胶粉改性沥青的使用现状及前景 |
来源:公路科学研究所 发布日期:2008-11-17
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现代交通发展的趋势是交通量不断增加,车辆大型化、行驶渠道化,超载运输情况越来越严重。同时,我国的大部分地区夏季酷热、冬季严寒,温差变化很大,沥青路面经受着严竣的考验。用普通沥青砼铺筑的路面已无法适应当今及今后交通运输发展的需要,许多路面通车不久即出现严重病害,甚至提前进入大修期。可以说普通沥青已不能满足现代交通流对其粘结力、高低温稳定性、抗老化及耐久性的要求。另外,传统结构的沥青砼路面不能很好解决路面防滑(粗糙度)和防渗水的统一问题,新建路面使用一段时间后就会变得十分光滑,如追求粗糙度,又会出现渗水,导致早期松散损坏。 为解决这些矛盾,各国都投入了大量资金和人力进行沥青改性的研究。自40年代起欧洲开始使用改性沥青至今,已产生了各种改性沥青。目前我国高等级路面所用的改性沥青材料多采用进口,这不但花费了国家大量的外汇,而且大大增加了道路建设成本。寻求一种价格相对便宜,性能优越又可以不依赖进口的道路沥青成了当务之急。 胶粉改性沥青具有其它改性沥青无法比拟的优越性 胶粉与沥青共混得到改性沥青,将其用于公路建设是最近10年间世界各国的重点发展方向。胶粉掺入到沥青中,可提高沥青的韧性,而且由于能够吸收沥青中的油蜡,减少了游离蜡含量,从而使沥青对温度的敏感性下降。用胶粉改性沥青铺设的路面比普通沥青路面更耐用,低噪音,少产生裂纹,耐候性更好,寿命长一倍,严寒天气不易结冰。据了解,用胶粉改性沥青铺设的公路,与普通路面相比,可延长使用寿命1-3倍,降低噪音50%-70%,提高路面的耐热、耐寒性(80℃高温不软,-35℃低温不裂),增强防滑性进而缩短刹车制动距离,提高了安全系数,特别适用于建造高速公路。 从经济效益观点看,价格昂贵是沥青改性剂的致命缺点。以SBS计算,国产SBS价格约在2万元人民币/吨,进口SBS价格更高。从资源消耗角度分析,SBS是以石油为原料人工合成的热塑性丁苯橡胶,1吨SBS需要消耗约3吨石油。目前,我国道路沥青年消耗量1200万吨,其中10%为改性沥青,需要SBS约6~7万吨,消耗石油约20万吨。“十一五”期间,如果按照道路建设年增长速度为8%计算,我国道路建设所用SBS将消耗石油约120万吨。所以,改性沥青的高成本一直是影响改性沥青广泛应用的主要因素,就是在发达国家的公路建设中也是一笔巨大开销。使用胶粉改性沥青可大大降低道路建设成本。我国目前使用的进口SBS改性沥青,一吨要2万多元;而利用废轮胎生产的胶粉,一吨才3000多元。 我国及发达国家使用胶粉改性沥青的现状 发达国家很早就开始了胶粉改性沥青的研究和利用。美国用胶粉改性沥青铺设高等级公路和城市道路至今已有30多年的历史:美国黄石公园海拔3000米的公路以及加州的赛车场都铺设了这种改性沥青材料;美国总统克林顿上任后还在白宫内外道路铺设了胶粉改性沥青,从而大大改善了白宫的办公环境,减少噪音50%~60%左右。1997年,美国参众两院立法规定:凡国家投资或资助的道路建设必须采用胶粉改性沥青,并且规定胶粉的使用量必须达到20%以上。美国联邦各州也相继通过法令推广胶粉改性沥青的应用,目前美国铺设的胶粉改性沥青路面已达1.1万公里。继美国之后,英国、德国、法国、加拿大、韩国以及我国的台湾省也相继立法,开始大规模铺设胶粉改性沥青公路。 我国从20世纪80年代开始进行胶粉改性沥青的研究,也铺设了试验路段。但由于当时粉碎技术不到位,只能生产粗颗粒胶粉,与沥青的结合力差,所以试验路段的效果并不好,并导致有关专家封杀了胶粉改性沥青在道路中的应用。 随着我国胶粉加工技术的发展,特别是研制出了世界上少有的常温法胶粉装备以及胶粉改性沥青装备,优质胶粉改性沥青的生产有了技术保证。从1994年起,我国先后在首都机场高速公路、广佛高速公路、成渝高速公路和上海虹桥机场跑道等工程中应用了引进的胶粉改性沥青专利技术,取得了较好的效果。2002年,交通部将胶粉改性沥青的研发列入西部大开发项目,先后在广东、山东、河北、四川、贵州等地铺设了几十条试验路段。2003年,经建设部批准,天津市公路局开始将胶粉改性沥青试用于城市道路建设,先后铺设了好几条试验路段。其中,天津市公路局最早于1998年铺设的宁汉大桥试验路段,至今还没有维修过。2004年,北京和上海也分别铺设了试验路段,目前已进入鉴定检测阶段。北京今年还计划再铺5至10千米的试验路段,并开始制订胶粉改性沥青的地方标准。 对胶粉改性沥青使用的展望 为什么胶粉改性沥青受到发达国家的普遍青睐?在我国,它又有什么样的发展前景? 除了经济效益的考虑之外,还有更重要的一点是:胶粉改性沥青所使用的胶粉来源于废旧轮胎。胶粉改性沥青让废轮胎变废为宝。 废旧轮胎是污染环境的固体废弃物中最难处理的品种之一,这些“黑色垃圾”无论采用堆放、填埋还是采用焚烧的方法处理都将带来新的污染,不但污染环境、占用土地资源,而且容易滋生蚊虫、传播疾病。胶粉改性沥青使废旧轮胎成为了一种可再利用的、绿色环保的资源。 我国是世界上公路建设发展最快的国家,高速公路通车总里程已经位居世界第二位,但我们公路的建设技术与道路质量却远远落后于发达国家。近年来,我国每年修建公路需消耗多达200~300万吨的沥青,公路维护保养所消耗的沥青还不包括在内。因此每年都需要进口大量昂贵的SBS改性沥青。公路建设遭遇资金和资源瓶颈。 另一方面,我国已经成为世界最大的橡胶消费国和橡胶进口国:2004年,我国的橡胶消费量达到435万吨,占世界总消费量的22%;同年,我国的橡胶进口量达到237.5万吨,即50%以上的橡胶需要进口。在我国消费的橡胶中,有70%用于生产轮胎,所以专家们预测,当我国的汽车拥有量达到美国的水平时,全世界的天然橡胶全部归中国使用也不够。与此同时,我国废旧轮胎的产生量急剧增长。2004年,我国废旧轮胎产生量达到1.12亿条(约320万吨);预计到2010年,我国废旧轮胎的产生量将达到2亿多条(约520万吨)。因此,充分回收利用废旧轮胎,使其变废为宝,弥补橡胶资源的短缺,这对我国来说有着十分重要的战略意义。 在去年交通部公路科学研究所组织的全国废轮胎胶粉、再生胶应用技术研讨会上,国家发改委、交通部、建设部和教育部等四部委联手推动废旧轮胎再利用。引起了业内外人士的广泛关注。在去年9月底由国家发改委主持召开的全国循环经济工作会议上,废旧轮胎的回收利用被提升到循环经济的高度,并被列为循环经济的重点发展领域。这表明,我国政府正高度重视胶粉使用领域,大力推进废旧轮胎的再利用。 2001年春,交通部公路科学研究所首次在钢桥桥面铺装中采用了30%(相对于沥青用量)的橡胶粉,桥面经受了四个夏季的超重交通考验,基本保持完好,各项性能指标保持优良。同年由交通部设立,交通部公路科学研究所主持了《废旧橡胶粉用于筑路的技术研究》西部科研项目,对橡胶沥青及橡胶粉沥青混合料的路用性能及力学特性开展了全面、系统的试验研究。试验和应用结果表明,由于橡胶粉本身的弹性性能,沥青混合料中掺加橡胶粉后,混合料的弹性明显增加,表现为回弹变形增大,模量减小;改善了沥青混合料应力扩散和应力吸收的效果,赋予橡胶粉沥青混凝土良好的降噪效果,随着车速的升高,降噪效果更加显著。试验路和实体工程应用效果良好。 可以预计,将废旧轮胎加工成橡胶粉在公路行业中使用,其应用前景非常广阔。在今后很长一段历史时期将是废旧轮胎处理的主要途径之一。这是因为:目前,我国正处在高速公路的快速发展期,而改善路面使用性能,延长路面使用寿命,节约建设投资,是我国公路行业所面临的紧迫问题。由于我国幅员广阔,气候和自然环境十分复杂,加之超载运输现象十分普遍,对公路路面,特别是沥青混凝土面层提出了较高的技术要求,因此将废旧轮胎橡胶粉用于公路建设,是解决当前面临问题的有效途径之一。 据统计,若在沥青中掺入15%的胶粉,则每年可消耗胶粉30~40万吨。其结果必然是既不用进口昂贵的SBS改性沥青,又疏通了胶粉的消费渠道,使国内自有资源得到充分的利用,扶持了胶粉生产企业的发展,促进了废旧轮胎的回收利用。 综上所述,胶粉改性沥青作为一种新型改性沥青,具有其它改性沥青所无可比拟的优越性。它经济实惠,绿色环保。是实现循环经济的有益尝试。中国政府高度重视胶粉使用的研究,大力推进胶粉运用于道路建设。可以预计,胶粉改性沥青在今后相当长的时期内,在包括我国在内的世界各国,将会得到更加广泛的重视及其推广使用。 |