不同溫拌劑對普通橡膠瀝青混合料路用性能的影響

宋紹杰

(重慶市市政設(shè)計(jì)研究院，重慶　400020)

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不同溫拌劑對普通橡膠瀝青混合料路用性能的影響

宋紹杰

(重慶市市政設(shè)計(jì)研究院，重慶400020)

分析了3種不同溫拌劑對普通橡膠瀝青混合料路用性能的影響。結(jié)果表明：對普通橡膠瀝青混合料的抗車轍性能，sasobit提高36.9%，EMWA-1提高5.7%，而陸路邦則降低了28.4%；摻溫拌劑后混合料的水穩(wěn)定性略有降低，摻sasobit后比EWMA-1和陸路邦略微明顯；摻sasobit混合料低溫抗裂性降低3.9%，摻陸路邦和EWMA-1則提高了2.5%和1.0%；摻sasobit混合料疲勞壽命降低19.8%，摻入EWMA-1后疲勞性能提高13.75%，而陸路邦對疲勞壽命的影響可以忽略；空隙率為3%～5%時(shí)，最佳壓實(shí)溫度范圍為：摻sasobit約120～150 ℃，摻EWMA-1約115～150 ℃，摻陸路邦約122～150 ℃，摻EWMA-1更易于壓實(shí)。

；瀝青混合料；溫拌橡膠瀝青；sasobit；EWMA-1；陸路邦

橡膠瀝青混合料以其優(yōu)異的路用性能和顯著的環(huán)保意義已逐步在國內(nèi)道路工程中得到應(yīng)用，并受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。普通橡膠瀝青混合料具有膠粉摻量高，粘度大，和易性較差和難以壓實(shí)等不足，限制了橡膠瀝青技術(shù)的推廣。采用溫拌技術(shù)對橡膠瀝青進(jìn)行優(yōu)化，降低其粘度，改善施工和易性和壓實(shí)程度[1-7]。但目前市場上溫拌劑種類繁多，國內(nèi)并未出臺(tái)相關(guān)規(guī)范對其進(jìn)行指導(dǎo)，因此有必要對不同種類的溫拌劑對普通橡膠瀝青及混合料的性能影響進(jìn)行分析，以得出其影響規(guī)律，以便根據(jù)具體施工要求進(jìn)行有目的性地選擇溫拌劑，更好地指導(dǎo)橡膠瀝青混合料的施工，同時(shí)也有力地推動(dòng)了溫拌橡膠瀝青技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

本文采用3種不同種類的溫拌劑，擬將其摻入到橡膠瀝青混合料中，得出不同溫拌劑對混合料高溫穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性，低溫抗裂性，疲勞性能及壓實(shí)特性的影響，以便更加科學(xué)合理地選擇溫拌劑指導(dǎo)施工。

1　原材料特性

1.1瀝青

橡膠瀝青采用70#基質(zhì)瀝青改性而成，膠粉目數(shù)為20目，膠粉摻量為22%，其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 橡膠粉改性瀝青性能針入度(25℃)/(0.1mm)軟化點(diǎn)/℃延度(5℃)/cm旋轉(zhuǎn)粘度(180℃)/(mPa·s)彈性恢復(fù)(25℃)/%41.367.913.2247256

1.2溫拌劑

試驗(yàn)分別選用德國sasobit溫拌劑、美國EWMA-1溫拌劑和國產(chǎn)陸路邦溫拌劑，溫拌劑的摻量(占瀝青的質(zhì)量)方案見表2。

表2 溫拌劑摻量方案類型摻量/%Sasobit3 EWMA-10.6 陸路邦1

1.3集料

試驗(yàn)采用的集料為石灰?guī)r，礦粉采用石灰?guī)r磨制的石粉，其主要技術(shù)指標(biāo)均滿足我國現(xiàn)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

1.4級(jí)配

參考了文獻(xiàn)[8]中推薦的級(jí)配組成，級(jí)配范圍見表3。

根據(jù)上述級(jí)配，采用馬歇爾擊實(shí)法得到最佳油石比并用于路用性能的研究，體積參數(shù)見表4。

表3 級(jí)配范圍級(jí)配類型通過下列篩孔(mm)的質(zhì)量百分率/%191613.29.54.752.361.180.60.30.150.07516型10095.079.157.930.022.917.513.410.37.96.0合成級(jí)配98.0393.6886.6459.7929.4525.2718.9114.5610.488.786.51

表4 體積參數(shù)級(jí)配類型油石比/%毛體積密度/(g·cm-3)VV/%VMA/%VFA/%穩(wěn)定度/kNARAC-166.02.3613.70118.67380.1211.62

2　溫拌劑對普通橡膠瀝青混合料路用性能的影響

2.1對高溫穩(wěn)定性的影響

按照現(xiàn)行規(guī)范的要求，采用60 ℃下的動(dòng)穩(wěn)定度對摻溫拌劑后的普通橡膠瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1　車轍試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果分析：摻EWMA-1和sasobt對普通橡膠瀝青混合料的抗車轍性能有所提高，sasobit提高36.9%，EMWA-1提高5.7%，而陸路邦則降低了28.4%，分析其原因得出sasobit在高溫下可吸附橡膠瀝青中的飽和組分并成穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，從而提高混合料的高溫穩(wěn)定性，而具有表面活性功能的EWMA-1吸附了瀝青組分中的大分子從而形成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，但對混合料的高溫穩(wěn)定性只略有提升，而陸路邦溫拌劑降低了瀝青的粘度，加大了瀝青的流動(dòng)性，從而降低了混合料的高溫穩(wěn)定性。

2.2對水穩(wěn)定性的影響

按照現(xiàn)行規(guī)范要求，采用凍融劈裂強(qiáng)度比對摻不同溫拌劑的普通橡膠瀝青混合料的水穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2　凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果分析：摻溫拌劑后其水穩(wěn)定性略有降低，摻sasobit后比EWMA-1和陸路邦略微明顯；故建議在長期降雨量較大對瀝青混合料的抗水損害要求較高的地區(qū)，不建議使用sasobit或陸路邦溫拌劑，可以考慮使用EWMA-1溫拌劑。

2.3對低溫抗裂性的影響

按照現(xiàn)行規(guī)范，采用-10 ℃±0.5 ℃時(shí)的彎曲試驗(yàn)來測定溫拌瀝青混合料的低溫性能，混合料的小梁試件在破壞時(shí)的彎拉應(yīng)變越大，則材料自身的低溫抗裂性能越好，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3　低溫小梁試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果分析：摻sasobit混合料低溫抗裂性降低3.9%，摻陸路邦和EWMA-1則提高其低溫抗裂性2.5%和1.0%，分析其原因?yàn)?，sasobit中含蠟組分對低溫抗裂性能有所衰弱，而表面活性劑能有效提高橡膠瀝青的裹附厚度，增強(qiáng)集料間的粘附力。因此在低溫地區(qū)建議使用陸路邦和EWMA-1溫拌劑。

2.4對疲勞性能的影響

采用UTM進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，選取試驗(yàn)溫度為15 ℃，應(yīng)變?yōu)?00με，荷載加載頻率10 Hz，其試驗(yàn)見圖4。

圖4　疲勞試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果分析：摻入sasobit后疲勞壽命降低19.8%，摻入EWMA-1后疲勞性能提高13.75%，而陸路邦對疲勞壽命的影響可以忽略，分析其原因?yàn)閟asobit中含有一定量的蠟組分，使其疲勞性能降低較為明顯，而EWMA-1的表面活化性能提高了瀝青的裹附，從而提高混合料的壽命性能。

2.5對壓實(shí)特性的影響

以設(shè)計(jì)空隙率4%為目標(biāo)，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型，并根據(jù)混合料的狀態(tài)與體積參數(shù)，確定3種不同溫拌劑的壓實(shí)溫度范圍，以便更加合理準(zhǔn)確指導(dǎo)溫拌橡膠瀝青混合料的施工，試驗(yàn)結(jié)果見表5、圖5。

試驗(yàn)結(jié)果分析：空隙率4%正對的壓實(shí)溫度約為：摻sasobit的為137 ℃，摻EWMA-1為133 ℃，摻陸路邦為142 ℃?？障堵蕿?%～5%時(shí)，最佳壓實(shí)溫度范圍為：摻sasobit約120～150 ℃，摻EWMA-1約115～150 ℃，摻陸路邦約122～150 ℃，摻EWMA-1更易于壓實(shí)。

表5 不同擊實(shí)溫度下的馬歇爾體積參數(shù)溫拌劑類型壓實(shí)溫度/℃γf/(g·cm-3)VV/%VMA/%VFA/%sasobit1102.3645.47816.72267.2421302.3874.55815.91271.3531502.4193.27914.78477.823EWMA-11102.3745.07816.37 68.9791302.3914.39815.77172.1111502.4272.95914.50379.598陸路邦1102.3575.57116.89365.4791302.3694.69216.14770.7421502.4183.37515.03677.837

圖5　空隙率和擊實(shí)溫度的關(guān)系

3　結(jié)論

1) 摻EWMA-1和sasobt對普通橡膠瀝青混合料的抗車轍性能有所提高，sasobit提高36.9%，EMWA-1提高5.7%，而陸路邦則降低了28.4%。

2) 摻溫拌劑后其水穩(wěn)定性略有降低，摻sasobit后比EWMA-1和陸路邦略微明顯；故建議在長期降雨量較大的地區(qū)，不建議使用sasobit或陸路邦溫拌劑，可以考慮使用EWMA-1溫拌劑。

3) 摻sasobit混合料低溫抗裂性降低3.9%，摻陸路邦和EWMA-1則提高其低溫抗裂性2.5%和1.0%。

4) 摻sasobit疲勞壽命降低19.8%，摻入EWMA-1后疲勞性能提高13.75%，而陸路邦對疲勞

壽命的影響可以忽略。

5) 空隙率為3%～5%時(shí)，最佳壓實(shí)溫度范圍為：摻sasobit約120～150 ℃，摻EWMA-1約115～150 ℃，摻陸路邦約122～150 ℃，摻EWMA-1更易于壓實(shí)。

[1]趙素艷.橡膠瀝青混合料路用性能及其溫拌效果研究[D].長春：吉林大學(xué)，2014.

[2]吳奇峰.橡膠瀝青混合料溫拌技術(shù)的研究[D].西安：長安大學(xué)，2011.

[3]程培峰，范平.擊實(shí)方式對溫拌橡膠瀝青混合參數(shù)的影響分析[J].公路，2013，11(11)：183-187.

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[5]張雅濤，吳奇峰，張爭奇，等.sasobit溫拌橡膠瀝青性能評(píng)價(jià)分析[J].中外公路，2012，6(3)：295-300.

[6]杜旭斌.溫拌橡膠瀝青混合料試驗(yàn)性能研究[J].公路工程，2013，6(3)：83-85.

[7]丁海波，周剛.溫拌添對橡膠改性瀝青性能的影響研究[J].公路，2014(4)：175-179.

[8]北京市路政局.北京市廢舊輪胎橡膠粉瀝青及混合料設(shè)計(jì)施工指南[M].北京：人民交通出版社，2007.

2016-03-14

宋紹杰(1983-)，男，工程師，從事市政道路設(shè)計(jì)工作。

；1008-844X(2016)03-0061-03

；U 414

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