前言

随着我国公路交通运输事业的迅速发展，汽车保有量大幅度增加，每年产生的废旧轮胎越来越多，2005年全国汽车保有量为3200万辆，废旧轮胎产生量约为1.35亿条，并以每年12%的速度增加，到2010年将达到3亿条（见图-1），约合770万吨。目前废旧橡胶轮胎的再生利用主要集中在生产再生橡胶、生产硫化橡胶粉、热能利用、旧轮胎翻新等方面，其资源利用对比见表-1。

图-1中国废轮胎产量的概况

表-1 废旧橡胶轮胎资源利用对比表

摘自《中国轮胎资源循环利用行业发展及政策导向》

“十一五”规划以来，国家高速公路建设飞速发展，2008年底我国高速公路通车里程达到5.3万公里，到2010年我国高速公路通车里程将达到6.5万公里。沥青路面以其良好的行驶性能和维修方便等特点成为高等级公路主要的路面结构形式。用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青是研究应用热点之一，已发展较为成熟，但是随着原油价格的上涨，SBS的成本越来越高；与此同时，废旧汽车轮胎所造成的黑色污染已成为整个社会亟待解决的问题。从各项路用性能指标来看，轮胎橡胶材料的综合性能要优于沥青，同时橡胶和沥青同属高分子材料，在一定程度上具有天然亲和性^[1]，因此废胶粉改性沥青是一个很好的发展方向。废胶粉改性沥青的一般术语是橡胶沥青，其最显著特点是路面厚度可减薄一半，且路面寿命可延长一倍。因此合理使用废胶粉生产橡胶沥青是社会环境可持续发展，资源节约合理利用的最佳选择。橡胶沥青作为一种非均相的体系，其性能随温度，时间而变化，另外其性能的发挥还依赖于道路设计，混合料设计及施工的合理性，因此选择来源确定，颗粒及成分可控的胶粉是生产性能优良橡胶沥青的前提。

本文结合了2009年11月初在中国南京召开的第四届国际橡胶沥青大会综述了橡胶沥青的定义及机理，加工工艺，橡胶沥青性能与胶粉性能的关联等方面，并对公路改性沥青用硫化橡胶粉的应用前景进行了展望。

1、             橡胶沥青的定义及机理

根据ASTM D8-88^[2],橡胶沥青是指向基质沥青中加入15%以上的橡胶粉，在180℃以上的温度下共炼反应45分钟，从而基质沥青与橡胶粉充分溶胀而形成了一种新的胶结料，这种胶结料具有较强的硫化橡胶的特性。技术性能指标见图-3。

 图-2 橡胶沥青共炼反应原理图        图-3橡胶沥青技术性能指标

2、             橡胶沥青的加工工艺

典型橡胶沥青的加工工艺主要包括湿法和干法两种^[3]。湿法是指胶粉与沥青预先进行搅拌溶胀，得到具有硫化胶特性的胶结料后与集料、矿粉拌合制得沥青混合料，湿法所用的胶粉的目数一般在20-80目。湿法又分为工厂化的橡胶沥青和现场拌合的橡胶沥青，前者以强剪切为主，得到具有较好高温贮存稳定性的橡胶沥青胶结料，后者以搅拌为主，胶粉颗粒在沥青中充分溶胀，体积膨胀为原来的1-2倍。干法是指胶粉不通过与沥青的预先溶胀而是和集料矿粉一起拌合制备橡胶沥青混合料，胶粉在拌合过程中溶胀，其颗粒尺寸一般在5-15目。

3、             橡胶沥青性能与胶粉性能的关联性

胶粉的种类的差别主要体现在橡胶烃的种类和含量上^[4]。一般天然胶含量高，可以加快橡胶沥青的溶胀反应速度，天然胶溶胀降解变粘，增加橡胶沥青的粘附性。目前国内橡胶轮胎主要类型有载重卡车胎和小轿车子午胎，载重卡车轮胎，一般天然胶含量约为70%，丁苯橡胶和顺丁橡胶约为30%；小轿车子午胎主要来源于小型车轮胎，天然胶含量较低约为20%。

胶粉目数的差别对改性沥青的效果也是不同的。以搅拌为主的橡胶沥青的生产中，胶粉颗粒越大，软化点越高，弹性恢复越好，但是粘度相应越大，影响拌合，不宜施工，对混合料结构的设计要求越高，对胶粉目数要求较严格。工厂化橡胶沥青鉴于工艺要求一般选择20目胶粉。胶粉掺量越大，橡胶沥青的低温性能越好，但是不宜施工，因此合理的胶粉掺量为15-20%^[5]。

4、             橡胶沥青在路面中的实际应用

目前国内橡胶沥青在公路路面中主要设计为间断级配(Gap-graded)^[6]，主要原因是胶粉颗粒溶胀后体积变大，填充在集料间隙以避免难压实的问题。其次为开级配（OGFC），主要是利用其透水性和降噪效果良好的性能。工厂化的橡胶沥青也可设计为低油石比的密级配（Dense-graded）。另外橡胶沥青应力吸收层（SAMI）也是一个重要的应用方向，当旧水泥路面实施“白改黑”工程时，往往先在原来的水泥路面上加铺应力吸收层，减少路面反射裂缝的产生。橡胶沥青还可因其防水和粘结作用用于桥面的防水粘结层。

5、             展望

近年来，我国公路建设快速发展，尤其是西部地区的道路建设，使得我国道路建设沥青用量逐年大幅度增加。预计到2010年，我国沥青需求量将达到1611万吨，其中88.10%将用于道路建设，橡胶沥青以其独特的性能和价格优势必将得到大量的推广和应用。笔者认为，橡胶沥青的开发与应用应着重解决以下两方面问题：一方面，提高橡胶沥青的高温贮存稳定性是高性价比的橡胶沥青工厂化集中生产和稳定化应用的前提^[7]，关系到道路的质量和寿命。另一方面，结合我国胶粉产业的现状，尽早建立公路改性沥青用硫化橡胶粉的技术标准和行业规范，拓宽废橡胶粉的应用范围，如胶鞋、胶管、小车胎等，实现废旧资源的可再生利用，势在必得。

参考文献：

[1]  , <, SPAN style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-bidi-font-size: 10.5pt">张小英，徐传杰，孔宪明．废橡胶粉改性沥青研究综述[J]．石油沥青，2004,18（4）1-4．

[2]  孙祖望，陈飙．橡胶技术应用指南[Ｍ]．北京：人民交通出版社，2007：4-5．

[3]  Le W L H．Polymer modification of paving asphalt binders[J]．Rubber Chemistry Technology，1994，67(3)：447-480．

[4]  张智蔚，张兴明．橡胶沥青应用实验研究[A].第四届国际橡胶沥青大会中文论文[C].2009：50-53

[5]  Li J. Zhu Y. Wang H. Wang S. Zhang Y. Zhang Y. Study on the hot storage stability of reclaimed rubber modified asphalt[A]. Asphalt Rubber 2009 proceedings[C]. 2009：449-460

[6]  R Cao. Evaluation of New generation of gap graded asphalt rubber mixtures[A].Asphalt Rubber 2009[C].Asphalt Rubber 2009 proceedings[C]. 2009：97-108

[7]  李金亮，王仕峰，张勇，张隐西．废旧胶粉改性沥青的高温贮存稳定性[J]．合成橡胶工业，2009，32（6）：259-263．