橡膠瀝青設(shè)計(jì)

莫延英，王海春

（青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通土木工程系，青海西寧810003)

橡膠瀝青設(shè)計(jì)是橡膠瀝青應(yīng)用技術(shù)的重要方面，包括膠粉、基質(zhì)瀝青選擇，膠粉用量設(shè)計(jì)等內(nèi)容.橡膠瀝青所用的基質(zhì)瀝青要求比較寬泛，膠粉用量是影響橡膠瀝青性能的關(guān)鍵因素，是橡膠瀝青生產(chǎn)前必須首先確定的參數(shù)，在國(guó)外相關(guān)調(diào)研的基礎(chǔ)上，引入了橡膠瀝青膠粉用量的設(shè)計(jì)方法，研究了其技術(shù)性能.

1 材料選用及膠粉用量設(shè)計(jì)方法

1.1 膠瀝青技術(shù)要求

美國(guó)加利福尼亞州、亞里桑那州和德克薩斯州的橡膠瀝青技術(shù)要求見表1、表2和表3.其中亞里桑那州的技術(shù)要求根據(jù)基質(zhì)瀝青PG等級(jí)分為3種類型，規(guī)定根據(jù)氣候條件等因素的影響選擇合適的橡膠瀝青類型.德州的橡膠瀝青也分為3種類型，規(guī)定類型Ⅰ和類型Ⅱ用于熱拌瀝青混合料，類型Ⅲ用于表面處治.

表1 加州橡膠瀝青技術(shù)要求

表2 亞里桑那州橡膠瀝青技術(shù)要求

表3 德克薩斯州橡膠瀝青技術(shù)要求

整體而言，各州橡膠瀝青的檢測(cè)項(xiàng)目和技術(shù)要求基本相同，只是德州的檢測(cè)項(xiàng)目多了4℃針入度、閃點(diǎn)和老化后針入度比3個(gè)指標(biāo).

考慮到亞里桑那州橡膠瀝青應(yīng)用相對(duì)較多，技術(shù)較為成熟，參照該州技術(shù)要求，由于青海省70號(hào)道路石油瀝青采用的PG標(biāo)準(zhǔn)為PG64-22，所以選擇類型Ⅰ的技術(shù)要求.其中粘度、針入度、軟化點(diǎn)試驗(yàn)方法與中國(guó)部頒”公路工程瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ 052-2000)”相同，而回彈率試驗(yàn)采用ASTM D5329的方法，與中國(guó)”瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程”規(guī)定的類似方法差異較大，為便于工程應(yīng)用，推薦采用中國(guó)T0662-2000的方法.橡膠瀝青按照T0662-2000測(cè)得的彈性恢復(fù)率平均值為86%，根據(jù)橡膠瀝青在多個(gè)工程上的應(yīng)用情況，基質(zhì)瀝青性質(zhì)對(duì)彈性恢復(fù)指標(biāo)有較大影響，部分工程中只能達(dá)到75%～80%，同時(shí)考慮到”公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范”(JTG F40-2004)對(duì)I-D級(jí)SBS改性瀝青的彈性恢復(fù)要求為75%，推薦橡膠瀝青的彈性恢復(fù)采用相同的技術(shù)要求，提出橡膠瀝青技術(shù)要求和試驗(yàn)方法如表4.

表4 橡膠瀝青技術(shù)要求

1.2 膠粉用量的設(shè)計(jì)

橡膠瀝青膠粉用量設(shè)計(jì)主要考慮路用性能和施工性能2個(gè)方面，擬旋轉(zhuǎn)粘度 (177℃或190℃)為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，要求范圍一般為1.5～4.0或1.5～5.0，下限是保證良好的路用性能，上限保證一定的施工性能，防止因粘度過大造成泵送、拌和困難.

參照亞里桑那州的技術(shù)要求，采用177℃粘度為設(shè)計(jì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)步驟如下:1)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，采用常用的膠粉摻量(16%～20%左右)，按照1%或2%的間隔，制備橡膠瀝青.橡膠瀝青拌和時(shí)間為45、60、75、90、和 120 min 時(shí)分別取樣；2)測(cè)定不同拌和時(shí)間橡膠瀝青樣品的177℃粘度；3)繪制粘度與拌和時(shí)間的曲線，取拌和60 min時(shí)粘度滿足設(shè)計(jì)要求，且60 min前后粘度曲線比較平緩的膠粉摻量作為設(shè)計(jì)摻量；4)進(jìn)行設(shè)計(jì)摻量橡膠瀝青其他各項(xiàng)性能試驗(yàn)，使?jié)M足表4的技術(shù)要求.

2 橡膠瀝青膠粉參量設(shè)計(jì)

2.1 橡膠粉技術(shù)要求

本次試驗(yàn)所用的橡膠粉由南京東浩橡膠粉廠提供，篩分結(jié)果見表5，滿足級(jí)配要求.

2.2 基質(zhì)瀝青技術(shù)要求

試驗(yàn)路采用三菱70號(hào)道路石油瀝青.性能檢測(cè)結(jié)果見表6，各項(xiàng)指標(biāo)滿足部頒規(guī)范對(duì)高速公

路下面層70號(hào)道路石油瀝青的技術(shù)要求.

表5 橡膠粉篩分結(jié)果

表6 基質(zhì)瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果

表7 粘度與摻量和時(shí)間關(guān)系

表8 不同膠粉摻量橡膠瀝青常規(guī)試驗(yàn)

2.3 膠粉用量設(shè)計(jì)

（1）不同膠粉摻量橡膠瀝青粘度試驗(yàn).根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，橡膠粉摻量一般在20%左右，本次試驗(yàn)采用4種摻量進(jìn)行各項(xiàng)瀝青性能試驗(yàn)，結(jié)果見表7.膠粉摻量為21%時(shí)，隨著拌和時(shí)間延長(zhǎng)，瀝青的177℃粘度呈現(xiàn)不規(guī)則變化趨勢(shì)，且粘度數(shù)值超出技術(shù)要求.

（2）不同摻量的測(cè)試比較.對(duì)不同摻量瀝青其他指標(biāo)也進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果見表8.4種摻量橡膠瀝青的針入度、軟化點(diǎn)指標(biāo)均滿足表4的要求.

3 結(jié)論

美國(guó)加利福尼亞州、亞里桑那州和德克薩斯州的3種橡膠瀝青中，各州橡膠瀝青的檢測(cè)項(xiàng)目和技術(shù)要求基本相同，只是德州的檢測(cè)項(xiàng)目多了4℃針入度、閃點(diǎn)和老化后針入度比3個(gè)指標(biāo)，為便于工程應(yīng)用，推薦采用中國(guó)T0662-2000的方法.

摻量為18%時(shí)，旋轉(zhuǎn)粘度60 min前后為3 Pa·s左右，滿足技術(shù)要求，且45 min至120 min拌和時(shí)間內(nèi)粘度曲線比較平緩.20%摻量的橡膠瀝青粘度隨時(shí)間變化關(guān)系呈現(xiàn)良好的規(guī)律，但其粘度數(shù)值仍然很大，將不利于施工操作.隨著橡膠粉摻量的提高，軟化點(diǎn)值上升.瀝青針入度值隨橡膠粉摻量的變化規(guī)律不太明顯.

[1]黃彭，呂偉民.橡膠粉改性瀝青混合料性能與工藝技術(shù)研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2001，3（12）：4-7.

[2]楊清芝.實(shí)用橡膠工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.