橡膠瀝青混合料低溫抗裂性能的研究

喬彥春，孔德志

（1.內(nèi)蒙古通遼市科左后旗公路管理段，內(nèi)蒙古 028000；2.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070）

瀝青路面的低溫開裂是瀝青路面的主要病害之一，在晝夜溫差較大或者氣溫驟降等情況下，易造成瀝青混合料的溫度應(yīng)力來(lái)不及松弛，當(dāng)溫度應(yīng)力的值超過(guò)瀝青混合料的可承受的應(yīng)力值時(shí)，瀝青混合料出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而造成了瀝青路面的破壞。裂縫對(duì)路面的持續(xù)使用造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響，因此研究瀝青混合料的低溫抗裂性能十分必要。為解決瀝青面層的開裂問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究與調(diào)查。其中使用橡膠瀝青混凝土鋪設(shè)的路面具有較好的抗裂性能和抗疲勞性能［1］。

Heitzman［2］研究發(fā)現(xiàn)瀝青與橡膠粉之間的作用不是化學(xué)反應(yīng)，而是橡膠粉吸附了瀝青中的輕質(zhì)組分而發(fā)生溶脹，并形成了凝膠狀的物質(zhì)，從而使得瀝青的粘度增加。Lalwani［3］研究發(fā)現(xiàn)：橡膠的加入賦予瀝青更高的彈性，并提高了瀝青的軟化點(diǎn)與粘度，并且其性能的改善主要由橡膠的加入量控制，特別是在降低溫度敏感性方面。Cehovit［4，5］發(fā)現(xiàn)橡膠粉改性瀝青的性質(zhì)在較低溫度能保持較長(zhǎng)時(shí)間并且只發(fā)生物理溶脹。為推廣橡膠瀝青在道路工程上的應(yīng)用，許多地區(qū)采取立法或者其他技術(shù)推廣方案，以鼓勵(lì)橡膠瀝青在實(shí)體工程中的應(yīng)用。其中美國(guó)、澳大利亞、日本、南非、印度、歐洲等地對(duì)橡膠瀝青的應(yīng)用與研究開始得較早，極大地促進(jìn)了橡膠瀝青的使用與推廣［6，7］。

該文在前人的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)比復(fù)合型膠粉改性瀝青（A）和SBS改性瀝青混凝土的低溫性能，探討了復(fù)合型膠粉改性瀝青對(duì)瀝青混凝土低溫抗裂性能的改善效果。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料參數(shù)

SBS改性瀝青性能見表1。復(fù)合型膠粉改性瀝青（A）是由美國(guó)X公司所研制的瀝青膠漿。其以固態(tài)的形式在常溫下儲(chǔ)存、運(yùn)輸以及使用，并可以完全替代傳統(tǒng)的液態(tài)瀝青，其基本性能如表2所示。

表1 SBS改性瀝青檢測(cè)結(jié)果

表2 復(fù)合型膠粉改性瀝青（A）檢測(cè)結(jié)果

1.2 方法

采用低溫彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)復(fù)合型膠粉改性瀝青相對(duì)于SBS改性瀝青對(duì)瀝青混合料低溫性能的改善。試驗(yàn)儀器采用澳大利亞IPC公司生產(chǎn)的UTM－25動(dòng)態(tài)侍服液壓機(jī)。按試樣尺寸可求得小梁破壞時(shí)彎拉強(qiáng)度RB、彎拉應(yīng)力εB和彎曲勁度模量SB分別為

其中：b是跨中斷面試件的寬度；h表示跨中斷面試件的高度；L師試件的跨度；d表示試件破壞時(shí)的跨中撓度，mm。PB表示試件破壞時(shí)的最大荷載，N。RB為小梁試件破壞時(shí)的彎拉強(qiáng)度；SB是小梁試件的彎曲勁度模量，MPa。εB是小梁試件破壞時(shí)的彎拉應(yīng)變，μm/m。

2 結(jié)果與討論

從表3和表4可知，通過(guò)方差的計(jì)算，選擇K值小于1.15的試件進(jìn)行對(duì)應(yīng)性能的評(píng)價(jià)。

表3 SBS改性混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

表4 A瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

分析低溫彎曲試驗(yàn)的結(jié)果可知，A瀝青混合料以及SBS改性瀝青混合料破壞的最大彎拉應(yīng)變都大于2 500με，說(shuō)明兩者都符合技術(shù)要求，都具備很好的低溫抗裂性能。并且A瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變大于SBS改性瀝青混合料，膠粉的加入賦予了瀝青混合料足夠的變形能力，改善混合料的低溫性能，并明顯優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。

3 結(jié) 論

混合料的低溫彎曲勁度模量越小，說(shuō)明材料的柔韌性越好。A瀝青混合料最大彎拉應(yīng)變都大于SBS改性瀝青混合料，膠粉的加入賦予了瀝青混合料足夠的變形能力，A瀝青混合料的低溫勁度模量小于SBS改性瀝青混合料，說(shuō)明其柔韌性更好。綜合最大彎拉應(yīng)變與低溫勁度模量的發(fā)現(xiàn)A瀝青混合料具有優(yōu)于SBS改性瀝青混合料更優(yōu)的低溫性能。故可以得出結(jié)論：橡膠瀝青混合料在低溫抗裂性能方面較普通瀝青混合料具有更優(yōu)異的性能。

［1］ 孫祖望，陳 飆.橡膠瀝青技術(shù)應(yīng)用指南［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［2］ Heitzman M.Design and Construction of Asphalt Paving Materials with Crumb Rubber Modifier［R］.Transport Res Board 1992，1339：1－8.

［3］ Lalwani S，Abushihada A，Halasa A.Reelaimed Rubber－Asphalt Blends Measurement of Rheological Properties to Assess Toughness，Resilieney，Consistensy，and Temperature Sensitivity［J］.Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists，1982，51：562－579.

［4］ Magdy Amin Abdelrahman.Engineering Chracterization of the Interaction of Asphalt wih Crumb Rubber Modifier（CRM）.English 1996 960000Univercity of Illinois at Urbana－Champaign，Dissertation，1996，255.

［5］ Travis Clarence Billiter.the Characterization of Asphalt－Rubber Binder.English 1996 96000Taxas A＆amp；M University，dissertation，1996，277.

［6］ 周純秀，譚憶秋，徐立廷，等.廢舊輪胎橡膠顆粒在瀝青混合料中的應(yīng)用［J］.合成橡膠工業(yè)，2005，28（2）：81－84.

［7］ 石洪波，鄒明旭，廖克儉，等.廢橡膠粉改性道路瀝青的研究進(jìn)展［J］.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù).2005，26（2）：27－30.