基于室內(nèi)試驗的橡膠瀝青SMA混合料的技術(shù)性能研究

劉立方　劉占良

摘要：針對路面裂縫、車轍、坑槽等病害問題，分別對橡膠瀝青添加進口增強劑、2種不同國產(chǎn)增強劑及改性瀝青，并對4種瀝青混合料進行高低溫、水穩(wěn)及疲勞性能對比。結(jié)果表明：橡膠瀝青SMA混合料相比SBSSMA混合料具有更好的抗裂、抗車轍、抗水損性能；國產(chǎn)增強劑橡膠瀝青混合料的經(jīng)濟性最優(yōu)，更適合推廣到實際工程中。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料；室內(nèi)試驗；橡膠瀝青SMA；技術(shù)性能

中圖分類號：U414.1文獻標志碼：B

Abstract： Aimed at the pavement diseases such as cracks， ruts and pits， comparisons on high temperature performance， low temperature performance， water stability and fatigue resistance performance of four types of asphalt mixtures respectively mixed with imported enhancer， domestic enhancers and modified asphalt were conducted. The results show that compared to SBSSMA mixture， asphalt rubber SMA mixture has better performance in crack， rut and water damage resistance； domestic enhancer is more suitable because of its low cost.

Key words： asphalt mixture； laboratory test； asphalt rubber SMA； technical property

0引言

與傳統(tǒng)的AC瀝青混合料相比，SMA混合料具有更加優(yōu)越的高溫穩(wěn)定性及抗疲勞性能[1]。當路面出現(xiàn)裂縫、車轍、坑槽等嚴重病害時，需更換路面結(jié)構(gòu)層，宜使用抗裂、抗車轍、抗水損效果好的瀝青路面材料。而橡膠瀝青混合料可以減薄路面、延長路面使用壽命、延緩反射裂縫、減輕行車噪聲，具有優(yōu)良的彈性變形性能，是解決中國當前突出的重載交通、瀝青路面早期損壞等問題的有效途徑之一[2]。國內(nèi)外多個工程實踐表明，橡膠瀝青SMA混合料可以降低路面厚度、延長路面使用壽命、增加行車舒適性，比SBS改性瀝青混合料價格低，具有良好的經(jīng)濟性[34]?；诖吮尘?，本文對橡膠瀝青SMA混合料技術(shù)性能進行試驗研究，為橡膠瀝青的工程實踐提供理論支撐。

1試驗方法

選取進口增強劑（ARSMA16）、2種不同國產(chǎn)增強劑（ARSMA16A、ARSMA16B）與橡膠粉制備成3種不同增強劑的橡膠瀝青SMA混合料，與改性瀝青（SBSSMA16）進行性能對比。橡膠瀝青SMA混合料級配見表1。

2高溫性能分析

本文采用車轍試驗，以動穩(wěn)定度作為橡膠瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的評價方法。試驗結(jié)果如表2所示。

由表2中的動穩(wěn)定度試驗結(jié)果可知以下幾點。

（1） 3種增強劑混合料的動穩(wěn)定度均隨膠粉摻量的增加而增大，這說明橡膠顆粒的摻入可提高混合料的高溫穩(wěn)定性。

（2） 在橡膠瀝青中摻加了增強劑之后，橡膠瀝青混合料的動穩(wěn)定度有了較大幅度的提高，其動穩(wěn)定度大于SBS改性瀝青混合料，表明摻加增強劑能提高橡膠瀝青混合料的高溫性能。

（3） 添加國產(chǎn)增強劑A的混合料動穩(wěn)定度與添加進口增強劑混合料的動穩(wěn)定度相當，均高于添加國產(chǎn)增強劑B的橡膠瀝青混合料。

3低溫抗裂性分析

本文采用低溫小梁彎曲試驗來研究瀝青混合料的低溫性能，通過在規(guī)定的溫度和加載速率下，混合料彎曲破壞的力學參數(shù)破壞彎拉應(yīng)變來評價瀝青混合料的低溫抗裂性能，試驗溫度為-10 ℃。試驗結(jié)果見表3所示。

由表3中的低溫彎曲試驗結(jié)果可知以下幾點。

（1） 在低溫條件下，隨著膠粉摻量的增加，橡膠瀝青混合料的破壞彎拉應(yīng)變升高，說明摻加橡膠后混合料低溫性能有一定程度的提高。

（2） 與SBS改性瀝青混合料相比，采用橡膠粉改性的瀝青混合料的低溫性能大幅度提高，這主要是由于橡膠結(jié)構(gòu)與瀝青膠質(zhì)結(jié)構(gòu)的不均一性。當混合料中摻加橡膠粉后，膠粉顆粒具有很強的吸收和消耗能量的能力，所以橡膠顆粒瀝青混合料的低溫抗裂性能較強。

（3） 當橡膠瀝青加入增強劑后，促使橡膠粉顆粒和瀝青經(jīng)化學變化合成新分子。新分子與瀝青中瀝青質(zhì)和石油質(zhì)所含的硫交聯(lián)，同時與橡膠粉面層的硫交聯(lián)，形成一大片環(huán)狀和鏈狀聚合物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于提高混合料的低溫性能。

（4） 采用國產(chǎn)增強劑B的橡膠瀝青低溫性能最佳，添加進口增強劑的橡膠瀝青混合料低溫性能最差。

4抗水損害性能分析

本文采用凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗共同評價橡膠瀝青混合料的抗水損害性能。試驗結(jié)果見表4所示。

從表4可以看出，添加3種增強劑的橡膠瀝青混合料的凍融劈裂強度比和浸水馬歇爾強度比與SBS改性瀝青混合料相比有一定變化，但變化的范圍比較小，在正常的試驗波動范圍內(nèi)。說明隨著橡膠粉的加入，橡膠瀝青混合料的水穩(wěn)定性與SBS改性瀝青混合料相當，滿足規(guī)范要求。

5抗疲勞性能分析

本文基于MTS萬能試驗機，通過對不同膠粉摻量的瀝青混合料進行劈裂疲勞試驗，分析橡膠瀝青混合料的抗疲勞性能。試驗選取SGC旋轉(zhuǎn)壓實試件，單向無側(cè)壓，使用劈裂試驗的夾具，采用應(yīng)力控制方式。試驗預(yù)壓力為10 kPa，預(yù)壓時間為1 min，施加的荷載為正弦脈沖荷載，荷載為07 MPa，脈沖時間為01 s，間隔08 s，試驗溫度為25 ℃。

瀝青混合料試件劈裂疲勞試驗結(jié)果如表5所示。

分析表5可以得出以下結(jié)論。

（1） 在相同的荷載水平下，隨著膠粉摻量增加，橡膠瀝青混合料的疲勞壽命逐漸增加。

（2） 在相同的試驗荷載條件下，增強型橡膠瀝青混合料SMA路面具有更加良好的抗疲勞、抗開裂的能力。

（3） 添加進口增強劑的橡膠瀝青混合料抗疲勞性能與添加國產(chǎn)增強劑A的橡膠瀝青抗疲勞性能相當，添加國產(chǎn)增強劑B的抗疲勞性能相對最弱。

6結(jié)語

（1） 隨著橡膠顆粒的摻入及摻量的增加，橡膠瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、疲勞壽命均提到提升，其水穩(wěn)定性能也滿足規(guī)范要求。所以橡膠瀝青SMA混合料具有較好的抗裂、抗車轍、抗水損性能。

（2） 通過對比3種不同增強劑橡膠瀝青性能試驗的結(jié)果，表明添加國產(chǎn)增強劑A的橡膠瀝青混合料的高溫和抗疲勞性能與添加進口增強劑的橡膠瀝青混合料性能相當，因此，國產(chǎn)增強劑A的橡膠瀝青混合料經(jīng)濟性較好，更適合推廣到實際工程中。

（3） 橡膠瀝青SMA混合料路用性能優(yōu)于SBSSMA混合料，具有更好的抗開裂、抗車轍和抗水損性能，適合于瀝青路面的裂縫、車轍及水損病害的處治。所以在瀝青加鋪與翻修路面結(jié)構(gòu)層時推薦使用橡膠瀝青SMA混合料作為表面層。

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[責任編輯：杜敏浩]