橡膠瀝青混合料路用性能試驗研究

常志明

（滄州高速公路建設管理局沿海高速公路建設管理處，河北 滄州 061000）

0 引言

瀝青是公路路面使用的主要原材料，是路面的一種膠結(jié)料，其作用主要是把集料等粘結(jié)在一起，使各種筑路材料結(jié)成統(tǒng)一的整體，共同承擔環(huán)境及車輛荷載的作用。在超載、氣候變暖和車速提高的綜合影響下，各種新形式的損壞和高溫永久變形等路面損壞較大面積的出現(xiàn)在近年建成通車的道路上。由于改性瀝青在高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及耐久性等方面具有優(yōu)良的性能，從而明顯提高了混合料的路用性能，但大部分改性瀝青因其較高的成本限制了推廣使用。廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青作為一種新型的改性瀝青，由于其獨特的路用性能、環(huán)保效益及相對較低的成本投入，正在得到普遍的推廣和應用。

橡膠瀝青（Asphalt Rubber）是指采用廢舊輪胎經(jīng)粉碎后制成的膠粉（橡膠粉細度一般為20～80目）作為改性劑，通過一定的生產(chǎn)工藝得到的能夠改善混合料性能的瀝青結(jié)合料。由瀝青、回收輪胎橡膠及一定的添加劑組成，其中橡膠粉的摻量不小于總重的15%（內(nèi)摻）或17.6%（外摻），且要求橡膠顆粒在熱瀝青中充分反應并膨脹。

利用廢橡膠粉替代價格昂貴的SBS作瀝青改性劑是一種既經(jīng)濟實用又簡單有效的方法，不僅可以降低修路的成本，還可以變廢為寶，消除黑色污染。因此，我國修筑公路及維修公路采用橡膠改性瀝青的意義重大。

1 原材料

1.1 橡膠瀝青

本試驗采用基質(zhì)瀝青為中海70#A瀝青，摻加19%～22%的30目橡膠粉。在200℃下拌合70min。其具體試驗結(jié)果及相應指標見表1。

表1 橡膠瀝青試驗結(jié)果

1.2 粗集料

粗集料應為石質(zhì)堅硬、清潔、不含風化顆粒、近似立方體顆粒的碎石，粒徑大于4.75mm。本實驗所使用粗集料為兩檔：1#為10～15mm，2#為5～10mm。粗集料的相關技術(shù)指標滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）中對礦料的質(zhì)量技術(shù)要求，粗集料檢測結(jié)果見表2、表3。

表2 粗集料篩分結(jié)果

表3 粗集料試驗結(jié)果及技術(shù)指標

1.3 細集料

細集料采用堅硬、干燥、潔凈、無風化、無雜質(zhì)的適當級配的人工軋制玄武巖或石灰?guī)r細集料。本試驗采用的細集料為3#0～5mm細集料，其具體試驗結(jié)果及技術(shù)要求指標見表4、表5。

表4 細集料篩分結(jié)果

表5 細集料試驗結(jié)果及技術(shù)要求

1.4 填料

本試驗采用4#（32.5#普通硅酸鹽水泥）代替礦粉，具體篩分結(jié)果見表6。

表6 水泥篩分結(jié)果

2 橡膠瀝青混合料級配設計

2.1 AR—SMA—13混合料級配設計

根據(jù)我國SMA混合料的級配設計推薦范圍，本次試驗AR—SMA—13混合料級配設計見表7，本試驗混合料的設計空隙率為4%，油石比為6.2%。

表7 AR—SMA—13型瀝青混合料級配設計組成

2.2 AR—AC—13混合料級配設計

本試驗所采用的級配范圍為加利福尼亞橡膠瀝青混合料級配，油石比為7.5%，級配見表8。

表8 AR—AC—13型瀝青混合料級配設計要求及合成級配

3 橡膠瀝青混合料路用性能研究

3.1 混合料水穩(wěn)定性研究

《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG 052—2000）規(guī)定評價瀝青混合料水穩(wěn)定性的試驗方法之一為浸水馬歇爾試驗（T0709—2000），本研究采用浸水馬歇爾試驗對橡膠瀝青混合料的水穩(wěn)定性進行研究，試驗計算公式為MS0=MS1/MS×100，其中MS0為試件浸水殘留穩(wěn)定度（%），MS為試件浸水30～40min穩(wěn)定度（kN）， MS1為浸水48h穩(wěn)定度（kN）。試驗結(jié)果見表9。

表9 橡膠瀝青混合料浸水馬歇爾試驗結(jié)果

通過表9，可得出以下結(jié)論：

a）AR—AC—13、AR—SMA—13混合料均具有很好的水穩(wěn)定性；

b）通過對比，混合料的浸水殘留穩(wěn)定度由低到高依次為SBS改性SMA—13、R—SMA—13、 AR—AC—13。

3.2 混合料高溫穩(wěn)定性研究

車轍試驗是目前較為普遍使用的評價瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的試驗方法。本研究依據(jù)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG 052—2000）進行車轍試驗，試驗結(jié)果見表10。

表10 最佳油石比下橡膠瀝青高溫穩(wěn)定性試驗對比表

通過表10，可得出以下結(jié)論：

a）橡膠瀝青混合料動穩(wěn)定度均滿足試驗規(guī)范要求；

b）通過對比，混合料的高溫穩(wěn)定性由高到低依次 為SBS改 性SMA—13、 AR—SMA—13、 AR—AC—13。

3.3 橡膠瀝青低溫性能研究

本次研究，選用低溫彎曲試驗來分析混合料的低溫開裂性能，其試驗結(jié)果見表11。

表11 瀝青混合料彎曲試驗結(jié)果

通過表11，可得出以下結(jié)論：

a）橡膠瀝青混合料的低溫彎曲破壞應變滿足規(guī)范值要求，分析認為是膠粉加入使得瀝青低溫性能增強，進而是瀝青混合料低溫下變形能力增強；

b）不同混合料破壞應變由高到低依次為：AR—SMA—13、 AR—AC—13、 SBS改性SMA—13。

4 結(jié)論

4.1 通過試驗結(jié)果可知：AR—SMA—13、AR—AC—13的水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性均較為理想。

4.2 橡膠瀝青的加入使基質(zhì)瀝青的低溫性能增加，進而增強了瀝青混合料的低溫變形能力。

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