廢舊膠粉與抗車轍劑雙重改性瀝青混合料性能研究

李亞非，李曉軍，郭朝陽

（1.交通運輸部科學研究院道路結(jié)構(gòu)與材料研究中心，北京100029；2.呼和浩特至殺虎口高速公路建設(shè)管理辦公室，內(nèi)蒙古 呼和浩特010000）

0 引言

目前在工程中應(yīng)用的改性瀝青多為聚合物改性瀝青。根據(jù)聚合物改性劑的不同，聚合物改性瀝青可分為熱塑橡膠類（SBS）、橡膠類（SBR、CR）和樹脂類（PE、EVA）三類，SBS 改性瀝青的高、低溫性能均較好；SBR改性瀝青的最大特點是低溫性能得到明顯改善；PE、EVA 類改性瀝青的高溫性能得到顯著提高，其中尤以SBS改性瀝青的應(yīng)用最為廣泛[1]。

為了獲得與SBS改性瀝青類似的性能，本文提出利用廢舊橡膠和抗車轍劑雙重改性瀝青（以下簡稱雙重改性瀝青或瀝青混合料）的方法。廢舊膠粉能夠增強瀝青的黏性，改善其高溫性能，同時在低溫時對瀝青又起到增塑增韌的作用，進而能夠很好地改善瀝青混合料的低溫抗裂性能和水穩(wěn)定性能，抗車轍劑和瀝青混合料在高溫環(huán)境下拌和時，可以和細集料相互黏結(jié)成團，在擊實過程中填充在粗集料之間的縫隙成為密實的結(jié)構(gòu)，從而顯著提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性，同時對低溫抗裂性能也有影響[2]。

1 原材料選擇

1.1 廢舊膠粉

試驗采用廣西交通科學研究院自產(chǎn)膠粉，加熱減量為0.5%，丙酮抽出物含量為7%，橡膠烴含量為52%，炭黑含量為29%。

1.2 抗車轍劑

試驗采用路孚8000 型抗車轍劑，抗車轍劑的熔點為120～140℃，密度為0.95～0.98g/m3，粒徑為2～4mm，聚合物含量大于90%。

1.3 瀝青

試驗采用黑龍江長和化工股份有限公司生產(chǎn)的90 號A 級道路石油瀝青和SBS 改性瀝青，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011）對瀝青的各項指標進行測試[3]，并將檢測結(jié)果與《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）對照，見表1、表2[4]。

表1 90號A級道路石油瀝青性能檢測結(jié)果

表2 SBS改性瀝青性能檢測結(jié)果

1.4 集料

本試驗選用的石料為內(nèi)蒙郭氏兄弟料場生產(chǎn)的石灰?guī)r。按照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42—2005）對所用集料的各項性能進行測試，其各項性能均能滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）要求。石料性能檢測結(jié)果見表3。

表3 石料性能檢測結(jié)果

2 配合比設(shè)計

2.1 礦料級配設(shè)計

由于改性瀝青一般用于瀝青路面的中上面層，本研究涉及的瀝青混合料礦料級配均采用AC—20型，設(shè)計級配見表4。

表4 礦料設(shè)計級配

2.2 油石比

本試驗采用馬歇爾試驗方法進行油石比設(shè)計，根據(jù)表4 中礦料配合比，選擇3.4%、3.8%、4.2%、4.6%、5.0%五種不同的油石比，設(shè)計橡膠粉摻量與抗車轍劑的摻量均為瀝青用量的2%，通過檢測計算馬歇爾試件的毛體積相對密度、理論最大相對密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度以及穩(wěn)定度與流值，通過五指標法計算分析得出最佳油石比為4.3%，具體試驗結(jié)果見表5。

表5 馬歇爾試驗結(jié)果

3 廢舊膠粉與抗車轍劑雙重改性瀝青混合料路用性能分析

采用確定的礦料配合比和最佳油石比制備瀝青混合料，根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011）規(guī)定的方法分別對SBS改性瀝青混合料與雙重改性瀝青混合料進行車轍試驗、低溫彎曲小梁試驗、凍融劈裂試驗以及浸水馬歇爾試驗，依次對兩種混合料的高溫性能、低溫性能、水穩(wěn)定性能進行測試，并依照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）對測試結(jié)果進行評價。SBS改性瀝青混合料與雙重改性瀝青混合料性能檢測結(jié)果見表6。

檢測結(jié)果

表6 SBS改性瀝青混合料與雙重改性瀝青混合料性能

鑒于《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）中瀝青混合料性能技術(shù)標準與氣候分區(qū)有直接關(guān)系[5]，為了滿足各個氣候分區(qū)的要求，表6中瀝青混合料的技術(shù)標準均采用各項性能要求中的最高標準[6]。從表6 中可以看出，本試驗中所采用的SBS改性瀝青混合料與雙重改性瀝青混合料的高溫性能均優(yōu)于規(guī)范的最高標準，其中雙重改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度達到6 136（0.1mm/次），遠超SBS改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度4 519（0.1mm/次）與規(guī)范的最高標準2 800（0.1mm/次），說明雙重改性瀝青混合料的高溫性能得到了大幅提升，抗車轍劑的作用得到了充分發(fā)揮；針對低溫性能，雙重改性瀝青混合料的破壞應(yīng)變?yōu)? 221（με），略高于規(guī)范的最高標準的3 000（με），低于SBS 改性瀝青混合料的3 315（με），說明雙重改性瀝青混合料的低溫性能得到了改善，與SBS改性瀝青混合料相比，差距也并不明顯，說明橡膠粉改善低溫的性能得到了體現(xiàn)，同時該性能的提升并不妨礙抗車轍劑性能的發(fā)揮；針對水穩(wěn)定性，本試驗采用的SBS改性瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂殘留強度比分別為84.5與79.3，均略低于規(guī)范要求的85 與80，說明并不是SBS 改性瀝青的所有路用性能均可滿足規(guī)范的要求，而雙重改性瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂殘留強度比分別為86.7 與81.6，均高于規(guī)范要求。這一點值得注意，因為就常規(guī)而言，瀝青混合料的低溫性能與水穩(wěn)定性能是有一定正相關(guān)性，而本試驗結(jié)果剛好相反，說明橡膠粉的加入提高了瀝青的黏度，增強了瀝青與石料的裹覆性，瀝青混合料的水穩(wěn)定性能與低溫性能得到了提高，由于抗車轍劑的存在，瀝青混合料的低溫脆性增加，也就導致瀝青混合料的低溫性能提升幅度降低。

4 結(jié)語

瀝青混合料在橡膠粉和抗車轍劑的共同作用下，其高溫性能得到了顯著提高，改性效果優(yōu)于SBS；低溫性能得到了改善，改性效果略低于SBS；水穩(wěn)定性能得到了改善，改性效果略高于SBS?？傮w而言，雙重改性瀝青混合料的路用性能可滿足規(guī)范的最高要求，且其高溫性能顯著。

[1] 沈金安.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治措施[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2] JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S].

[4] 曾志威. 摻抗車轍劑瀝青混合料路用性能研究[D]. 西安：長安大學，2009.

[5] 趙景春.橡膠瀝青混凝土在道路改造工程中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011（4）：32-36

[6] 交通部公路科學研究院.橡膠瀝青及混合料設(shè)計施工技術(shù)指南[M].北京：人民交通出版社，2008.