橡膠顆粒瀝青混合料高溫穩(wěn)定性研究

烏蘭格日勒 秦 偉 吳詩堯

(1.中交三公局第二工程有限公司，北京 100124;2.內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010070)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，隨之帶來的相關(guān)問題也給社會帶來了嚴(yán)重考驗(yàn)，尤其是廢舊輪胎的處理問題［1-3］。目前，將廢舊橡膠顆粒加入至瀝青混合料中，有利于增強(qiáng)路用瀝青混合料抵抗車轍的形成和高溫變形的性能。因此，將廢舊輪胎破碎后形成的橡膠顆粒已經(jīng)應(yīng)用于現(xiàn)階段的公路建設(shè)中。

1 材料選擇與瀝青混合料級配

依據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》和《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》選取滿足試驗(yàn)要求的粗集料為石灰?guī)r;細(xì)集料為石灰?guī)r和橡膠顆粒(橡膠顆粒為常溫法粉碎所得)，礦粉由巖磨制而成。本試驗(yàn)中采用的瀝青為克拉瑪依A級 SBS改性瀝青，膠粒類型1 mm～2 mm的橡膠顆粒作為試驗(yàn)?zāi)z粒。瀝青混合料的級配曲線見圖1。

2 瀝青混合料高溫穩(wěn)定性分析

瀝青混合料在路用性能中的一個(gè)重要的衡量指標(biāo)是瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性是瀝青混合料在夏季時(shí)，由于氣溫較高加之在汽車荷載反復(fù)作用下，使瀝青路面不產(chǎn)生車轍、波浪、壅包等病害的能力，在試驗(yàn)過程中往往采用車轍試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性評價(jià)［4，5］。由此，本文的廢舊橡膠顆粒瀝青混合料高溫穩(wěn)定性采用車轍試驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)指標(biāo)采用動穩(wěn)定度進(jìn)行分析。試驗(yàn)過程中分別以60 min和45 min時(shí)候車轍板的變形量作為摻加橡膠顆粒后對瀝青混合料路用高溫穩(wěn)定性的影響。通過對車轍試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析，若動穩(wěn)定度越高，車轍板的變形量越小，說明摻加橡膠顆粒的瀝青混合料的瀝青路面高溫穩(wěn)定性越好，抗車轍能力越強(qiáng)。

圖1 AC-13瀝青混合料級配曲線

3 瀝青混合料高溫穩(wěn)定性評價(jià)

3.1 橡膠顆粒瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)

馬歇爾試驗(yàn)所采用混合料的基礎(chǔ)級配是AC-13瀝青混合料連續(xù)級配，同時(shí)試驗(yàn)過程中，廢舊橡膠顆粒在混合料中以骨料形式摻入，最終形成廢舊瀝青橡膠顆粒瀝青混合料。本試驗(yàn)采用橡膠顆粒為1 mm～2 mm的橡膠顆粒，橡膠作為骨料的摻量分別為0%，1%，2%，3%。馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。結(jié)果分析:當(dāng)瀝青混合料中橡膠顆粒摻入量為3%，2%，1%時(shí)，與未摻加橡膠顆粒的混合料相比，馬歇爾穩(wěn)定度有下降趨勢，流值有增加的趨勢，并且隨著廢舊橡膠顆粒摻入量的增加，流值越高，穩(wěn)定度越低。由表1可以直觀的看出，隨著橡膠顆粒摻入量的逐漸增加，瀝青混合料的毛體積密度呈現(xiàn)下降趨勢，孔隙率呈現(xiàn)增加的趨勢。

表1 馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

3.2 橡膠顆粒瀝青混合料車轍試驗(yàn)

本文對摻量為1%，2%，3%和未摻入橡膠顆粒的瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

結(jié)果分析:由表2可得，隨著廢舊橡膠顆粒摻入量的增加，車轍試驗(yàn)在60 min的變形量和45 min的變形量都呈現(xiàn)減小的趨勢，并且未摻入廢舊橡膠顆粒的瀝青混合料的變形比摻加廢舊瀝青橡膠顆粒的瀝青混合料的變形大。由此可以得出摻加廢舊橡膠顆粒后的瀝青混合料具有較好的抵抗車轍的功能。

表2 橡膠顆粒瀝青混合料車轍試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

為了能夠更為直觀地分析出摻加廢舊橡膠顆粒的瀝青混合料的穩(wěn)定度，繪制出瀝青混合料的穩(wěn)定度對比圖，見圖2。由圖2可知，未摻入廢舊橡膠顆粒的瀝青混合料的動穩(wěn)定度比摻入廢舊瀝青混合料的動穩(wěn)定度要低，并且隨著廢舊橡膠顆粒摻量的增加，廢舊橡膠顆粒瀝青混合料的動穩(wěn)定度有明顯增強(qiáng)的趨勢。在廢舊橡膠瀝青混合料成型后的車轍試件進(jìn)行碾壓沖擊等荷載作用的情況下，由于廢舊橡膠具有強(qiáng)度低和彈性高的特點(diǎn)，使得廢舊橡膠瀝青混合料產(chǎn)生了較小的壓縮變形，并且廢舊橡膠顆粒作為骨料的形式存在，使得混合料中的孔隙率降低，進(jìn)而使廢舊橡膠顆粒瀝青混合料的抵抗外力的能力有所增強(qiáng)。由力學(xué)分析，廢舊橡膠顆粒在外力作用下具有反作用力，在荷載的作用下，能夠提高瀝青混合料的變形。因此，隨著橡膠顆粒的摻入瀝青混合料的動穩(wěn)定度逐漸增大，即高溫穩(wěn)定性提高。并且隨著橡膠顆粒摻量的增加橡膠顆粒瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性呈現(xiàn)增加趨勢。

圖2 動穩(wěn)定度對比圖

4 結(jié)語

本文通過對不同摻量的廢舊橡膠顆粒加入到瀝青混合料中形成的廢舊橡膠顆粒瀝青混合料與未摻加廢舊橡膠顆粒的瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)對比，得出摻入廢舊橡膠顆粒的瀝青混合料比未摻入廢舊橡膠顆粒的瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性要好。隨著廢舊橡膠顆粒摻入量的增加，混合料的高溫穩(wěn)定性逐漸增大。

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