禁止任何車輛、行人通過橡膠化瀝青層。

撒鋪碎石

噴灑橡膠化瀝青后，為確保碎石與瀝青粘結緊密，應趁熱立即滿鋪碎石（最好在3min內），碎石撒鋪量推薦採用15～22kg/m，根據試鋪情況確定，以滿鋪、不散失為度，對於局部碎石撒鋪量不足的地方，應人工補足。

碾壓

應採用膠輪壓路機進行壓實。碎石撒鋪后應立即進行碾壓作業，應採用兩台膠輪壓路機緊跟碎石撒布車同時進行碾壓，碾壓遍數為3遍，從灑布橡膠化瀝青到碾壓完成應在下表的規定時間內完成。

表：施工時間要求

清掃

在封層完成後應對橡膠化瀝青碎石封層進行清掃，以清除多餘的和沒有粘結的鬆散碎石，減少飛石的可能性，防止行車時碎石飛起對行人和行車造成危害。

施工過程中質量控制

施工過程中應對施工質量進行檢測，檢測項目包括：橡膠化瀝青性質、橡膠化瀝青灑布量、集料撒布量、剎車試驗、外觀檢查等。檢驗方法及檢驗標準見下表。

表：橡膠化瀝青碎石封層施工質量控制標準

養護

（1）承包人應對粘層、應力吸收膜保持良好狀態。

（2）養生期間，可在已鋪築微表處的路面上開放交通。

（3）除運送瀝青混合料外，任何車輛均不得在完成的粘層上通行。

3、橡膠化瀝青碎石封層施工注意事項

（1）施工時，氣溫和路面溫度要高於18℃；

（2）路面應潔凈、乾燥；

（3）應注意風速，風速應不能影響到工程的施工。

（4）雨天和即將下雨的天氣不能進行橡膠化瀝青碎石封層的施工。

橡膠化瀝青碎石封層施工完成以後，為增強道路表面的平整度與車輛行駛的舒適性，提高道路等級，還可在碎石封層表面加鋪一層薄層罩面形成應力吸收膜結構（SAMI）。可為任何形式的薄層罩面，但建議採用橡膠化瀝青混凝土薄層罩面（形成的結構稱為SAMI-R） 。