摘要：為了保護環境，節約資源，研究與應用橡膠瀝青具有重要意義。試驗結果表明，橡膠瀝青具有良好的高溫穩定性，低溫柔韌性以及粘附性等性能。采用橡膠瀝青鋪筑SMA路面，其性能符合現行瀝青路面技術規范的要求，故橡膠瀝青完全可以取代SBS改性瀝青。

　　關鍵詞：瀝青路面；橡膠瀝青，SMA

　　1. 引言

　　瀝青瑪蹄脂碎石（Stone Mastic Asphalt,簡稱SMA）路面，自引進我國以來已經有十多年的歷史，得到了廣泛的研究與應用。大量的實踐表明，SMA路面具有很多優點，其突出的表現為高溫下具有良好的抗車轍性能，低溫下又有良好的抗裂性；由于所含粗集料多，路面表面粗糙而具有良好的抗滑性；因為所含瀝青結合料多，路面又有良好的耐久性。因此SMA在很多高速公路面層以及城市道路鋪筑得到廣泛應用。

　　德國發明SMA路面，由于其所處緯度高，夏天氣溫偏低，因此德國鋪筑SMA路面常采用普通瀝青,并一定需要使用粘度較高的改性瀝青。該技術引進我國以后，開始也按照德國規范使用普通瀝青，由于瀝青用量較大，結果造成嚴重泛油。經過大量室內外試驗和實踐，針對我國大部分地區氣溫較高，尤其夏天十分炎熱的氣候條件，鋪筑SMA路面必須采用粘度較高的改性瀝青，現在已經形成鋪筑SMA路面幾乎全部使用SBS改性瀝青的局面。由于同時需要使用纖維材料，這樣使路面成本大為提高。

　　采用橡膠瀝青鋪筑開級配瀝青路面，不僅在美國等國家已經得到廣泛應用，而且在近幾年來，在我國也開展了研究與應用，路用效果良好。能否采用橡膠瀝青鋪筑SMA路面，以便降低成本，節約資源，保護環境，是值得研究的瀝青路面技術重要課題。

　　2. 橡膠瀝青的制備與性能

　　2.1 橡膠瀝青的制備

　　制備橡膠瀝青的工藝比較簡單，將30目左右的輪胎膠粉加入160℃的熱瀝青中，然后升溫至180-190℃高溫，在機械持續攪拌下保溫1小時左右，即可制備成橡膠瀝青。

　　目前國內已經研制出現代化的橡膠瀝青生產設備，這種設備具有以下特點：①具有快速升溫系統，能夠在短短20秒內即可將基質瀝青從160℃提高到190℃，大大縮短了瀝青的加熱時間，從而有效地避免了瀝青在加熱升溫過程中的老化；② 具有高速剪切預拌系統，使橡膠瀝青在罐內產生對流、翻滾，得以攪拌充分均勻；③具有的自動控制系統，稱量精確，連續上料，工作可靠，有效地保證橡膠瀝青的質量。

　　實踐與經驗告訴我們,為了修筑質量良好的橡膠瀝青路面,一定不能貪圖便宜,采用那些沒有生產資質,沒有良好生產設備的承包商來生產橡膠瀝青。

　　2.2 橡膠瀝青的性能

　　2.2.1 膠粉的摻加劑量

　　膠粉的劑量對橡膠瀝青的性能有著重要的影響，美國規范要求，膠粉劑量必須大于15%。因此目前很多鋪筑橡膠瀝青路面，都是采用美國亞利桑那州、加利福尼亞州等推出的所謂間斷級配橡膠瀝青混合料，即AR-AC型，其特點是集料級配為粗級配，粗集料多，細集料少，不用或者少用礦粉，集料之間的空隙用高劑量、高粘度的橡膠瀝青所填充，形成密實結構，空隙率可控制在3%～5%范圍。為了獲得高粘度的橡膠瀝青，所以美國要求采用較高膠粉劑量，通常都在20%以上。

　　采用橡膠瀝青鋪筑SMA路面，其集料級配與AR-AC的區別主要在于要用較多的礦粉，如果所用的結合料也是高粘度的橡膠瀝青，則拌和時勢必干澀，以至無法拌和。因此用于拌制SMA混合料的橡膠瀝青添加的膠粉劑量無需那么高，本研究采用外加15%的劑量，基質瀝青為70號。

　　2.2.2 橡膠瀝青的主要性能

　　制備而成的橡膠瀝青,其常規技術性能列于表1，作為比較表1中還列有SBS改性瀝青的基本性能。由表1可見，橡膠瀝青的性能比基質瀝青有了明顯改善，主要表現在高溫穩定性與低溫柔軟性方面有了大幅提高，但是與SBS改性瀝青相比較，其軟化點要低一點，但實際粘度基本相當。

　　瀝青是溫度敏感性材料，從道路使用要求出發，希望瀝青材料性能隨溫度變化越小越好。車頂瀝青材料在不同溫度下的針入度，計算得針入度敏感性系數A，針入度質數PI，當量軟化點T800, 當量脆點T1.2，以及塑性溫度范圍T800-T1.2，根據這些指標可以評價瀝青材料的溫度敏感性。

　　瀝青是溫度敏感性材料，從道路使用要求出發，希望瀝青材料性能隨溫度變化越小越好。車頂瀝青材料在不同溫度下的針入度，計算得針入度敏感性系數，針入度質數PI，當量軟化點T800, 當量脆點T1.2，以及塑性溫度范圍T800-T1.2，根據這些指標可以評價瀝青材料的溫度敏感性。

　　由表2可見，與基質瀝青相比，橡膠瀝青的針入度系數A值降低，這表明橡膠瀝青的溫度穩定性提高，對溫度的變化不那么敏感。當量軟化點上升，脆點降低，材料的塑性溫度范圍從60.3℃擴大到81℃，橡膠瀝青的性能明顯得到改善。

　　橡膠瀝青性能改善還有一個明顯的特征，就是與石料的粘附性大為提高。表3是基質瀝青與橡膠瀝青與酸性巖石砂巖和花崗巖，采用水煮法試驗的結果。顯然橡膠瀝青與碎石的粘附性都非常好，而且碎石表面的瀝青膜比較后，經計算約可達到12～15，而一般瀝青的再碎石表面的膜厚僅為8左右。因此橡膠瀝青混合料的用油量要比一般瀝青混合料要多的多。

　　1. 橡膠瀝青SMA混合料的性能

　　3.1橡膠瀝青SMA混合料設計

　　橡膠瀝青SMA混合料用作路面上面層，集料要求堅硬，耐磨，以保證路面具有良好的抗滑性，為此粗集料采用輝綠巖軋制的碎石。細集料采用石灰巖碎石。

　　橡膠瀝青SMA混合料更大粒徑為13.2mm，集料級配采用現行規范級配的中值，作為與AR-AC級配相比較，將其級配列于表4中。

　　顯然，如前所述，我國的SMA混合料級配，雖然粗集料比例比較高，但是它含有高達10%的礦粉，而美國的間斷級配橡膠瀝青混合料，幾乎全部是粗集料，基本上沒有細集料，也就是所謂斷開的級配，而且幾乎不用礦粉，這是AR-SMA-13與AR-AC-13兩者的更大區別。

　　橡膠瀝青SMA混合料結合料用量，首先也是通過馬歇爾試驗，同時通過不同瀝青用量下的析漏試驗與飛散試驗確定其上下限。這里不詳細介紹詳細的試驗過程，這里要說明的是橡膠瀝青SMA混合料不同于SBS改性瀝青SMA混合料，其瀝青用量的范圍比較大，下限為5.5%，上限則高達7.0%，結合馬歇爾試件的體積指標，也就是空隙率按4%控制要求，確定更佳橡膠瀝青用量為6.3%。

　　需要特別說明的是，采用橡膠瀝青拌制SMA混合料，不需要添加纖維做穩定劑，這就大大節省工程成本，也是與SBS改性瀝青SMA路面不同之處。

　　3.2橡膠瀝青SMA混合料主要性能

　　橡膠瀝青能否用于拌制SMA混合料，其關鍵在于考察其混合料的性能是否能滿足現行規范的技術指標要求。在現行瀝青路面施工技術規范中，作為SMA 混合料，其主要的技術

指標為動穩定度DS，這是反映材料高溫穩定的抗車轍能力的主要指標，另一個指標為凍融劈裂強度比，它反映材料抗水性能，也在一定程度上反映材料的低溫性能?，F將試驗結果匯

　　總列于表5中。作為比較同時列出SBS改性瀝青SMA混合料的相應試驗結果。

　　由表5所列數據可以看出，利用橡膠瀝青拌制的SMA混合料，其性能完全符合現行瀝青路面施工技術規范要求，與SBS改性瀝青SMA混合料相比，性能處于同一水平。換句話說，鋪筑SMA路面完全可以采用橡膠瀝青來取代SBS改性瀝青。

　　3.3 橡膠瀝青SMA路面的施工

　　橡膠瀝青SMA混合料施工與常規瀝青路面施工沒有太大區別，其更主要的特點是，橡膠瀝青因為粘度高，加熱溫度要求比SBS改性瀝青高出10度，即達到180～190℃。拌和溫度同樣也要求比較高，因而能耗較大,攤鋪時煙霧比較大（見圖1）。近年來通過在橡膠瀝青中添加溫拌劑，可以有效地將施工溫度將下來，大約可以降低施工溫度20℃左右，無論混合料拌和還是攤鋪，就不再出現嚴重的煙霧，表明橡膠瀝青技術又有了新的進步。

　　通過對現場橡膠瀝青SMA路面的檢測，其平均構造深度達到1.01mm，表面構造紋理豐富，具有良好的抗滑性。壓實度達到要求，經現場測進行滲水試驗，32個測點中僅有2個有滲水現象，合格率達到94%。經幾年的運營，至今狀態良好，表明采用橡膠瀝青鋪筑的SMA 路面具有長久的使用壽命。

　　1. 采用橡膠瀝青鋪筑SMA路面的經濟性

　　采用橡膠瀝青鋪筑SMA路面，與采用SBS改性瀝青相比較，應該說有著顯著的經濟性。目前70號瀝青的價格約為4200元/噸，30目膠粉的價格約為2800元/噸。1噸瀝青添加150公斤膠粉，計價420元，加上加工費800元，這樣折合每噸橡膠瀝青成本為4710元/噸。目前SBS改性瀝青出廠價約為5750元/噸。可見采用橡膠瀝青鋪筑SMA路面，單就瀝青成本就可以降低1000元/噸。如果鋪筑10公里6車道高速公路路面，厚度為4cm ,估計可以節約成本180萬元，這里還未計入不需要使用纖維的費用在內，如果計入則可節約200萬元之多。另外使用橡膠瀝青路面由于使用壽命能明顯延長，故其經濟性是不言而喻的。

　　2. 結論（1） 廢舊輪胎用于瀝青改性,有利于節約資源,保護環境,因而廢舊輪胎的利用具有重要的社會意義和環境保護意義。

　?。?） 廢舊輪胎膠粉加入瀝青中，能有效地提高瀝青的高溫穩定性和低溫抗裂性，以及與酸性巖石的粘附性。

　?。?） 采用橡膠瀝青拌制SMA混合料，無論高溫抗車轍性能，還是抗水損害性能，均能滿足現行瀝青路面施工技術規范的要求，因而從路用要求出發采用橡膠瀝青完全可以取代SBS改性瀝青。

　?。?） 采用橡膠瀝青鋪筑SMA路面，與使用SBS改性瀝青相比，可以節約成本，因而具有良好的經濟性。

　?。?） 為了克服橡膠瀝青施工能耗高、煙霧大的缺點，在橡膠瀝青中添加溫拌劑將是有效的可行技術措施，是橡膠瀝青技術的發展方向。

　　參考文獻

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