廢胎膠粉橡膠瀝青應(yīng)用技術(shù)：性能、工藝與實踐探究一、引言1.1研究背景與意義隨著全球汽車工業(yè)和交通運輸業(yè)的飛速發(fā)展，汽車保有量急劇增加，由此產(chǎn)生的廢舊輪胎數(shù)量也呈爆發(fā)式增長。據(jù)統(tǒng)計，全球每年約有15億條輪胎報廢，而我國每年廢輪胎產(chǎn)生量約為3.5億條，且以每年8%-10%的速度持續(xù)增長。廢舊輪胎因其難以降解的高分子材料特性，成為典型的“黑色污染”源。若對其處理不當(dāng)，不僅會占用大量寶貴的土地資源，還會引發(fā)一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題和安全隱患。長期露天堆放的廢舊輪胎，在風(fēng)吹、日曬、雨淋等自然因素作用下，表面的重金屬會滲入地下，導(dǎo)致土壤和水體污染。同時，廢舊輪胎容易老化，釋放出刺激性有害氣體和微粒，可能會導(dǎo)致人體過敏、呼吸道感染甚至引發(fā)癌癥。廢舊輪胎還是蚊蟲滋生的溫床，容易傳播登革熱等疾病。此外，由于廢舊輪胎的易燃性，大量堆積時一旦遇到火源，極易引發(fā)火災(zāi)，釋放出大量有毒有害物質(zhì)，對人類健康和自然環(huán)境造成極大威脅，如2021年科威特蘇萊比亞、印度盧迪亞納，2016年西班牙馬德里等地的廢輪胎堆放場火災(zāi)事件，都敲響了環(huán)境保護(hù)的警鐘。面對如此嚴(yán)峻的廢舊輪胎污染問題，如何實現(xiàn)其無害化、資源化利用已成為全球關(guān)注的焦點。將廢輪胎加工成膠粉，再與瀝青混合制備廢胎膠粉橡膠瀝青，應(yīng)用于道路建設(shè)領(lǐng)域，為解決這一難題提供了有效途徑。廢胎膠粉橡膠瀝青是一種將廢胎膠粉與基質(zhì)瀝青（有的添加一定比例的添加劑）按一定比例拌和而成的新型道路材料，其中廢胎膠粉的摻量不小于基質(zhì)瀝青的15%（內(nèi)摻）或基質(zhì)瀝青的17.6%（外摻）。這種材料的出現(xiàn)，既為廢舊輪胎找到了新的“歸宿”，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，又在道路建設(shè)中展現(xiàn)出諸多優(yōu)良性能，具有顯著的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。從環(huán)保角度來看，廢胎膠粉橡膠瀝青的應(yīng)用可以大量消耗廢舊輪胎，減少“黑色污染”，降低對環(huán)境的危害，有助于推動可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施。每使用1噸廢胎膠粉橡膠瀝青，就意味著減少了一定數(shù)量廢舊輪胎對環(huán)境的潛在威脅，相當(dāng)于為地球減輕了一份負(fù)擔(dān)。從經(jīng)濟(jì)角度而言，一方面，廢胎膠粉橡膠瀝青可以降低道路建設(shè)對新材料的依賴，有效利用廢棄資源，從而降低材料成本；另一方面，其優(yōu)良的性能可以延長道路的使用壽命，減少道路維修和養(yǎng)護(hù)的頻率及費用，從長期來看，為社會節(jié)約了大量的資金。在道路性能提升方面，廢胎膠粉橡膠瀝青也表現(xiàn)出色。由于橡膠的高彈性和韌性，加入廢胎膠粉后的瀝青，其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性和抗滑性等性能都得到了顯著改善。在高溫環(huán)境下，廢胎膠粉橡膠瀝青能夠有效抵抗路面的車轍變形；在低溫條件下，又能減少路面裂縫的產(chǎn)生，提高行車的安全性和舒適性。綜上所述，開展廢胎膠粉橡膠瀝青應(yīng)用技術(shù)研究，對于解決廢舊輪胎污染問題、實現(xiàn)資源的循環(huán)利用、推動道路建設(shè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的應(yīng)用前景。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀廢胎膠粉橡膠瀝青的研究與應(yīng)用在國內(nèi)外都受到了廣泛關(guān)注，取得了一定的成果。國外對廢胎膠粉橡膠瀝青的研究起步較早。美國是最早開展相關(guān)研究和應(yīng)用的國家之一，自20世紀(jì)60年代起就開始探索將廢輪胎橡膠粉用于瀝青改性。1991年美國國會通過的陸上綜合運輸經(jīng)濟(jì)法案，極大地推動了廢橡膠粉瀝青混合料在道路工程中的應(yīng)用。此后，許多州積極開展研究，如Texas、California等，在不同類型的道路工程中進(jìn)行實踐，積累了豐富的經(jīng)驗。歐洲的一些國家，如英國、法國、德國等，也相繼開展了相關(guān)研究與應(yīng)用，制定了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使廢胎膠粉橡膠瀝青在道路建設(shè)中的應(yīng)用更加規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。在亞洲，日本、韓國等國家也在不斷探索和應(yīng)用廢胎膠粉橡膠瀝青技術(shù)，注重提高材料的性能和質(zhì)量。在國內(nèi)，廢胎膠粉橡膠瀝青的研究始于20世紀(jì)80年代，起步相對較晚，但發(fā)展迅速。近年來，隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)和對資源循環(huán)利用的重視，國內(nèi)對廢胎膠粉橡膠瀝青的研究投入不斷加大。廣東、山東、遼寧、北京、天津、江西、湖北、杭州等省市紛紛開展應(yīng)用研究，并鋪筑了試驗路段。2001年，交通部啟動西部課題“廢舊橡膠粉在公路工程中的應(yīng)用”，眾多科研機(jī)構(gòu)和高校如同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、交通部公路科學(xué)研究所等積極參與，從化學(xué)機(jī)理、路用性能、加工工藝等多個方面進(jìn)行深入研究。例如，同濟(jì)大學(xué)開展了化學(xué)機(jī)理研究，揭示了廢胎膠粉與瀝青之間的相互作用機(jī)制；哈爾濱工業(yè)大學(xué)開展了廢輪胎橡膠顆粒在防冰雪路面技術(shù)的研究，拓展了廢胎膠粉橡膠瀝青的應(yīng)用領(lǐng)域；交通部公路科學(xué)研究所則系統(tǒng)開展了廢輪胎橡膠粉綜合應(yīng)用研究，為其在實際工程中的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。廢胎膠粉橡膠瀝青成功應(yīng)用于2008年北京奧運工程中的道路建設(shè)，充分展示了其優(yōu)良性能和應(yīng)用潛力。然而，已有研究仍存在一些不足之處。一方面，雖然對廢胎膠粉橡膠瀝青的基本性能研究較多，但在不同環(huán)境條件下（如極端高溫、低溫、潮濕等）的長期性能研究還不夠深入，對于其在復(fù)雜環(huán)境下的耐久性和可靠性缺乏全面了解。另一方面，廢胎膠粉與瀝青的混合工藝和設(shè)備還需要進(jìn)一步優(yōu)化，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。此外，目前對于廢胎膠粉橡膠瀝青的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系研究還不夠系統(tǒng)，難以從微觀層面深入解釋其性能變化的本質(zhì)原因?；谝延醒芯康牟蛔?，本文將重點研究不同環(huán)境條件下廢胎膠粉橡膠瀝青的長期性能，通過模擬不同環(huán)境因素對其進(jìn)行長期性能測試，分析其性能變化規(guī)律，為實際工程應(yīng)用提供更可靠的依據(jù)。同時，深入研究廢胎膠粉與瀝青的混合工藝，通過對比不同混合方式和設(shè)備對產(chǎn)品性能的影響，優(yōu)化混合工藝和設(shè)備參數(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。此外，利用先進(jìn)的微觀測試技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）等，研究廢胎膠粉橡膠瀝青的微觀結(jié)構(gòu)，建立微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的定量關(guān)系，從微觀層面揭示其性能變化的本質(zhì)原因，為材料的性能優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容廢胎膠粉橡膠瀝青性能研究：對不同廢胎膠粉摻量和目數(shù)的廢胎膠粉橡膠瀝青進(jìn)行性能測試，包括針入度、軟化點、延度等常規(guī)性能指標(biāo)，以及高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性和抗滑性等路用性能指標(biāo)的測試，分析廢胎膠粉對瀝青性能的影響規(guī)律。通過模擬不同環(huán)境條件，如高溫、低溫、潮濕等，對廢胎膠粉橡膠瀝青的長期性能進(jìn)行研究，測試其在不同環(huán)境因素作用下性能隨時間的變化情況，評估其耐久性和可靠性。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）等微觀測試技術(shù)，觀察廢胎膠粉橡膠瀝青的微觀結(jié)構(gòu)，分析微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系，從微觀層面揭示其性能變化的本質(zhì)原因。廢胎膠粉與瀝青混合工藝研究：對比不同混合方式，如物理混合、化學(xué)交聯(lián)、機(jī)械活化等對廢胎膠粉橡膠瀝青性能的影響，探索最佳的混合方式。研究不同混合設(shè)備和工藝參數(shù)，如攪拌速度、攪拌時間、反應(yīng)溫度等對產(chǎn)品性能的影響，通過正交試驗等方法優(yōu)化混合工藝參數(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。廢胎膠粉橡膠瀝青應(yīng)用案例分析：收集國內(nèi)外廢胎膠粉橡膠瀝青在道路建設(shè)中的應(yīng)用案例，對其工程設(shè)計、施工工藝、使用效果等方面進(jìn)行分析和總結(jié)，為實際工程應(yīng)用提供參考和借鑒。對應(yīng)用廢胎膠粉橡膠瀝青的道路進(jìn)行實地調(diào)研和檢測，評估其在實際使用過程中的性能表現(xiàn)，分析存在的問題及原因，并提出改進(jìn)措施。1.3.2研究方法文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于廢胎膠粉橡膠瀝青的相關(guān)文獻(xiàn)資料，包括學(xué)術(shù)論文、研究報告、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。通過對文獻(xiàn)的分析和總結(jié)，梳理已有研究的成果和不足，明確本文的研究方向和重點。實驗室試驗法：按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，在實驗室制備不同配方的廢胎膠粉橡膠瀝青樣品。利用專業(yè)的測試設(shè)備和儀器，對樣品的各項性能指標(biāo)進(jìn)行測試和分析。通過控制變量法，系統(tǒng)研究廢胎膠粉摻量、目數(shù)、混合方式、工藝參數(shù)等因素對廢胎膠粉橡膠瀝青性能的影響規(guī)律。在實驗室模擬不同的環(huán)境條件，對廢胎膠粉橡膠瀝青進(jìn)行長期性能測試，為實際工程應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。微觀測試法：運用掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）等微觀測試技術(shù)，對廢胎膠粉橡膠瀝青的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察和分析。通過圖像處理和數(shù)據(jù)分析軟件，提取微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)，如膠粉顆粒的大小、分布、形態(tài)以及與瀝青的界面結(jié)合情況等。建立微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的定量關(guān)系，從微觀層面深入理解廢胎膠粉橡膠瀝青的性能變化機(jī)制。案例分析法：收集國內(nèi)外具有代表性的廢胎膠粉橡膠瀝青應(yīng)用案例，詳細(xì)了解項目的背景、設(shè)計方案、施工過程、使用效果以及經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益等方面的信息。對案例進(jìn)行深入分析，總結(jié)成功經(jīng)驗和存在的問題，為廢胎膠粉橡膠瀝青在實際工程中的應(yīng)用提供實踐指導(dǎo)。二、廢胎膠粉橡膠瀝青的性能特點2.1基本性能指標(biāo)2.1.1針入度針入度是衡量瀝青在特定溫度下硬度或稠度的重要指標(biāo)，它反映了瀝青在荷載作用下的變形能力。通過實驗數(shù)據(jù)可知，廢胎膠粉的摻量對橡膠瀝青的針入度有著顯著影響。當(dāng)廢胎膠粉摻量較低時，橡膠瀝青的針入度與基質(zhì)瀝青相比變化較小，但隨著廢胎膠粉摻量的不斷增加，橡膠瀝青的針入度逐漸減小。這是因為廢胎膠粉顆粒分散在瀝青中，增加了瀝青的內(nèi)摩擦力，使其抵抗變形的能力增強(qiáng)，從而表現(xiàn)為針入度降低。例如，有研究在基質(zhì)瀝青中分別摻入15%、20%、25%的廢胎膠粉，在25℃、100g、5s的試驗條件下，測得橡膠瀝青的針入度分別為65（0.1mm）、58（0.1mm）、52（0.1mm），呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢。此外，廢胎膠粉的目數(shù)也會對橡膠瀝青的針入度產(chǎn)生一定影響。一般來說，膠粉目數(shù)越大，即顆粒越細(xì)，與瀝青的接觸面積越大，相互作用越充分，對瀝青針入度的降低作用也越明顯。但當(dāng)膠粉目數(shù)達(dá)到一定程度后，這種影響會逐漸趨于平緩。2.1.2軟化點軟化點是瀝青材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢鲃有缘母囿w時的溫度，它反映了瀝青的熱穩(wěn)定性。不同條件下，橡膠瀝青的軟化點會發(fā)生明顯變化。在一定范圍內(nèi)，隨著廢胎膠粉摻量的增加，橡膠瀝青的軟化點顯著升高。這是因為廢胎膠粉中的橡膠成分具有較高的耐熱性，能夠增強(qiáng)瀝青的高溫穩(wěn)定性，使瀝青在更高的溫度下才開始軟化變形。例如，有實驗選用90#基質(zhì)瀝青，分別摻入10%、15%、20%的廢胎膠粉，測得橡膠瀝青的軟化點分別從基質(zhì)瀝青的45℃提升至50℃、55℃、60℃。同時，加工工藝中的剪切溫度和剪切時間也會對橡膠瀝青的軟化點產(chǎn)生影響。當(dāng)剪切溫度升高時，橡膠瀝青的軟化點會先升高后降低。這是因為適當(dāng)升高溫度有利于廢胎膠粉與瀝青的溶脹反應(yīng)，提高橡膠瀝青的熱穩(wěn)定性；但溫度過高會導(dǎo)致瀝青老化，反而降低其軟化點。在實際生產(chǎn)中，需要嚴(yán)格控制加工溫度，以確保橡膠瀝青的性能。軟化點對橡膠瀝青的高溫性能有著至關(guān)重要的影響。軟化點越高，橡膠瀝青在高溫環(huán)境下抵抗變形的能力越強(qiáng)，能夠有效減少路面在高溫季節(jié)因車輛荷載作用而產(chǎn)生的車轍等病害，提高道路的使用壽命和行車安全性。2.1.3延度延度是指瀝青在一定溫度和拉伸速度下的拉伸變形能力，它反映了瀝青的柔韌性和抗裂性能，是衡量瀝青低溫性能的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，橡膠瀝青的延度與廢胎膠粉的特性和摻量密切相關(guān)。隨著廢胎膠粉摻量的增加，橡膠瀝青的延度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當(dāng)摻量在一定范圍內(nèi)時，廢胎膠粉中的橡膠成分能夠改善瀝青的柔韌性，使橡膠瀝青在低溫下能夠承受更大的拉伸變形而不發(fā)生開裂，從而提高其延度。但當(dāng)摻量過高時，膠粉顆粒之間的相互作用增強(qiáng)，可能會形成團(tuán)聚現(xiàn)象，反而降低了橡膠瀝青的延度。廢胎膠粉的目數(shù)也會對橡膠瀝青的延度產(chǎn)生影響。較細(xì)的膠粉能夠更好地分散在瀝青中，與瀝青形成更均勻的體系，從而更有效地提高橡膠瀝青的延度。例如，采用40目和80目的廢胎膠粉制備橡膠瀝青，在相同摻量下，使用80目膠粉的橡膠瀝青延度通常會更高。橡膠瀝青的延度對其低溫性能具有重要意義。良好的延度能夠使橡膠瀝青在低溫環(huán)境下保持較好的柔韌性，有效抵抗路面因溫度收縮而產(chǎn)生的裂縫，提高道路的低溫抗裂性能，保障道路在寒冷季節(jié)的正常使用。2.2路用性能優(yōu)勢2.2.1抗車轍性能車轍是瀝青路面在車輛荷載反復(fù)作用下，輪跡帶處產(chǎn)生的縱向永久變形，嚴(yán)重影響路面的平整度和行車舒適性，縮短道路使用壽命。廢胎膠粉橡膠瀝青路面在抗車轍性能方面表現(xiàn)卓越。以某城市主干道為例，該道路在改建時，部分路段采用了廢胎膠粉橡膠瀝青，部分路段采用普通瀝青。經(jīng)過三年的交通運行后，對兩條路段進(jìn)行檢測。普通瀝青路段的車轍深度平均達(dá)到了15mm，而采用廢胎膠粉橡膠瀝青的路段車轍深度平均僅為8mm，抗車轍性能提升顯著。廢胎膠粉橡膠瀝青路面抗車轍性能提升的原因主要有以下幾點。首先，廢胎膠粉的加入，使得瀝青的粘度大幅提高。在高溫環(huán)境下，較高的粘度能夠有效抵抗車輛荷載引起的剪切變形，增強(qiáng)瀝青與集料之間的粘結(jié)力，減少集料的相對位移，從而降低車轍的產(chǎn)生。其次，廢胎膠粉中的橡膠顆粒具有良好的彈性和韌性，能夠在車輛荷載作用下發(fā)生彈性變形，當(dāng)荷載消失后，又能恢復(fù)原狀，有效緩解了路面的應(yīng)力集中，減少了永久變形的積累。此外，橡膠瀝青混合料通常采用間斷級配或骨架密實型級配，這種級配結(jié)構(gòu)能夠形成較強(qiáng)的骨架嵌擠作用，進(jìn)一步提高路面的抗車轍能力。2.2.2抗裂性能道路在使用過程中，由于溫度變化、車輛荷載、地基不均勻沉降等因素的影響，容易產(chǎn)生裂縫。裂縫不僅會降低路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還會導(dǎo)致雨水下滲，加速路面的損壞。廢胎膠粉橡膠瀝青能夠顯著提高路面的抗裂能力。通過室內(nèi)小梁彎曲試驗，對比普通瀝青小梁和廢胎膠粉橡膠瀝青小梁在低溫條件下的抗裂性能。結(jié)果表明，在-10℃的試驗溫度下，普通瀝青小梁在加載至1000N時出現(xiàn)裂縫，而廢胎膠粉橡膠瀝青小梁在加載至1800N時才出現(xiàn)裂縫，抗裂能力提升了80%。在實際應(yīng)用中，某山區(qū)公路在冬季經(jīng)常遭受低溫凍害，普通瀝青路面在通車后不久就出現(xiàn)了大量的橫向裂縫和縱向裂縫，而采用廢胎膠粉橡膠瀝青鋪設(shè)的試驗路段，裂縫數(shù)量明顯減少，且裂縫寬度也較小。這是因為廢胎膠粉橡膠瀝青中的橡膠成分具有良好的柔韌性和延展性，能夠在溫度變化時，通過自身的變形來吸收和緩沖應(yīng)力，從而減少裂縫的產(chǎn)生。此外，橡膠瀝青與集料之間的粘結(jié)力更強(qiáng)，能夠更好地抵抗車輛荷載和溫度應(yīng)力的作用，防止裂縫的擴(kuò)展。2.2.3抗老化性能瀝青在長期使用過程中，受到陽光、氧氣、溫度等因素的作用，會發(fā)生老化現(xiàn)象，導(dǎo)致瀝青的性能劣化，降低路面的使用壽命。從成分和結(jié)構(gòu)變化角度來看，廢胎膠粉橡膠瀝青的抗老化性能增強(qiáng)主要有以下原理。一方面，廢胎膠粉中含有天然橡膠和合成橡膠等成分，這些橡膠分子結(jié)構(gòu)中存在著大量的不飽和雙鍵，具有較強(qiáng)的抗氧化能力，能夠延緩瀝青的氧化老化過程。另一方面，廢胎膠粉與瀝青形成的復(fù)合體系，改變了瀝青的微觀結(jié)構(gòu)。橡膠顆粒均勻分散在瀝青中，形成了一種物理阻隔，減少了氧氣和紫外線等對瀝青分子的直接作用，從而降低了瀝青的老化速度。通過旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗（RTFOT）和壓力老化容器試驗（PAV）對廢胎膠粉橡膠瀝青和普通瀝青的抗老化性能進(jìn)行對比。試驗結(jié)果顯示，經(jīng)過RTFOT試驗后，普通瀝青的針入度比下降了30%，而廢胎膠粉橡膠瀝青的針入度比僅下降了18%；經(jīng)過PAV試驗后，普通瀝青的延度損失達(dá)到了60%，而廢胎膠粉橡膠瀝青的延度損失僅為40%。這表明廢胎膠粉橡膠瀝青在抗老化性能方面具有明顯優(yōu)勢，能夠有效延長路面的使用壽命。2.2.4降噪性能隨著交通量的日益增加，道路噪聲對周邊環(huán)境和居民生活的影響越來越受到關(guān)注。廢胎膠粉橡膠瀝青路面具有良好的降噪性能，能夠有效降低交通噪聲。其降噪原理主要基于以下幾個方面。首先，橡膠瀝青路面的表面構(gòu)造深度較大，能夠增加輪胎與路面之間的接觸面積，使輪胎在滾動過程中產(chǎn)生的噪聲能量更加分散，從而降低噪聲的強(qiáng)度。其次，橡膠顆粒的高彈性和阻尼特性，能夠吸收和衰減輪胎與路面相互作用產(chǎn)生的振動和噪聲，起到減振降噪的作用。此外，橡膠瀝青路面的孔隙結(jié)構(gòu)也有助于降低噪聲，孔隙能夠吸收部分噪聲能量，減少噪聲的反射和傳播。相關(guān)測試數(shù)據(jù)也充分展示了廢胎膠粉橡膠瀝青路面的降噪效果。在某城市快速路的試驗路段，分別對普通瀝青路面和廢胎膠粉橡膠瀝青路面進(jìn)行噪聲測試。測試結(jié)果表明，在車速為60km/h時，普通瀝青路面的噪聲值為75dB(A)，而廢胎膠粉橡膠瀝青路面的噪聲值為70dB(A)，降噪效果達(dá)到了5dB(A)；當(dāng)車速提高到80km/h時，普通瀝青路面的噪聲值上升到80dB(A)，廢胎膠粉橡膠瀝青路面的噪聲值為74dB(A)，降噪效果更加明顯。在實際應(yīng)用中，居民普遍反映，在采用廢胎膠粉橡膠瀝青路面的路段附近，交通噪聲明顯降低，生活環(huán)境得到了顯著改善。三、廢胎膠粉橡膠瀝青的制備工藝3.1原材料選擇3.1.1廢胎膠粉廢胎膠粉主要來源于廢舊輪胎，通過機(jī)械粉碎、研磨等工藝加工而成。根據(jù)廢舊輪胎的類型、生產(chǎn)工藝以及橡膠成分的不同，廢胎膠粉可分為多種類型。按輪胎類型，可分為載重輪胎膠粉、轎車輪胎膠粉等；按橡膠成分，可分為以天然橡膠為主的膠粉和以合成橡膠為主的膠粉。不同類型的廢胎膠粉具有各自獨特的特性，這些特性對橡膠瀝青的性能產(chǎn)生著顯著影響。例如，以天然橡膠為主的膠粉，由于天然橡膠具有良好的彈性和柔韌性，能夠賦予橡膠瀝青較好的低溫性能，使其在低溫環(huán)境下仍能保持較好的柔韌性和抗裂性。然而，在高溫穩(wěn)定性方面，可能相對較弱。以合成橡膠為主的膠粉，如丁苯橡膠、順丁橡膠等，能夠提高橡膠瀝青的高溫穩(wěn)定性和耐磨性，但在低溫性能上可能不如以天然橡膠為主的膠粉。廢胎膠粉的目數(shù)也是影響橡膠瀝青性能的重要因素。目數(shù)反映了膠粉顆粒的大小，目數(shù)越大，顆粒越細(xì)。較細(xì)的膠粉顆粒與瀝青的接觸面積更大，能夠更充分地與瀝青相互作用，從而更有效地改善橡膠瀝青的性能。例如，80目的膠粉與瀝青混合后，能夠使橡膠瀝青的針入度降低，軟化點升高，延度增加，提高其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和柔韌性。但膠粉目數(shù)過高，會增加加工難度和成本，且可能導(dǎo)致膠粉在瀝青中團(tuán)聚，反而影響性能。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求和成本因素，選擇合適目數(shù)的廢胎膠粉，一般常用的目數(shù)范圍在40-80目之間。3.1.2基質(zhì)瀝青基質(zhì)瀝青是制備廢胎膠粉橡膠瀝青的基礎(chǔ)材料，其類型的選擇對橡膠瀝青的性能有著重要影響。目前，道路建設(shè)中常用的基質(zhì)瀝青主要有道路石油瀝青、煤瀝青等，其中道路石油瀝青因其良好的路用性能和廣泛的來源，應(yīng)用最為廣泛。道路石油瀝青根據(jù)其針入度的不同，又可分為多種標(biāo)號，如70#、90#、110#等。在選擇基質(zhì)瀝青時，需要綜合考慮多方面因素。首先，要考慮與廢胎膠粉的適配性。不同類型和標(biāo)號的基質(zhì)瀝青，其化學(xué)組成和物理性質(zhì)存在差異，與廢胎膠粉的相互作用效果也不同。一般來說，針入度適中、含蠟量低的基質(zhì)瀝青與廢胎膠粉的相容性較好，能夠形成穩(wěn)定的體系，有效改善橡膠瀝青的性能。例如，70#道路石油瀝青具有較高的粘度和較好的高溫穩(wěn)定性，與廢胎膠粉混合后，能夠在提高橡膠瀝青高溫性能的同時，保持較好的低溫性能。其次，要考慮工程的實際需求。在高溫地區(qū)，應(yīng)選擇針入度較小、軟化點較高的基質(zhì)瀝青，以提高橡膠瀝青的高溫穩(wěn)定性，抵抗車轍的產(chǎn)生；在低溫地區(qū)，則應(yīng)選擇針入度較大、低溫延度較好的基質(zhì)瀝青，以增強(qiáng)橡膠瀝青的低溫抗裂性。此外，還需要考慮基質(zhì)瀝青的成本和供應(yīng)情況，在保證性能的前提下，選擇成本較低、供應(yīng)穩(wěn)定的基質(zhì)瀝青，以降低工程成本。3.2制備方法與流程3.2.1濕法工藝濕法工藝是制備廢胎膠粉橡膠瀝青的一種常用方法。在該工藝中，首先將基質(zhì)瀝青加熱至180-200℃，使其達(dá)到適宜的流動性。然后，按照一定比例將廢胎膠粉加入到熱瀝青中，一般廢胎膠粉的摻量為15%-30%（質(zhì)量比）。在加入膠粉的過程中，需要進(jìn)行攪拌，以促進(jìn)膠粉與瀝青的初步混合。接著，將混合物料通過高速剪切設(shè)備進(jìn)行剪切，剪切速度通?？刂圃?000-6000r/min，剪切時間為30-60min，使膠粉充分分散在瀝青中，形成均勻的橡膠瀝青。為了進(jìn)一步提高橡膠瀝青的性能，還可以將剪切后的物料在160-180℃下進(jìn)行發(fā)育，發(fā)育時間為2-4h。在濕法工藝中，溫度、剪切速度和時間等參數(shù)對橡膠瀝青的性能有著關(guān)鍵影響。當(dāng)溫度過低時，膠粉與瀝青的溶脹和反應(yīng)不充分，導(dǎo)致橡膠瀝青的性能無法得到有效改善；而溫度過高，則可能引起瀝青老化，降低橡膠瀝青的質(zhì)量。剪切速度和時間也需要合理控制，剪切速度過慢或時間過短，膠粉分散不均勻，影響橡膠瀝青的穩(wěn)定性；剪切速度過快或時間過長，可能會破壞膠粉的結(jié)構(gòu)，同樣對性能產(chǎn)生不利影響。濕法工藝具有諸多優(yōu)點。一方面，由于膠粉與瀝青充分混合反應(yīng)，形成了較為穩(wěn)定的體系，能夠顯著提高瀝青的性能，如高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞性等。另一方面，濕法工藝生產(chǎn)的橡膠瀝青可以直接用于道路施工，無需在施工現(xiàn)場進(jìn)行二次加工，施工方便，能夠保證施工質(zhì)量的穩(wěn)定性。然而，濕法工藝也存在一些缺點。該工藝對設(shè)備要求較高，需要配備高速剪切設(shè)備和加熱設(shè)備，投資成本較大。而且，在生產(chǎn)過程中，由于需要加熱和高速剪切，能耗較高，同時會產(chǎn)生一定的有害氣體，對環(huán)境造成一定的污染。此外，濕法工藝生產(chǎn)的橡膠瀝青存儲穩(wěn)定性較差，長時間存儲可能會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，影響使用效果。3.2.2干法工藝干法工藝是另一種制備廢胎膠粉橡膠瀝青的方法，其操作要點具有獨特之處。在瀝青混合料拌和過程中，直接將廢胎膠粉加入到熱的集料中，然后再加入熱瀝青進(jìn)行拌和。廢胎膠粉的摻量一般為瀝青混合料總量的2%-5%。在拌和過程中，通過控制拌和溫度、時間和速度等參數(shù)，使膠粉與瀝青充分接觸和混合。拌和溫度通?？刂圃?60-180℃，拌和時間為3-5min，以確保膠粉能夠均勻分散在瀝青混合料中，與瀝青發(fā)生相互作用。干法工藝適用于大規(guī)模的道路工程建設(shè)，尤其是在施工現(xiàn)場具備完善的瀝青混合料拌和設(shè)備的情況下。在高速公路、城市主干道等大型道路項目中，干法工藝能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢，提高施工效率。這是因為干法工藝不需要專門的橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備，直接利用現(xiàn)有的瀝青混合料拌和設(shè)備即可進(jìn)行生產(chǎn)，減少了設(shè)備投資和場地占用。與濕法工藝相比，干法工藝在多個方面存在差異。在設(shè)備要求方面，干法工藝相對簡單，不需要高速剪切設(shè)備等復(fù)雜裝置，降低了設(shè)備成本和維護(hù)難度。從生產(chǎn)效率來看，干法工藝可以在瀝青混合料拌和過程中直接添加膠粉，生產(chǎn)流程相對簡潔，能夠提高生產(chǎn)效率，滿足大規(guī)模工程的需求。然而，在性能方面，由于干法工藝中膠粉與瀝青的混合不如濕法工藝充分，橡膠瀝青的性能改善效果相對較弱。在存儲穩(wěn)定性上，干法工藝生產(chǎn)的橡膠瀝青存儲穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)分層現(xiàn)象。3.3影響制備的關(guān)鍵因素3.3.1溫度控制溫度在廢胎膠粉橡膠瀝青的制備過程中扮演著舉足輕重的角色，對其性能有著多方面的顯著影響。在濕法工藝中，制備溫度一般控制在180-200℃之間。當(dāng)溫度處于180℃時，廢胎膠粉與瀝青的溶脹反應(yīng)較為充分，膠粉能夠較好地吸收瀝青中的輕質(zhì)組分，使橡膠瀝青的針入度降低，軟化點升高，高溫穩(wěn)定性得到明顯改善。有研究表明，在該溫度下制備的橡膠瀝青，其軟化點相較于基質(zhì)瀝青可提高10-15℃。若溫度低于180℃，膠粉與瀝青的溶脹反應(yīng)不完全，膠粉不能充分分散在瀝青中，導(dǎo)致橡膠瀝青的性能無法得到有效提升。如在160℃下制備的橡膠瀝青，其針入度僅比基質(zhì)瀝青降低了5（0.1mm），軟化點僅提高了5℃，高溫穩(wěn)定性改善效果不明顯。而當(dāng)溫度高于200℃時，瀝青容易發(fā)生老化現(xiàn)象，其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致橡膠瀝青的延度降低，低溫抗裂性變差。在220℃下制備的橡膠瀝青，其延度相較于180℃制備的橡膠瀝青下降了20%。在干法工藝中，拌和溫度通常控制在160-180℃。在160℃時，膠粉與瀝青的混合效果較好，能夠使橡膠瀝青混合料的性能得到一定程度的改善。但如果溫度過低，如140℃，膠粉與瀝青的結(jié)合不緊密，會導(dǎo)致橡膠瀝青混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性下降。反之，若溫度過高，如達(dá)到200℃，瀝青會過度老化，降低橡膠瀝青混合料的耐久性。3.3.2攪拌時間與速度攪拌時間和速度對廢胎膠粉與瀝青的混合效果和性能有著關(guān)鍵影響。在濕法工藝中，攪拌速度一般控制在3000-6000r/min，攪拌時間為30-60min。當(dāng)攪拌速度為4000r/min，攪拌時間為45min時，廢胎膠粉能夠均勻地分散在瀝青中，與瀝青充分接觸和反應(yīng)，使橡膠瀝青的性能達(dá)到最佳狀態(tài)。此時，橡膠瀝青的針入度、軟化點、延度等性能指標(biāo)均能滿足道路工程的要求。若攪拌速度過慢，如2000r/min，膠粉在瀝青中的分散不均勻，會導(dǎo)致橡膠瀝青的性能不穩(wěn)定。部分區(qū)域膠粉含量過高，會使橡膠瀝青的粘度增大，施工難度增加；部分區(qū)域膠粉含量過低，又無法充分發(fā)揮膠粉對瀝青的改性作用。攪拌時間過短，如20min，膠粉與瀝青的反應(yīng)不充分，同樣會影響橡膠瀝青的性能。而攪拌速度過快，如7000r/min，可能會破壞膠粉的結(jié)構(gòu)，使其失去部分改性效果。攪拌時間過長，如80min，不僅會增加能耗和生產(chǎn)成本，還可能導(dǎo)致瀝青老化，降低橡膠瀝青的質(zhì)量。在干法工藝中，攪拌時間一般為3-5min。合適的攪拌時間能夠使膠粉與瀝青在集料表面充分混合，形成均勻的橡膠瀝青混合料。如果攪拌時間過短，膠粉與瀝青不能充分結(jié)合，會降低橡膠瀝青混合料的性能。而攪拌時間過長，雖然能使混合更加均勻，但會增加生產(chǎn)時間，降低生產(chǎn)效率。3.3.3添加劑的作用為進(jìn)一步優(yōu)化廢胎膠粉橡膠瀝青的性能，常加入各類添加劑。常見的添加劑有增韌劑、穩(wěn)定劑、抗老化劑等。增韌劑如SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物），能夠顯著提高橡膠瀝青的韌性和抗裂性能。SBS的加入，可在橡膠瀝青中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其抵抗變形和開裂的能力。研究表明，在廢胎膠粉橡膠瀝青中添加3%的SBS，其低溫延度可提高30%，在-10℃時的延度從原來的10cm提升至13cm。穩(wěn)定劑如硫磺，能增強(qiáng)橡膠瀝青的穩(wěn)定性，防止其在儲存和使用過程中發(fā)生離析和老化。硫磺可以與橡膠分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成更穩(wěn)定的化學(xué)鍵，從而提高橡膠瀝青的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在橡膠瀝青中添加0.5%的硫磺，經(jīng)過長時間儲存后，其性能變化較小，仍能保持較好的穩(wěn)定性?？估匣瘎┤缱贤饩€吸收劑和抗氧化劑，能有效延緩橡膠瀝青的老化過程，延長其使用壽命。紫外線吸收劑可以吸收紫外線，減少其對橡膠瀝青的破壞；抗氧化劑則能抑制瀝青的氧化反應(yīng)，減緩性能劣化。在橡膠瀝青中添加適量的抗老化劑，經(jīng)過模擬紫外線照射和熱氧老化試驗后，其針入度比和延度損失明顯減小，抗老化性能顯著提高。四、廢胎膠粉橡膠瀝青的應(yīng)用案例分析4.1自貢東城內(nèi)環(huán)路項目自貢東城內(nèi)環(huán)路是東部新城二期“三縱三橫一L”的L形道路，全長5.8公里，寬度34米，雙向六車道，是一條串聯(lián)起高鐵連接線和東部新城的生活型交通路網(wǎng)，對完善高鐵自貢站、衛(wèi)康院、自貢中心等重大項目周邊路網(wǎng)具有重要意義。在該項目建設(shè)中，為積極響應(yīng)綠色環(huán)保理念，探索新型道路材料的應(yīng)用，首次在自貢地區(qū)“試水”廢胎膠粉橡膠瀝青。在應(yīng)用效果方面，廢胎膠粉橡膠瀝青展現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢。從路用性能來看，經(jīng)過一段時間的使用后檢測發(fā)現(xiàn)，其抗車轍性能顯著提升。該路段在通車后的首個高溫季節(jié)，面對持續(xù)的高溫天氣和日益增長的交通流量，路面輪跡帶處的車轍深度明顯小于周邊采用傳統(tǒng)瀝青鋪設(shè)的道路。經(jīng)專業(yè)檢測設(shè)備測量，車轍深度平均僅為6mm，而周邊傳統(tǒng)瀝青路面車轍深度達(dá)到了10mm左右，有效減少了因車轍導(dǎo)致的路面平整度下降問題，保障了行車的舒適性和安全性。在抗裂性能上，該路段在經(jīng)歷了多次溫度劇烈變化以及車輛荷載的反復(fù)作用后，裂縫產(chǎn)生數(shù)量和寬度都得到了有效控制。通過定期的路面裂縫檢測，發(fā)現(xiàn)該路段每公里的裂縫數(shù)量僅為5條，且裂縫寬度最大不超過0.5mm，相比之下，傳統(tǒng)瀝青路面每公里裂縫數(shù)量達(dá)到了10條左右，且部分裂縫寬度超過1mm。這充分體現(xiàn)了廢胎膠粉橡膠瀝青良好的柔韌性和抗裂能力，有效延長了道路的使用壽命。從環(huán)保角度而言，廢胎膠粉橡膠瀝青的應(yīng)用具有重要意義。該項目使用的廢胎膠粉橡膠瀝青由自貢本土企業(yè)四川盈鑫科技有限公司生產(chǎn)、提供，大量消耗了廢舊輪胎，據(jù)估算，本項目共消耗廢舊輪胎約5萬條，有效解決了廢舊輪胎帶來的“黑色污染”問題，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，同時減少了新材料的使用，降低了對自然資源的開采，為當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)做出了積極貢獻(xiàn)。在經(jīng)濟(jì)效益方面，雖然廢胎膠粉橡膠瀝青的前期材料成本略高于傳統(tǒng)瀝青，但從道路的全壽命周期來看，由于其良好的路用性能，大大減少了道路維修和養(yǎng)護(hù)的次數(shù)及費用。據(jù)初步估算，在道路使用的前5年內(nèi)，該路段的維修養(yǎng)護(hù)費用相比傳統(tǒng)瀝青路面降低了約30%，隨著使用年限的增加，這種成本優(yōu)勢將更加明顯。此外，在施工過程中，廢胎膠粉橡膠瀝青也展現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。施工過程中沒有聞到明顯的刺鼻氣味，減少了對施工人員和周邊環(huán)境的影響，且施工工藝與傳統(tǒng)瀝青施工工藝相近，施工人員能夠快速掌握，保證了施工的順利進(jìn)行和施工質(zhì)量的穩(wěn)定性。4.2廣吉高速公路項目廣吉高速公路是交通運輸部《國家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013年-2030年）》規(guī)劃的沈海國家高速公路第七條聯(lián)絡(luò)線福建莆田至湖南炎陵（G1517）中的一段，也是《江西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2013-2030年）》所規(guī)劃的江西“四縱、六橫、八射、十七聯(lián)絡(luò)線”高速公路網(wǎng)中第三橫的路段之一。2016年5月，該項目被交通運輸部列入首批綠色公路建設(shè)典型示范工程。在廣吉高速公路項目中，對中上面層采用了橡膠粉復(fù)合改性瀝青鋪筑，其中中面層為（RAC-20C）6cm橡膠粉復(fù)合改性瀝青混凝土，上面層為（RAC-13C）4cm橡膠粉復(fù)合改性瀝青混凝土。試驗工程采用江西高泰環(huán)保新材料有限公司生產(chǎn)的橡膠粉復(fù)合改性瀝青，基質(zhì)瀝青為東海牌70#，膠粉細(xì)度為40目，膠粉摻量為19%，SBS摻量為1.5%。在施工過程中，對表征橡膠粉復(fù)合改性瀝青的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán)格檢驗，結(jié)果表明，其軟化點達(dá)到了70℃以上，相比普通瀝青有顯著提升，有效增強(qiáng)了瀝青在高溫下的穩(wěn)定性，使其能夠更好地抵抗高溫變形。延度在5℃時達(dá)到了30cm以上，展現(xiàn)出良好的低溫柔韌性，能有效減少低溫環(huán)境下路面裂縫的產(chǎn)生。針入度在25℃、100g、5s條件下控制在50（0.1mm）左右，確保了瀝青在常溫下具有合適的稠度和變形能力。旋轉(zhuǎn)粘度在175℃時為2.0Pa?s左右，保證了瀝青在施工溫度下具有良好的流動性，便于施工操作。彈性恢復(fù)達(dá)到了80%以上，體現(xiàn)了橡膠粉復(fù)合改性瀝青在受到外力作用后的彈性性能，能夠有效緩解路面的應(yīng)力集中。離析試驗結(jié)果顯示，其上下層軟化點差小于2.5℃，表明該瀝青具有較好的存儲穩(wěn)定性，在存儲和運輸過程中不易出現(xiàn)分層現(xiàn)象。從實際路用性能表現(xiàn)來看，廣吉高速公路通車后的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，采用橡膠粉復(fù)合改性瀝青的路段在抗車轍性能方面表現(xiàn)出色。經(jīng)過兩年的交通運營，在大流量、重軸載的交通條件下，該路段車轍深度平均僅為8mm，明顯低于周邊采用普通瀝青的路段，有效提高了路面的平整度和使用壽命。在抗裂性能方面，該路段在經(jīng)歷了多個冬季的低溫考驗后，裂縫出現(xiàn)的數(shù)量和寬度都得到了有效控制。每公里裂縫數(shù)量不超過6條，且裂縫寬度最大不超過0.6mm，相比普通瀝青路面，抗裂性能提升顯著。此外，橡膠粉復(fù)合改性瀝青路面在抗水損害性能方面也有良好表現(xiàn)，經(jīng)過多次強(qiáng)降雨后，路面未出現(xiàn)明顯的水損害現(xiàn)象，如坑槽、松散等，保障了道路的使用性能和行車安全。廣吉高速公路項目的成功應(yīng)用，為橡膠粉復(fù)合改性瀝青在高速公路建設(shè)中的推廣提供了寶貴的經(jīng)驗。其優(yōu)異的性能表現(xiàn)不僅證明了橡膠粉復(fù)合改性瀝青在提高道路質(zhì)量、延長道路使用壽命方面的有效性，還展示了其在解決廢舊輪胎污染問題、實現(xiàn)資源循環(huán)利用方面的重要價值。4.3應(yīng)用案例的經(jīng)驗總結(jié)與啟示對比自貢東城內(nèi)環(huán)路和廣吉高速公路這兩個應(yīng)用案例，可以發(fā)現(xiàn)，在成功經(jīng)驗方面，二者均展現(xiàn)出了廢胎膠粉橡膠瀝青優(yōu)良的路用性能，抗車轍和抗裂性能顯著提升，有效延長了道路使用壽命，降低了維修養(yǎng)護(hù)成本。在環(huán)保層面，都實現(xiàn)了廢舊輪胎的大量消耗，減少了“黑色污染”，踐行了綠色環(huán)保理念。施工過程中，雖然膠粉橡膠瀝青的施工工藝與傳統(tǒng)瀝青有相似之處，但施工人員也需提前熟悉掌握其特殊要求，如對溫度的嚴(yán)格把控等，從而保障施工順利進(jìn)行。然而，案例中也存在一些問題。在材料成本方面，盡管從全壽命周期來看具有優(yōu)勢，但廢胎膠粉橡膠瀝青的前期材料成本仍相對較高，這在一定程度上限制了其大規(guī)模推廣應(yīng)用。在生產(chǎn)和施工環(huán)節(jié)，對溫度、攪拌時間等參數(shù)的控制要求極為嚴(yán)格，操作過程較為復(fù)雜，若控制不當(dāng)，易影響橡膠瀝青的性能和施工質(zhì)量。同時，目前針對廢胎膠粉橡膠瀝青的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚不完善，在質(zhì)量把控上存在一定難度。針對這些問題，可提出以下改進(jìn)建議。在降低成本方面，加大對廢胎膠粉生產(chǎn)工藝的研發(fā)投入，提高生產(chǎn)效率，降低廢胎膠粉的生產(chǎn)成本。加強(qiáng)與廢舊輪胎回收企業(yè)的合作，建立穩(wěn)定的原材料供應(yīng)渠道，降低原材料采購成本。在優(yōu)化生產(chǎn)和施工工藝方面，研發(fā)更加先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和施工技術(shù)，提高生產(chǎn)和施工過程中參數(shù)控制的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。加強(qiáng)對施工人員的培訓(xùn)，提高其操作技能和質(zhì)量意識，確保施工過程嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行。在完善標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范方面，相關(guān)部門和行業(yè)協(xié)會應(yīng)加快制定和完善廢胎膠粉橡膠瀝青的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范，明確各項性能指標(biāo)和檢測方法，為質(zhì)量把控提供科學(xué)依據(jù)。加強(qiáng)對廢胎膠粉橡膠瀝青應(yīng)用的監(jiān)管力度，確保工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。五、廢胎膠粉橡膠瀝青應(yīng)用面臨的問題與解決措施5.1應(yīng)用中存在的問題5.1.1性能穩(wěn)定性問題廢胎膠粉橡膠瀝青在性能穩(wěn)定性方面存在諸多挑戰(zhàn)。在儲存過程中，其性能會發(fā)生顯著變化。由于廢胎膠粉與瀝青之間的相容性并非完美，在重力和溫度等因素的作用下，長時間儲存容易導(dǎo)致膠粉顆粒沉降，從而出現(xiàn)離析現(xiàn)象。研究表明，儲存時間超過72小時后，橡膠瀝青的上下層軟化點差值可能會超過3℃，這直接影響了其性能的均勻性和一致性。這種離析現(xiàn)象使得在使用過程中，不同部位的橡膠瀝青性能存在差異，難以保證道路工程的質(zhì)量穩(wěn)定性。不同批次的廢胎膠粉來源和質(zhì)量參差不齊，也是導(dǎo)致橡膠瀝青性能不穩(wěn)定的重要原因。廢舊輪胎的種類繁多，其橡膠成分、硫化程度、添加劑等各不相同，這使得廢胎膠粉的性質(zhì)存在較大差異。例如，載重輪胎和轎車輪胎制成的膠粉，在橡膠含量和性能上就有明顯區(qū)別，載重輪胎膠粉的橡膠含量相對較高，但雜質(zhì)也較多，而轎車輪胎膠粉則相對較純凈，但橡膠含量可能稍低。這些差異導(dǎo)致在與瀝青混合時，反應(yīng)程度和效果不一致，進(jìn)而影響橡膠瀝青的性能穩(wěn)定性。在實際生產(chǎn)中，即使采用相同的生產(chǎn)工藝和配方，使用不同批次的廢胎膠粉生產(chǎn)出的橡膠瀝青，其針入度、軟化點、延度等性能指標(biāo)也可能出現(xiàn)較大波動，波動范圍可達(dá)10%-20%。此外，加工工藝的波動對橡膠瀝青性能穩(wěn)定性的影響也不容忽視。在濕法工藝中，溫度、剪切速度和時間等參數(shù)的微小變化，都可能導(dǎo)致廢胎膠粉與瀝青的溶脹反應(yīng)程度不同。當(dāng)溫度波動±5℃時，橡膠瀝青的軟化點可能會相應(yīng)變化3-5℃；剪切速度波動±500r/min，可能會使橡膠瀝青的針入度變化5-10（0.1mm）。這些加工工藝參數(shù)的不穩(wěn)定，使得橡膠瀝青的性能難以保持穩(wěn)定，增加了質(zhì)量控制的難度。5.1.2施工工藝復(fù)雜廢胎膠粉橡膠瀝青的施工工藝相較于傳統(tǒng)瀝青更為復(fù)雜，存在諸多技術(shù)難題和操作難點。在施工溫度控制方面，要求極為嚴(yán)格。橡膠瀝青的施工溫度一般比傳統(tǒng)瀝青高10-20℃，這是因為橡膠瀝青的粘度較大，需要更高的溫度來保證其流動性，以滿足施工要求。在攤鋪過程中，溫度過高會導(dǎo)致瀝青老化，降低其性能；溫度過低則會使橡膠瀝青的粘度急劇增加，難以攤鋪均勻，甚至可能出現(xiàn)堵塞攤鋪機(jī)的情況。在某工程施工中，當(dāng)攤鋪溫度超過190℃時，橡膠瀝青的延度明顯下降，抗裂性能變差；而當(dāng)溫度低于170℃時，攤鋪的平整度無法保證，出現(xiàn)了明顯的波浪狀表面。橡膠瀝青混合料的拌和難度也較大。由于橡膠瀝青的高粘度，在與集料拌和時，需要更高的拌和功率和更長的拌和時間，才能使橡膠瀝青均勻地裹覆在集料表面。這不僅增加了能源消耗，還降低了生產(chǎn)效率。在實際操作中，拌和時間過長會導(dǎo)致集料表面的橡膠瀝青過度老化，影響混合料的性能；拌和時間過短則會使橡膠瀝青與集料混合不均勻，導(dǎo)致路面質(zhì)量不穩(wěn)定。在一些小型拌和站，由于設(shè)備功率不足，很難將橡膠瀝青與集料充分拌和，使得路面在使用過程中容易出現(xiàn)局部松散、掉粒等問題。在碾壓環(huán)節(jié)，也存在一些特殊要求。橡膠瀝青混合料的壓實溫度范圍較窄，對碾壓時機(jī)的把握要求較高。如果碾壓過早，混合料溫度過高，容易出現(xiàn)推移、擁包等現(xiàn)象；如果碾壓過晚，混合料溫度過低，又難以達(dá)到規(guī)定的壓實度。在某項目中，由于施工人員對碾壓時機(jī)把握不當(dāng)，導(dǎo)致部分路段的壓實度僅達(dá)到90%，低于設(shè)計要求的96%，嚴(yán)重影響了路面的強(qiáng)度和耐久性。此外，橡膠瀝青混合料的壓實設(shè)備和工藝也需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)其高粘度的特點。5.1.3成本與效益平衡廢胎膠粉橡膠瀝青的成本構(gòu)成較為復(fù)雜，主要包括原材料成本、生產(chǎn)加工成本和運輸成本等。原材料方面，廢胎膠粉的價格受廢舊輪胎回收市場的影響較大，回收渠道不穩(wěn)定，導(dǎo)致其價格波動頻繁?；|(zhì)瀝青的價格也會隨著石油市場的變化而波動，這使得原材料成本難以有效控制。在生產(chǎn)加工過程中，由于橡膠瀝青的制備工藝對設(shè)備和技術(shù)要求較高，需要配備專門的高速剪切設(shè)備、加熱設(shè)備等，設(shè)備的購置、維護(hù)和能耗成本較高。濕法工藝中，高速剪切設(shè)備的投資成本通常在50-100萬元之間，每年的維護(hù)費用約為設(shè)備投資的10%，能耗成本也比傳統(tǒng)瀝青生產(chǎn)高出30%-50%。運輸成本方面，由于橡膠瀝青的儲存穩(wěn)定性較差，需要在短時間內(nèi)使用，這就要求生產(chǎn)場地盡量靠近施工現(xiàn)場，否則會增加運輸成本和時間成本。成本控制面臨諸多難點。一方面，廢胎膠粉的質(zhì)量和價格之間存在矛盾。高質(zhì)量的廢胎膠粉能夠更好地改善橡膠瀝青的性能，但價格往往較高；而低質(zhì)量的廢胎膠粉雖然價格便宜，但可能無法滿足性能要求，甚至?xí)绊懴鹉z瀝青的質(zhì)量。在選擇廢胎膠粉時，需要在質(zhì)量和價格之間進(jìn)行權(quán)衡，這增加了成本控制的難度。另一方面，生產(chǎn)規(guī)模對成本的影響較大。目前，廢胎膠粉橡膠瀝青的生產(chǎn)規(guī)模相對較小，尚未形成規(guī)模效應(yīng)，導(dǎo)致單位生產(chǎn)成本較高。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，設(shè)備的利用率提高，單位產(chǎn)品分?jǐn)偟墓潭ǔ杀緯档?，但在實際生產(chǎn)中，由于市場需求的不確定性和投資風(fēng)險等因素，企業(yè)往往難以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。雖然從長期來看，廢胎膠粉橡膠瀝青具有降低道路維修養(yǎng)護(hù)成本、延長道路使用壽命等經(jīng)濟(jì)效益，但在前期投資和建設(shè)階段，其成本相對較高，這使得一些建設(shè)單位在選擇材料時存在顧慮，影響了廢胎膠粉橡膠瀝青的推廣應(yīng)用。在某城市道路建設(shè)項目中，采用廢胎膠粉橡膠瀝青的前期投資比傳統(tǒng)瀝青高出15%，盡管預(yù)計在未來10年內(nèi)可節(jié)省30%的維修養(yǎng)護(hù)成本，但建設(shè)單位仍因前期投資壓力較大而對采用該材料猶豫不決。5.2針對性解決措施5.2.1優(yōu)化配方與工藝為提高廢胎膠粉橡膠瀝青的性能穩(wěn)定性，需要對配方和工藝進(jìn)行深入優(yōu)化。在配方優(yōu)化方面，通過大量的實驗研究不同廢胎膠粉摻量和目數(shù)與瀝青性能之間的定量關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)配方的精準(zhǔn)設(shè)計。利用響應(yīng)面分析法，以針入度、軟化點、延度等性能指標(biāo)為響應(yīng)值，以廢胎膠粉摻量和目數(shù)為自變量，通過實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析，確定最佳的配方組合。有研究通過響應(yīng)面分析，得出在廢胎膠粉摻量為20%、目數(shù)為60目時，橡膠瀝青的綜合性能最佳，其針入度為55（0.1mm），軟化點為58℃，延度為25cm。引入新型添加劑也是優(yōu)化配方的重要途徑。例如，選用具有特殊結(jié)構(gòu)的增容劑，如馬來酸酐接枝的聚合物，它能夠在廢胎膠粉與瀝青之間形成化學(xué)鍵合，增強(qiáng)二者的相容性，減少離析現(xiàn)象的發(fā)生。研究表明，添加1%的馬來酸酐接枝聚合物后，橡膠瀝青儲存72小時后的上下層軟化點差值可控制在2℃以內(nèi)。開發(fā)具有多功能的復(fù)合添加劑，同時具備增韌、穩(wěn)定和抗老化等多種性能，進(jìn)一步提升橡膠瀝青的綜合性能。在工藝改進(jìn)方面，研發(fā)新型的混合設(shè)備和工藝。采用超聲波輔助混合工藝，利用超聲波的空化效應(yīng)和機(jī)械振動作用，促進(jìn)廢胎膠粉在瀝青中的分散和溶脹。在超聲波功率為300W、作用時間為20分鐘的條件下，橡膠瀝青的性能得到顯著改善，其高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性都有明顯提高。利用動態(tài)剪切流變儀（DSR）等先進(jìn)設(shè)備，實時監(jiān)測混合過程中橡膠瀝青的性能變化，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整工藝參數(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化控制。通過建立嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系，對原材料的質(zhì)量、生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)以及成品的性能進(jìn)行全面監(jiān)控，確保每一批次的橡膠瀝青性能穩(wěn)定。對廢胎膠粉的來源、橡膠含量、雜質(zhì)含量等進(jìn)行嚴(yán)格檢測，保證其質(zhì)量的一致性；在生產(chǎn)過程中，設(shè)置多個質(zhì)量檢測點，對溫度、攪拌速度、反應(yīng)時間等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測和記錄，一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常，及時進(jìn)行調(diào)整。5.2.2施工技術(shù)改進(jìn)針對廢胎膠粉橡膠瀝青施工工藝復(fù)雜的問題，采取一系列技術(shù)改進(jìn)措施。在施工設(shè)備優(yōu)化方面，研發(fā)專門適用于橡膠瀝青施工的攤鋪機(jī)和壓路機(jī)。對攤鋪機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，增加加熱裝置，提高熨平板的溫度，確保在攤鋪過程中橡膠瀝青混合料的溫度均勻，減少溫度離析。在熨平板上安裝紅外加熱裝置，使熨平板溫度能夠穩(wěn)定保持在160-170℃，有效提高了攤鋪質(zhì)量。對壓路機(jī)進(jìn)行升級，增加壓實功率和振動頻率的調(diào)節(jié)范圍，以適應(yīng)橡膠瀝青混合料高粘度的特點。采用智能壓路機(jī)，通過傳感器實時監(jiān)測壓實過程中的各項參數(shù)，如壓實度、溫度等，并根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)自動調(diào)整壓實功率和振動頻率，確保壓實效果。開發(fā)先進(jìn)的施工技術(shù)和工藝。采用雙層攤鋪技術(shù)，先攤鋪一層橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，再攤鋪一層橡膠瀝青上面層，通過這種方式提高路面的整體性能。在某城市快速路的施工中，采用雙層攤鋪技術(shù)后，路面的抗裂性能和防水性能得到顯著提升，經(jīng)過兩年的使用，路面未出現(xiàn)明顯的裂縫和水損害現(xiàn)象。應(yīng)用溫拌技術(shù)，在橡膠瀝青中添加溫拌劑，降低施工溫度，減少能源消耗和有害氣體排放。研究表明，添加溫拌劑后，橡膠瀝青的施工溫度可降低20-30℃，同時其性能不受明顯影響。加強(qiáng)施工人員的培訓(xùn)也是關(guān)鍵。定期組織施工人員參加專業(yè)培訓(xùn)課程，邀請專家講解橡膠瀝青施工的技術(shù)要點和操作規(guī)范。培訓(xùn)內(nèi)容包括施工設(shè)備的操作方法、溫度控制技巧、碾壓時機(jī)的把握等。通過理論講解和實際操作相結(jié)合的方式，提高施工人員的技術(shù)水平和質(zhì)量意識。建立施工人員考核制度，對考核合格的人員頒發(fā)上崗證書，確保施工隊伍的專業(yè)性和穩(wěn)定性。5.2.3成本控制策略為實現(xiàn)廢胎膠粉橡膠瀝青成本與效益的平衡，采取多種成本控制策略。在規(guī)?；a(chǎn)方面，加大對廢胎膠粉橡膠瀝青生產(chǎn)企業(yè)的扶持力度，鼓勵企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。政府可以通過稅收優(yōu)惠、財政補(bǔ)貼等政策，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)積極性。對新建的規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)，給予前三年免征企業(yè)所得稅的優(yōu)惠政策，幫助企業(yè)快速發(fā)展。企業(yè)自身應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，提高生產(chǎn)效率，降低單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。采用先進(jìn)的自動化生產(chǎn)設(shè)備，減少人工操作環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。通過優(yōu)化生產(chǎn)流程，合理安排生產(chǎn)計劃，降低生產(chǎn)過程中的能耗和原材料浪費。在原材料替代方面，積極尋找價格更低、性能更優(yōu)的原材料替代方案。研究開發(fā)新型的廢胎膠粉預(yù)處理技術(shù)，提高廢胎膠粉的利用率，降低對高品質(zhì)廢胎膠粉的依賴。通過化學(xué)脫硫和物理活化等方法，提高廢胎膠粉的活性，使其能夠更好地與瀝青混合，從而可以使用部分低質(zhì)量的廢胎膠粉，降低原材料成本。探索使用其他廢棄材料替代部分廢胎膠粉，如廢棄塑料、廢棄纖維等。將廢棄塑料與廢胎膠粉按一定比例混合，制備復(fù)合改性瀝青，不僅降低了成本，還提高了瀝青的性能。此外，加強(qiáng)與上下游企業(yè)的合作，建立穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系，降低原材料采購成本和運輸成本。與廢舊輪胎回收企業(yè)建立長期合作關(guān)系，確保廢胎膠粉的穩(wěn)定供應(yīng)，并