橡膠瀝青在道路養(yǎng)護中的應(yīng)用

張劍喬 李 鶯

（長沙理工大學(xué) 交通運輸工程學(xué)院 湖南 長沙 410114）

橡膠瀝青在道路養(yǎng)護中的應(yīng)用

張劍喬 李 鶯

（長沙理工大學(xué) 交通運輸工程學(xué)院 湖南 長沙 410114）

我國公路建設(shè)的高潮逐漸遠去，同時龐大的公路網(wǎng)帶了極大的養(yǎng)護需求。通過橡膠粉改性瀝青來使橡膠瀝青具有更優(yōu)越的高溫性能，并且能承受更大的彈性應(yīng)變。試驗結(jié)果顯示橡膠改性瀝青具有更好的高溫抗車轍能力，在低溫彎曲試驗中表現(xiàn)出更大的破壞應(yīng)變，說明了橡膠改性對瀝青混合料性能的優(yōu)化有良好的作用,同時也能夠減少廢舊輪胎對環(huán)境的污染。

橡膠瀝青；高溫性能；破壞應(yīng)變；環(huán)境保護

0.引言

公路運輸占據(jù)著我國全部運輸能力的大半部分，在促進國民經(jīng)濟發(fā)展中起到了巨大的作用。我國公路建設(shè)的黃金年代已經(jīng)過去，隨著國家整體公路運輸能力的飛躍式提高，我們將面臨著越來越嚴峻的公路養(yǎng)護壓力[1]。上世紀九十年代以來美國啟動了廣為人知的SHRP項目，其目的即是幫助美國完成數(shù)量龐大的路網(wǎng)重建工程[2]。SHRP的子項目“養(yǎng)護費用-效益”中有一個課題的研究對象即養(yǎng)護技術(shù)，這種養(yǎng)護概念的提出匯集了多個國家在公路網(wǎng)重建過程中的經(jīng)驗教訓(xùn) [3]。我國公路即將迎來養(yǎng)護時期，因此借鑒預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)來幫助我們保持公路路用性能是必要的。

1.橡膠瀝青簡介

公路運輸在促進世界經(jīng)濟發(fā)展的同時也帶來的不小的環(huán)境問題，由于橡膠輪胎不易降解且燃燒時釋放大量有毒污染氣體，因此處理廢舊橡膠輪是我們面臨的一大問題。橡膠瀝青是一種利用特殊工藝將橡膠研磨成極細的橡膠顆粒并與瀝青泡脹形成凝膠狀的具有高粘度的改性瀝青。其制備工藝與其它改性瀝青較為相似，最常見的為干法制備和濕法制備兩種。實際工程中常用的是濕法，濕法制備將磨細的橡膠粉（1～2mm左右）按照瀝青體積的20%-24%比例添加進裝有高溫?zé)釣r青（200±10℃）的反應(yīng)釜中，保持約兩小時可制得。試驗表明橡膠瀝青的改性機理大致有兩點：

（1）瀝青膠體結(jié)構(gòu)變化改性：根據(jù)相似相溶原理，橡膠分子中的大分子結(jié)構(gòu)解聚并與瀝青內(nèi)輕質(zhì)組分重新結(jié)合，橡膠分子中的活性小分子使瀝青性質(zhì)得以改善。由試驗結(jié)果可知經(jīng)改性后的橡膠瀝青具有較高的軟化點，高溫性能普遍優(yōu)于SBS改性瀝青。

（2）橡膠顆粒體積溶脹改性：由于橡膠分子與石油類分子具有一定的相似性，可吸收瀝青中的輕質(zhì)組分而溶脹，同時使橡膠顆粒表面表現(xiàn)出一定的粘性，并且基質(zhì)瀝青由于輕質(zhì)組分被吸收從而使其提高了高溫黏性。

2.路用性能驗證及分析

根據(jù)馬歇爾試驗確定最佳油石比，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ E20-2011）中瀝青混合料車轍試驗標準進行高溫車轍試驗。表1中顯示了輪碾法成形的車轍試件在標準壓實度下，橡膠瀝青混合料平均動穩(wěn)定度高于6500次/mm，表明橡膠瀝青能夠提高路面的高溫性能。

表1 橡膠瀝青混合料車轍試驗結(jié)果

膠粉顆粒在低溫狀態(tài)下減小了瀝青的模量，使車輛荷載導(dǎo)致的變形以彈性變形為主，減小了塑性變形積累。同時由于橡膠粉與瀝青發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)使得橡膠瀝青粘度增大，從一定程度上提高了膠結(jié)料的粘聚力。

我國在《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）只對普通瀝青混合料低溫抗裂性能作了規(guī)定，以此作為參考考察AC-16橡膠瀝青混合料的低溫性能。選用最佳油石比，按照規(guī)范成型試件。保持試驗溫度-10℃、速率50mm/min。AC-16橡膠瀝青混合料低溫彎曲試驗結(jié)果見表2。

表2 橡膠瀝青混合料低溫彎曲試驗結(jié)果

從表 2中的試驗結(jié)果可以看出，橡膠瀝青混合料在低溫條件下破壞時的應(yīng)變相較于基質(zhì)瀝青要大得多，這主要是由于橡膠瀝青在制備過程中未與瀝青發(fā)生反應(yīng)的部分具有較低的模量，在外力條件下能夠產(chǎn)生一定的彈性形變，從而增大了瀝青混合料的破壞應(yīng)變。

3.工程實例

湖南省內(nèi)某高速通車多年產(chǎn)生面積較廣的病害，于2005年進行了路面白加黑改造至今經(jīng)歷十年多的使用，表層瀝青混合料部分路用性能已達不到相關(guān)規(guī)范要求。具體表現(xiàn)為部分路段出現(xiàn)松散、坑槽集中，個別路段出現(xiàn)了由水泥混凝土板塊導(dǎo)致的反射裂縫，需要進行維修改造。此次路面改造針對反射裂縫的處治，在裂縫密集處對上面層進行銑刨并用回填以橡膠瀝青混合料，最后面層加鋪4cm橡膠瀝青 AC-13。由于橡膠瀝青混合料較普通瀝青混合料具有較低的模量，可以產(chǎn)生良好的抗裂性能，并對路面的高溫性能具有一定的改善效果。經(jīng)檢驗表明，相關(guān)檢測數(shù)據(jù)能夠滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，路面狀況良好。

4.結(jié)語

橡膠瀝青中膠粉的加入使得其具有了較好的粘性和彈性，尤其是對于白改黑路面出現(xiàn)的反射裂縫類病害具有較為理想的養(yǎng)護效果：

（1）橡膠瀝青粘結(jié)料表現(xiàn)出優(yōu)于基質(zhì)瀝青的粘結(jié)力，保證了混合料中集料與瀝青、新料與舊路面之間具有足夠的粘結(jié)力，使養(yǎng)護效果更優(yōu)異；

（2）通過室內(nèi)試驗和在湖南省內(nèi)某高速的實地檢測發(fā)現(xiàn)，橡膠瀝青混合料表現(xiàn)出良好的路用性能，使得路面具有了一定的彈性變形能力，提高了使用舒適性；

（3）在追求路面使用性能的條件下可以提高瀝青混合料中粘結(jié)料的比例，由于膠粉的存在使得路面不至出現(xiàn)泛油病害，極大的提高了路面的老化性能。

[1]宋建寧,黃榮華,陳李峰. 橡膠瀝青混合料在淮連高速公路改造工程中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代交通技術(shù),2013

[2]Pavement performance and application of anion rubber-modified asphalt[J]. Chinese Science Bulletin,2012

[3]徐東,王新寬,陳博. 橡膠瀝青混合料老化再生及其路用性能研究[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報,2012

U45

B

1007-6344（2016）07-0057-01