橡膠瀝青膠漿體系對混合料路用性能影響研究

謝遠新

(重慶鵬方路面工程技術研究院有限公司，重慶 400025)

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橡膠瀝青膠漿體系對混合料路用性能影響研究

謝遠新

(重慶鵬方路面工程技術研究院有限公司，重慶 400025)

為能夠正確認識膠漿對橡膠瀝青混合料路用性能的影響，便于在工程實施過程中準確確定橡膠瀝青膠漿體系組成即粉膠比，文章分別對不同粉膠比下瀝青混合料的高溫、低溫、水穩(wěn)定性三項路用性能進行了室內試驗研究，并對所得數據進行了詳細的數理統(tǒng)計分析，確定了工程用適宜的粉膠比范圍。分析結果表明粉膠比變化對橡膠瀝青混合料路用性能有顯著影響。

道路工程；橡膠瀝青；膠漿；路用性能；影響研究

0 引言

瀝青膠漿是瀝青混合料中重要的組成部分。因瀝青混合料是由粗集料、細集料、礦粉和瀝青形成的多級空間網狀結構的分散系[1-4]，而瀝青膠漿又是以填料(礦粉)為分散相分散在高稠度瀝青介質中的一種微分散系；同時，瀝青只

有吸附在礦粉表面形成膠漿才能與其他粗、細集料產生吸附和粘結作用，形成具有一定強度和變形能力的瀝青混合料[4-6]，因此，雖然礦粉的用量在瀝青混合料中所占的比重并不大，但由于其表面積大(占集料表面積的95%以上，瀝青混合料最主要的化學反應是礦粉與瀝青的化學反應)、瀝青膠漿均勻分散于混合料中，導致礦粉與瀝青發(fā)生物理作用、化學反應后形成的瀝青膠漿的性能成為影響瀝青混合料路用性能的重要因素[5-7]。

1 試驗設計

試驗所用橡膠改性瀝青主要成分為石油瀝青、橡膠改性劑、高聚物、天然瀝青、輔助劑等。

為分析瀝青膠漿組成即粉膠比變化對混合料性能的影響，以級配B為基礎設計了四組不同的級配，級配組成見表1、圖1。試驗中固定油石比為4.3%。

表1 變化細集料級配的AC-20型混合料級配設計表

圖1 試驗用混合料級配曲線圖

2 路用性能分析

2.1 高溫性能

高溫性能采用車轍試驗進行評價。車轍試驗環(huán)境溫度60 ℃，輪壓0.7 MPa條件下的車轍試驗結果、方差分析結果分別見表2、表3。

表2 橡膠改性瀝青混合料高溫車轍試驗結果表

注：試驗溫度為60 ℃

表3 橡膠改性瀝青混合料動穩(wěn)定度方差分析表

試驗結果及方差分析表明，粉膠比變化對混合料高溫性能有顯著影響。粉膠比與動穩(wěn)定度呈拋物線關系。動穩(wěn)定度先隨粉膠比的增大提高，后隨粉膠比的繼續(xù)增大而降低，粉膠比1.63時為分界點。4組級配中以粉膠比為1.63時的級配B-2高溫抗車轍性能最優(yōu)；級配B及級配B-3大致相當；級配B-1高溫性能較之其他三個級配略差。因此，為使混合料高溫穩(wěn)定性達到最優(yōu)狀態(tài)的粉膠比范圍應處于1.16～1.63之間。

2.2 低溫性能

低溫性能采用彎曲試驗進行評價。試驗條件為：試驗溫度-10 ℃(控制精度±0.1 ℃)，加載速率為50 mm/min。試驗結果、方差分析結果分別見表4、表5。

表4 橡膠改性瀝青混合料低溫彎曲試驗結果表

表5 橡膠改性瀝青混合料低溫彎曲破壞應變方差分析表

表6 橡膠改性瀝青混合料低溫抗彎拉強度方差分析表

試驗結果表明：以抗彎拉強度為評價指標，混合料具有最佳粉膠比。對于試驗所用材料而言，最佳粉膠比為1.63；以彎曲試驗破壞應變?yōu)樵u價指標，混合料具有最佳粉膠比。對于試驗所用材料而言，最佳粉膠比為1.16；以勁度模量為評價指標，混合料具有最佳粉膠比。對于試驗所用材料而言，最佳粉膠比為1.16。上述結果表明粉膠比的取值對混合料低溫抗裂性能有顯著影響。就試驗結果而言，適宜的粉膠比范圍為1.16～1.63。

2.3 水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性采用凍融劈裂試驗進行評價。試驗結果、方差分析結果分別見表6、表7。

表7 凍融劈裂試驗結果表

表8 凍融前劈裂試驗結果方差分析表

表9 凍融后劈裂試驗結果方差分析表

試驗結果和方差分析結果表明，粉膠比的變化會對混合料凍融前后(尤其是凍融后)的劈裂強度產生顯著影響。隨著粉膠比的增大，凍融前后混合料的劈裂強度絕對值均顯著增加，且凍融后下降少。因此，從水穩(wěn)定性角度考慮，粉膠比宜在1.16以上。

3 結語

綜合試驗結果，可得出以下結論：

(1)為使混合料高溫穩(wěn)定性達到最優(yōu)狀態(tài)時的橡膠瀝青膠漿適宜粉膠比范圍為1.16～1.63。

(2)粉膠比的取值對混合料低溫抗裂性能有顯著影響，就試驗結果而言，為使混合料低溫穩(wěn)定性達到最優(yōu)狀態(tài)，橡膠瀝青膠漿適宜的粉膠比范圍為1.16～1.63。

(3)粉膠比的變化會對混合料凍融前后(尤其是凍融后)的劈裂強度產生顯著影響，隨著粉膠比的增大，凍融前后混合料的劈裂強度絕對值均顯著增加，為使混合料水穩(wěn)定性達到最優(yōu)狀態(tài)，橡膠瀝青膠漿適宜的粉膠比應>1.16。

[1]郝培文.瀝青和瀝青混合料[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]天津市市政工程研究院.采用GTM的瀝青混合料配合比設計方法研究[R].2002.

[3]天津市市政工程研究院.城市快速路高性能瀝青路面研究[R].2005.

[4]天津市市政工程研究院.SMA配合比設計方法、技術性能研究[R].2005.

[5]趙 可，盧永貴，魏如喜.SMA高溫穩(wěn)定性研究[J].中國公路學報，2004，17(2)：11-17.

[6]趙 可，周衛(wèi)峰，魏如喜.SMA高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性與體積參數的相關性分析[J].公路交通科技，2005，22(1)：9-12.

[7]周衛(wèi)峰.基于GTM的瀝青混合料配合比設計方法研究[D].西安：長安大學，2006.

Study on the Impact of Rubber Asphalt Mortar System on the Road Per-formance of Mixtures

XIE Yuan-xin

(Chongqing Pengfang Pavement Engineering Technology Research Institute Co.，Ltd.，Chongqing，400025)

In order to correctly understand the impact of asphalt mortar on the road performance of rub-ber asphalt mixtures，so as to determine the exact composition of rubber asphalt mortar system that is filler-bitumen ratio during the project implementation，this article conducted respectively the indoor ex-perimental study on the high temperature，low temperature，and water stability road performance of as-phalt mixtures under different filler-bitumen ratio，then the detailed mathematical statistical analysis was conducted on the resulting data，and it determined the appropriate engineering filler-bitumen ratio range.The analysis results showed that the changes in filler-bitumen ratio has a significant impact on the road performance of rubber asphalt mixtures.

Road engineering；Rubber asphalt；Asphalt mortar；Road performance；Impact research

謝遠新(1980—)，男，高級工程師，從事道路工程結構損傷與材料耐久性研究。

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.01.004

1673-4874(2015)01-0013-04

2014-12-10