摘要：介绍了废橡胶粉及其改性沥青的生产、利用和技术进展现状，同时也介绍了废橡胶粉改性沥青的生产方法及性能。用废橡胶粉改性沥青铺设的公路，可以减少路面龟裂和软化，路面不易结冰和打滑，提高了行使安全性和路面寿命，对于充分利用资源和保护环境，降低改性沥青的成本是非常有利的。 关键词：废橡胶粉 改性沥青 沥青
随着交通流量迅速增加和车辆轴载不断增大，现代交通对沥青路面的强度、稳定性、抗磨耗性和舒适性等使用性能提出了更高的要求。但是，普通道路沥青的综合性能已不能适应高等级路面的要求，利用聚合物改善沥青的性能，是提高沥青性能的有效方法。
可用于沥青改性的聚合物种类很多，热塑性聚合物，如：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、无规聚丙烯等；弹性体聚合物，如：SBS、SIS、丁苯橡胶等。虽然这些聚合物在沥青改性中得以大量研究和不同程度的应用，但由于其价格昂贵，难以大规模推广。
利用废橡胶粉生产改性沥青首先是出于环保上的考虑。废橡胶制品的回收与处理已成为现代社
会日趋严重的问题，倍受各国政府关注。废橡胶粉加入到沥青中，可以增强沥青的韧性，有效地吸附沥青中的油蜡，从而减少游离蜡的含量，使沥青的感温性下降，粘结性提高。利用废橡胶粉作为沥青改性剂，具有原料丰富、价格低廉、工艺简单等特点。世界上许多国家，如美、日、俄、加、韩、瑞典、芬兰等国已成功地使用了废橡胶粉改性沥青，且用于修建高速或高等级公路。把废橡胶粉用于修筑道路路面，既可以节约大量的沥青改性用聚合物，又可以消除环境污染，不失为一个良策。
1 废橡胶粉及其改性沥青的国内外现状[1-5]
1.1 废橡胶粉的生产利用现状
全世界每年消耗生胶12Mt，报废轮胎约8亿条，如此大量的废旧橡胶制品长期堆放，不但占用大量的土地资源，而且还可能引起自燃，造成更大的二次污染。以美国为例，美国是世界第一大橡胶消费国，每年废弃的轮胎达2.4～2.8亿条，政府要耗费大量的资金用于收集、运输和处理废轮胎。1989年美国约15个州颁布了有关废轮胎处置法规，对于完成回收利用指标的厂商，可获得奖励性信贷。信贷档次根据环保局有关处置标准分类划分，从高到低的顺序依次为：翻胎、再生橡胶、废橡胶粉、燃烧热利用、改制以及其它利用方式。1991年美国废
橡胶利用率只有11%，到1996年上升为75.9%。目前，美国共建有100多家收集并利用废橡胶的加工厂，废轮胎利用率达到80%以上。美国废橡胶粉的生产能力达到年消耗废轮胎1000万～2.5亿条，主要采用冷冻粉碎和常温粉碎法。1991年，美国轮胎废橡胶粉的实际消耗量为5万t，相当于当年废轮胎总量的2.2%。近几年来，美国废橡胶粉增长率高达64%，需求量约3.2Mt/a，其中52%的废橡胶粉来自废轮胎。美国6家废橡胶粉改性沥青公司就消耗了废橡胶粉总量的25%以上。现有32个州的废橡胶粉改性沥青中的废橡胶粉应用比例由1996年的15%提高到现在的20%。
据有关资料介绍， 2000年我国共消耗生胶2Mt，居世界第2位。轮胎生产量超过0.8亿条，加上进口，每年新胎上市近亿条，报废轮胎也近亿条，再加上胶管、胶带、胶鞋及其他橡胶制品，每年废弃近5 Mt，若不及时处理必将成为公害。因此，废旧橡胶的回收利用项目已列入《中国21世纪议程》方案中。我国废橡胶利用主要是制造再生橡胶和废橡胶粉，其中废橡胶粉的生产始于80年代后期。1998年我国首次组团赴德国考察废橡胶的利用情况。1995年以前，河北、江苏、辽宁、广东、山东等地区先后从美国、意大利、法国、德国等国引进了10条以上生产线及单机设备，但这些生产线多采用常温法生产，一般多生产40目的粗胶粉。1996年以后，大连、江阴、无锡、珠海、嵊州等地相继试制出了废橡胶粉碎机并进行了小规
模的生产。1998年深圳东部集团开始了常温胶粉的生产。1999年珠海精业机电技术研究所与青岛绿叶有限公司合作研制成功了液氮冷冻法废橡胶粉碎工艺，为我国制造微细硫化橡胶粉提供了成套设备。
目前，常温辊压法生产胶粉在我国普遍使用，工业化生产技术已处于世界领先水平。近年来国内开发了一种新型的粉碎机，以剪切研磨原理，齿盘耐磨，工作寿命长，可将粒度4mm以下的的废胶块一次性粉碎到80目以上。国内废橡胶粉的价格一般为2800元/t（40目）～3200元/t（80目），价格远低于SBS。
2.2 废橡胶粉改性沥青的研究和应用现状
美国利用废橡胶粉作为热拌沥青的添加剂用于筑路已有20多年历史，在1982～1986年间，已铺筑了210多个路段，这些路面的热稳定性和防冻性能都较好，并可以减少维修费用。得克萨斯州自1983年起已在新铺设的5954公里公路上使用了8.5万t废橡胶粉，大约折合3.6M条废轮胎；亚利桑那州菲尼克斯市废橡胶粉改性沥青路面已超过了620公里；加利福尼亚州较早将废橡胶改性沥青用于城市大型停车场的建设。据沥青铺路协会和BSA工程咨询公司报道，90后代初，美国有35个州大量使用废橡胶粉改性沥青，1987～1990年废橡胶粉改性沥
青需求量每年增长30%左右。
为了可持续发展，充分利用资源和保护环境，1991年美国国会通过了一个陆上综合经济运输法案（ISTEA），要求从1994年起凡使用联邦经费的热拌沥青混合料都必须以5%的经费用于废橡胶粉改性沥青混合料，以后每年增加5%，直到1997年达到20%。截止2001年，美国铺设的废橡胶粉改性沥青公路已达1.1万公里。其它工业发达国家也有许多类似的法律，这就使废橡胶粉用于沥青混合料得到了稳定的发展。
我国对废橡胶粉改性沥青从特性机理到开发应用均作了大量的工作，用废橡胶粉改性沥青铺筑的试验路面超过了1000公里。1982～1986年，江西、四川等省都试铺了废橡胶粉改性沥青路面，经过十几年高负荷的运行考验，对于减少反射裂缝和提高路面的热稳定性能均有良好的效果。杭州-肖山重交通道路铺筑废橡胶粉改性沥青薄层罩面后，路面裂缝减少，路况明显改善。1993年10月沈阳市在市区交通量较大的崇山路立交桥引桥上试铺了长1300m，宽8m的试验路面，经过一个冬春季的重载大交通量的考验，废橡胶粉改性沥青与石料的粘附性很好，路面密实，不易发生粗细骨料分离现象。而同期铺筑的普通沥青路面已出现成片成片的沙石游离脱落，并出现车辙，而废橡胶粉改性沥青路面仍然较完整。1994年又在市区五爱
路至浑河大坝间试铺了3万m2的废橡胶粉改性沥青路面，质量很好。以30～40目的废橡胶粉在160℃拌合温度下制得的改性沥青在京石公路上进行了试验；湖北、广州、北京等地也铺设了试验路段。此外，我国已制成适合于废橡胶粉改性沥青的喷洒机（防堵塞），为废橡胶粉改性沥青的应用提供了施工配套硬件。实践证明，用废橡胶粉改性沥青铺设的公路，可以减少路面龟裂和软化，路面不易结冰和打滑，提高了行使安全性和路面寿命。
3 废橡胶粉改性沥青的生产技术
废橡胶粉改性沥青的生产技术主要分为湿法和干法两大类。湿法生产的废橡胶粉改性沥青常用于填缝料、封层（应力吸收膜），也可用于热拌沥青混合料。干法仅用于热拌沥青混合料。
3.1 湿法（McDonald法）
将废橡胶粉在160～180℃的热沥青中拌和2h，制成改性沥青悬浮液，称为沥青橡胶（asphalt rubber），然后拌入混合物中。同济大学及江西、湖北、杭州等公路部门曾用来铺筑沥青混凝土磨耗层作养护或罩面，剂量一般为沥青的6%～15%。如果废橡胶粉的加入量
太大，泵送有困难，所以从技术、经济角度出发，废橡胶粉的用量不宜超过沥青质量的20%。当废橡胶粉改性沥青使用于应力吸收膜时，废橡胶粉的添加量宜为25%～32%。
湿法制备改性沥青的工艺比较简单，不过改性效果与废橡胶粉的细度关系很大，粒度越细，与沥青的接触面积越大，越易拌和均匀，且不易发生离析、沉淀现象，有利于管道输送或泵送。表1为胶粉掺入量和颗粒大小对沥青性质的影响情况。由于废橡胶粉是硫化胶，分子呈网络结构，无粘性、塑性而具有弹性，为了使橡胶在沥青中均匀分散和充分拌和，须对橡胶颗粒进行降解和塑化，使之重新获得某些生胶的性质。为了加速塑化过程，缩短改性沥青的制备时间，可添加适量的活化剂，如：α-巯基苯噻唑二硫化物、硫化四甲基秋兰姆、二硫化酚醛低聚物、脂肪族和芳香族聚胺等[6]。一般添加量为1%即可，用量超过2%，将造成废橡胶过度裂解，使改性沥青质量下降。
表1 胶粉掺入量和颗粒大小对改性沥青性质的影响
胶粉颗粒筛目/掺入量百分数 | 0/0 | 40/10 | 60/15 | 80/20 | 100/25 |
延度（25℃）/cm | 13 | 13.5 | 13.9 | 15 | 17 |
软化点/℃ | 43 | 47 | 50 | 51 | 51 |
针入度（25℃,100g）/10-1mm | 143 | 127 | 108 | 93 | 84 |
| | | | | |
废橡胶粉在热熔沥青中会吸收油分膨润并缓慢脱硫。Robert H. Nath等[7]研究发现，废橡胶粉的吸油率会达到其自身重量的40%～60%，废橡胶粉吸收沥青中的油分会导致沥青的使用性能和寿命下降。为此，他发明了一种将废轮胎橡胶粉颗粒加入到沥青中的新工艺，即先用芳烃油一步法浸透橡胶颗粒，然后将含油的废橡胶颗粒加入到沥青胶结料中，在149～165℃条件下，用专利设备充分搅拌，制成改性沥青，这样可以避免废橡胶颗粒从基质沥青中吸收油分，保证基质沥青的完整性。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议