AR—AC13橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計方法研究

儲兵　衛(wèi)東　戴嘉

摘 要：橡膠瀝青混凝土具有優(yōu)異的減少反射裂縫，增加雨天抗滑性能和減少路面噪音性能，還可解決廢舊輪胎的回收處理問題。文章在借鑒國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，針對橡膠瀝青混合料原材料技術(shù)性能、目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計及混合料路用性能開展試驗研究。

關(guān)鍵詞：橡膠瀝青混合料；目標(biāo)配合比設(shè)計；生產(chǎn)配合比設(shè)計

早在19世紀(jì)40年代天然橡膠就已被用于瀝青中，但由于當(dāng)時的經(jīng)濟水平、膠粉改性瀝青價格和難聞的氣味問題，導(dǎo)致其使用并不廣泛。20世紀(jì)60年代中期，亞利桑那州的一位工程師發(fā)明了將熱瀝青與廢舊輪胎橡膠粉混合的工藝（即“濕法”），采用該工藝制備的改性瀝青后續(xù)的性能評估也令人滿意，橡膠瀝青的使用才重新興起。橡膠瀝青混凝土具有優(yōu)異的減少反射裂縫，增加雨天抗滑性能和減少路面噪音性能，還可解決廢舊輪胎的回收處理問題。因此，橡膠瀝青及混合料在美國約40個州和世界超過25個國家得到了廣泛應(yīng)用[1-7]。文章在借鑒國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，開展AR-AC13橡膠瀝青在惠河高速公路瀝青路面改造工程中的目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比設(shè)計方法研究。

1 AR-AC13橡膠瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計

1.1 原材料試驗

依據(jù)設(shè)計要求進行了各種集料的密度試驗（試驗結(jié)果見表1）、瀝青相對密度試驗（瀝青相對密度為1.058）、各種礦料和水泥的篩分結(jié)果（試驗結(jié)果見表2）。

1.2 AR-AC13瀝青混合料級配

1.2.1 初選級配

依據(jù)規(guī)范設(shè)計要求，初選粗（級配1）、中（級配2）、細（級配3）三個級配，選擇油石比，制作馬歇爾試件，得出試件體積指標(biāo)，根據(jù)體積指標(biāo)初選一組滿足或接近設(shè)計要求的級配作為設(shè)計級配。表3為三個級配的礦料比例明細表，表4是三種礦料的合成級配明細表，圖1為三種級配曲線圖。

1.2.2 試驗級配評價

選擇油石比8.4%作為試級配用油石比、雙面擊實75次成型馬歇爾試件。

基于表6試驗結(jié)果，文章根據(jù)經(jīng)驗選擇級配2為設(shè)計級配。

1.3 AR-AC13瀝青混合料最佳油石比的確定

按設(shè)計礦料比例配料，采用五種油石比進行馬歇爾穩(wěn)定度試驗，試驗結(jié)果見表7。

穩(wěn)定度、流值、密度、空隙率、飽和度、VMA與油石比的關(guān)系如圖2所示。

根據(jù)圖2中，7.0%、7.5%、8.0%、8.5%和9.0%五個油石比的試件體積性質(zhì)，通過圖表插值法（見圖2）得到空隙率5.5%時對應(yīng)的油石比為8.44%，根據(jù)經(jīng)驗取最佳油石比為8.4%。

1.4 AR-AC13瀝青混合料路用性能試驗

1.4.1 水穩(wěn)定性檢驗

進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗來檢驗設(shè)計混合料的水穩(wěn)定性。結(jié)果見表7、表8。

1.4.2 高溫穩(wěn)定性試驗

進行車轍試驗檢驗混合料的高溫穩(wěn)定性，結(jié)果分別見表9所示。

1.4.3 低溫抗裂性檢驗

試驗條件：溫度-10℃，速率50mm/min，試驗結(jié)果如表10所示。

上述試驗結(jié)果符合規(guī)范要求，表明文章設(shè)計的AR-AC13型橡膠瀝青混合料的抗水損害性能、高溫穩(wěn)定性能及低溫抗裂性能滿足要求，目標(biāo)配合比設(shè)計結(jié)果可用于生產(chǎn)配合比調(diào)試。

2 AR-AC13橡膠瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計

2.1 進場材料合成級配

生產(chǎn)配合比設(shè)計所用砂石材料篩分結(jié)果如表11所示。

根據(jù)料場各冷料的篩分結(jié)果按目標(biāo)配合比的礦料比例及級配要求，實配礦料為10～15 mm碎石：5～10mm碎石：0～5mm石屑：水泥=54：24：20. 2.0，合成級配曲線見圖3。

2.2 生產(chǎn)配合比調(diào)試

根據(jù)文章設(shè)計目標(biāo)配合比確定的最佳油石比進行了生產(chǎn)配合比的調(diào)試。采用無錫華通LB2000型間歇式瀝青拌和機進行試拌，試拌前對拌和機的各計量系統(tǒng)用砝碼進行校正，并驗證了測量系統(tǒng)，確認各部件運轉(zhuǎn)正常，計量準(zhǔn)確。按照目標(biāo)配合比的礦料比例，以100T/h的生產(chǎn)量調(diào)整各冷料倉下料的電機轉(zhuǎn)速，使下料比例均衡并接近目標(biāo)配合比的礦料比例，冷料加熱并經(jīng)二次篩分后分別進入四個熱料倉（拌和機振動篩網(wǎng)尺寸分別為18mm、11mm、6mm、3mm四層篩網(wǎng)），再分別從各熱倉取樣篩分，試驗結(jié)果見表12。

根據(jù)各熱料倉的篩分結(jié)果，結(jié)合AR-AC13橡膠瀝青混合料級配要求，并根據(jù)監(jiān)理工程和有關(guān)專家的意見，確定熱料倉礦料比例為1#熱料倉：2#熱料倉：3#熱料倉：4#熱料倉：水泥=16.5：8：30：43：2.5。

2.3 瀝青混合料性能檢驗

2.3.1 馬歇爾試驗

按照確定的最佳油石比，并按最佳油石比±0.3%（即油石比8.1%、8.4%、8.7%）分別進行室內(nèi)試拌及做馬歇爾試驗，以驗證最佳油石比，礦料密度為熱料倉取樣試驗毛體積相對密度，瀝青混合料性能試驗結(jié)果見附表13。

2.3.2 拌和樓試拌驗證

采用無錫華通LB2000型間歇式瀝青拌和機，按照8.4%的油石比進行試拌，以驗證拌和樓的穩(wěn)定性，每鍋拌和時間40s（干拌5s，濕拌35s）。瀝青加熱溫度170℃，礦料加熱溫度200℃，取樣進行馬歇爾、抽提、水穩(wěn)定性、車轍等性能指標(biāo)試驗，試驗結(jié)果見附表14。

2.3.3 水穩(wěn)定性檢驗

按油石比8.4%制件，浸水48小時測定殘留穩(wěn)定度，混合料試驗結(jié)果符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》JTG D50-2006≥80%要求。

2.3.4 高溫穩(wěn)定性檢驗

采用最佳瀝青用量（油石比）8.4%制備車轍試件，按JTJ052-2000 T0719-2000規(guī)程進行了AR-AC13橡膠瀝青混合料車轍試驗，試驗結(jié)果DS=4200次/mm，滿足改性瀝青混合料配合比設(shè)計檢驗指標(biāo)中車轍試驗動穩(wěn)定度不小于3000次/mm的要求。

上述試驗結(jié)果表明所設(shè)計AR-AC13橡膠瀝青混合料生產(chǎn)配合比能滿足設(shè)計要求，即采用：1#熱料倉（0～3mm）：2#熱料倉（3～6mm）：3#熱料倉（6～11mm）：4#熱料倉（11～18mm）：水泥=16.5：8：30：43：2.5，其最佳油石比采用8.4%。

3 結(jié)語

文章在借鑒國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，開展AR-AC13橡膠瀝青在惠河高速公路瀝青路面改造工程中的目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比設(shè)計方法研究，得到以下結(jié)論：

（1）文章設(shè)計的AR-AC13瀝青混合料的水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性檢驗結(jié)果均符合規(guī)范要求，表明文章所設(shè)計的AR-AC13型橡膠瀝青混合料的抗水損害性能、高溫穩(wěn)定性能及低溫抗裂性能滿足要求，室內(nèi)目標(biāo)配合比設(shè)計所得結(jié)果可用于生產(chǎn)配合比的調(diào)試。

（2）文章設(shè)計的AR-AC13橡膠瀝青混合料生產(chǎn)配合比能滿足設(shè)計要求，即采用：1#熱料倉（0～3mm）：2#熱料倉（3～6mm）：3#熱料倉（6～11mm）：4#熱料倉（11～18mm）：水泥=16.5：8：30：43：2.5，其最佳油石比采用8.4%.

參考文獻

[1] 王旭東，李美江，路凱冀.橡膠瀝青及混凝土應(yīng)用成套技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 孫雪偉.AR-AC13橡膠瀝青混合料設(shè)計與施工[J].中外公路， 2008，28（05）：235-238.

[3] 張可強.級配對橡膠瀝青混凝土路用性能的影響[J].公路，2015 （06）：34-38.

[4] 陳國慶，楊揚，李長海.廢舊橡膠粉改性瀝青AR-AC13混凝土的試驗研究[J].中外公路，2007，27（04）：260-262.

[5] 方友軍.ARC-13橡膠瀝青混合料的配合比設(shè)計及路用性能[J].筑路機械與施工機械化，2012（04）：50-52.

[6] 楊戈，黃衛(wèi)東，李彥偉等.橡膠瀝青混合料高溫性能評價指標(biāo)的試驗研究[J].建筑材料學(xué)報，2010，13（06）：753-758.

[7] 賴正林，謝軍，鐘卉.不同級配下橡膠瀝青混合料路用性能的比較[J].公路工程，2012，37（05）：92-96.

[8] 程培峰，范平.礦料級配對溫拌橡膠瀝青混合料性能的影響[J].公路交通科技，2014，310（3）：32-37.