文章来源：微信公众号”沥青路面“
引 言
橡胶粉作为橡胶沥青的改性剂，其物理化学性质直接影响改性的进程及效果，从而影响橡胶沥青的路用性能。目前，国内市场上的橡胶粉均根据化工行业的技术标准进行评价，尚未有一个针对公路行业的技术标准。交通运输部公路科学研究所在2005年提出路用硫化橡胶粉的技术要求，其中有些关键技术指标还需进一步研究，尚未纳入公路工程行业规范。鉴于此，本文通过广泛调研路用橡胶粉及橡胶沥青技术指标的研究状况，为中国路用橡胶粉的质量控制指标及橡胶沥青的技术指标，室内制备对橡胶粉的选择、质量控制以及橡胶沥青成品的技术评价提供基础依据。
路用橡胶粉粉碎方式及来源
粉碎方式
按照粉碎方式橡胶粉可以分为：常温粉碎法、低温粉碎法、常温化学法3种。常温粉碎法是指在常温下，对废旧轮胎用辊筒或其他设备的剪切作用进行粉碎；低温粉碎法是废旧轮胎橡胶在经低温作用脆化后再用机械进行粉碎；常温化学法是在废旧轮胎胶粉粗碎后，使用化学药品或水对粗胶粉进行预处理，然后再粉碎。其中，常温粉碎法是目前胶粉生产的主要方法，在技术、经济指标上均优于另外2种加工方法。常温粉碎法加工得到的胶粉颗粒形状不规则，颗粒表面有无数凸凹，且呈毛刺状，有利于与基质沥青混溶结合。
目前，大多数胶粉按目数分类时均参照英国BS2955标准，将胶粉颗粒按粒径大小分为4类：粗胶粉、细胶粉、精细胶粉和超精细胶粉。为便于胶粉颗粒在粘度较高的基质沥青中均匀分散且不易结团，通常采用粒径范围在40~80目的胶粉。
橡胶粉来源
橡胶粉按照原料来源主要分为斜交胎胶粉和子午胎胶粉。不同来源的胶粉，其化学组成有较大的差别。斜交胎胶粉以天然橡胶为主，天然橡胶对沥青性能的改善效果要比合成橡胶好，因此制备橡胶沥青时建议采用斜交胎胶粉，且对天然橡胶含量进行控制。
综上所述，从宏观角度来讲，制备橡胶沥青时应选用常温法研磨粉碎的天然橡胶含量较高的斜交胎胶粉，粒径范围的选择应考虑胶粉的结团及在沥青中的分散情况，宜为40~80目的胶粉。
路用橡胶粉技术指标选取
从微观角度来讲，橡胶粉的金属含量、炭黑含量、纤维含量及活性化学成分等对橡胶沥青的性能影响较大。
通过对上述检测指标及评价体系的分析，可以看出：总体上对于路用废胎胶粉的评价体系国内外是一致的，中国技术指南中多对纤维含量控制，而对于炭黑含量、天然胶含量及橡胶烃含量仅给出控制下限。因此，借助交通运输部公路科学研究所及重庆交通大学所做的基础性的试验研究数据，结合工程实践经验，对纤维含量、天然胶含量及炭黑含量的控制范围进行更深入的分析。
路用橡胶粉技术指标分析研究
纤维含量
废旧轮胎在被生产成胶粉的过程中会产生纤维等副产品，一般为聚酯胺纤维（尼龙）和聚酯纤维（涤纶），是在橡胶破碎后旋风分离获得的。美国材料与试验协会ASTMD中将胶粉分为6级，其中2、3级要求纤维含量为0，其余要求小于0.5%。中国轮胎翻修与循环利用协会颁布的《路用硫化橡胶粉》讨论稿中也提出纤维含量小于0.5%的要求。对于路用胶粉是否有必要严格遵循这一规定，以及究竟多大范围才是合理要求，交通运输部公路科学研究所对此做了专门研究，其试验数据说明，胶粉中的纤维含量对沥青混合料最佳油石比的影响很小；沥青混合料的动稳定度因纤维的掺入而减小，永久变形因纤维的掺入而增大；但是随着胶粉中纤维含量的增加，冻融劈裂强度比指标有提高的趋势，有助于改善混合料的水稳定性。
综上所述，建议在工程应用中根据橡胶沥青的应用情况对橡胶粉中的纤维含量进行控制。考虑到混合料高温稳定性与水稳定性的重要性，借鉴美国亚利桑那州的技术标准，要求路用胶粉中的纤维含量小于0.5%。当对沥青混合料水稳定性有较高要求时，其含量可以适当放宽，但不宜大于1%。
天然橡胶含量
国外90%以上的轮胎胶粉来自于子午胎，为弥补子午胎胶粉中天然橡胶含量不足的问题，专门在胶粉颗粒中掺加一定比例的天然橡胶。但是，美国对于路用橡胶粉的天然橡胶含量要求控制在16%~40%。中国轮胎翻修与循环利用协会颁布的《路用硫化橡胶粉》讨论稿中仅要求橡胶烃含量不小于42%，对天然橡胶含量没有具体要求；而由北京市交通委员会路政局主持编写并于2006年12月颁布实施的《北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南》中对天然橡胶含量仅要求不小于30%，并没有对上限进行规定。然而天然橡胶对基质沥青的改性效果明显，其含量直接影响到橡胶沥青的各项技术指标，尤其是对于粘度的影响将直接关系到施工应用的难度。
对于是否需要对橡胶粉中天然橡胶的含量进行限定，对此进行了更深入的试验研究，通过配制出天然橡胶含量不同的胶粉，从而研究胶粉中天然橡胶含量对橡胶沥青性能的影响，其中沥青为70#A级基质沥青，胶粉掺量为20%。
参考《北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南》中对于橡胶沥青的技术标准，当采用70#基质沥青时，橡胶沥青的针入度应为40~60，软化点宜大于56℃，180℃旋转粘度为1.5~4.0Pa·s。由试验数据可以看出，在上述制备工艺下，当胶粉中天然橡胶含量大于20%时，所制备的橡胶沥青才能达到技术要求。因此，当胶粉中天然橡胶含量小于20%时，应该掺加一定比例的天然橡胶，掺加比例应该根据所制备橡胶沥青的粘度要求试验确定。
炭黑含量
炭黑是由碳元素含量较高的一些物质，经过半燃烧得到的粉状物。通过Ｘ衍射分析得知，炭黑结晶性很不完整，是半结晶性的一种链状结构，粒子内部以层状定向分布，其层面是等距离并相互平行，但因炭黑离子的存在层面间可以移动和转动。炭黑粒子由层面边缘的碳原子、氢原子或有游离价以及微晶体外单独层面的任意碳原子组成，具有较强的化学活性。因此，炭黑不同于一般微填料的改性作用。由于弥散强化作用分散于沥青膜中，经预处理后的炭黑，可以在沥青中形成沥青中的一个组分，以沥青为基体的微弥散结构。
目前，对于胶粉中炭黑含量的限定有不同的看法，美国技术指标规定其含量应为20%~40%，而国内仅要求不小于28%，是否需要对其上限控制，这里借鉴重庆交通大学的相关试验数据进行分析。为排除胶粉中其他有效成分对试验结果造成影响，研究人员在基质沥青中直接添加炭黑弥散剂进行研究，其中沥青采用中海油90#基质沥青，胶粉掺量为20%，假定胶粉中炭黑含量分别为10%、20%、30%、40%、50%，则炭黑弥散剂相对于基质沥青的外掺剂量分别为0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%。
由上述数据可以明显看出，基质沥青在掺入炭黑后，针入度明显减小、软化点急剧上升、5℃时低温延度稍有降低。这表明炭黑对橡胶沥青的高温性能有明显提高，但低温抗裂性稍有降低。
可以看出，当胶粉中炭黑含量在10%以内时，对橡胶沥青性能的影响很小；当炭黑含量在10%~50%时，橡胶沥青的高温性能持续提高，尤其当胶粉中炭黑含量大于20%时，橡胶沥青的高温性能明显得到改善。即当胶粉中炭黑含量大于20%时，炭黑在沥青改性过程中发挥显著作用。但同时也应该看出，随着炭黑含量的增大，橡胶沥青的低温延度有所下降，影响其低温抗裂性能。因此，综合胶粉改性的高低温性能来看，炭黑含量并非越高越好。
考虑到少部分胶粉在与沥青混溶过程中会发生脱硫、降解反应，且胶粉中的炭黑活性成分不可能完全弥散在沥青中，总有部分炭黑残留在未溶的胶粉颗粒中。因此，对于路用胶粉中的炭黑含量指标应该适当提高，提高程度取决于胶粉颗粒与沥青混溶过程中的裂解程度，而这归根到底是由橡胶沥青的制备工艺所决定。
结 语
(1)从微观角度来讲，橡胶粉的金属含量、炭黑含量、纤维含量及活性化学成分等对橡胶沥青的性能影响较大。
(2)道路沥青用胶粉中的纤维含量宜小于0.5%；当对沥青混合料水稳定性有较高要求时，其含量可以适当放宽，但不宜大于1%。
(3)胶粉中天然橡胶含量应大于20%，当胶粉中天然橡胶含量不足20%时，应该掺加一定比例的天然橡胶，具体掺加比例应该根据粘度试验确定。
(4)目前路用橡胶粉中的炭黑含量指标应该适当提高，具体取决于橡胶沥青制备工艺中胶粉与沥青混溶过程中的裂解程度。
