橡膠瀝青應(yīng)力吸收層在復(fù)合式路面中的應(yīng)用技術(shù)研究

黃 凱

(揚州天達(dá)建設(shè)集團有限公司，江蘇 儀征 211400)

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橡膠瀝青應(yīng)力吸收層在復(fù)合式路面中的應(yīng)用技術(shù)研究

黃 凱

(揚州天達(dá)建設(shè)集團有限公司，江蘇 儀征 211400)

首先，橡膠瀝青需要從廢舊的輪胎原質(zhì)中提煉出橡膠粉，然后按照規(guī)定的及配比組合，再將多種高聚合物改性劑添加進去，保持高溫，并進行充分的拌合，再通過和基質(zhì)瀝青充分熔脹的過程，將其拌合成改性瀝青。

橡膠瀝青；復(fù)合式路面；應(yīng)用

1 橡膠瀝青材料性能研究

1.1 橡膠粉對瀝青的改性作用

在進行橡膠瀝青生產(chǎn)的過程中，橡膠粉會接觸到瀝青，兩者在此過程中就會發(fā)生物質(zhì)交換，導(dǎo)致橡膠粉的部分物質(zhì)產(chǎn)生裂解，交聯(lián)劑硫、丙酮抽出物以及油性填充劑、鋅化合物以及抗老化劑等外加劑包括部分的碳黑活性成本會通過界面交換的方式進入瀝青，所有這些物質(zhì)基本上對瀝青的性能有提升作用。

1.2 基質(zhì)瀝青的選用和性能檢驗

對SK70號基質(zhì)瀝青的檢測結(jié)果如表1所示。

表1 SK70號基質(zhì)瀝青技術(shù)檢測結(jié)果

1.3 橡膠粉的選擇

根據(jù)目前國內(nèi)的橡膠瀝青生產(chǎn)應(yīng)用來看，橡膠粉通常的細(xì)度最低為20，最高為80。如果過細(xì)，加工橡膠粉的成本將顯著提高。以適用性最廣的SK70瀝青為例，結(jié)合橡膠粉，按摻量制備出9種不同的橡膠瀝青，研究不同橡膠粉對瀝青性能的影響。具體分析過程不在此贅述，結(jié)果為：20目、30目、40目的橡膠粉對瀝青都具有優(yōu)秀的改性效果，并且橡膠粉越細(xì)，改性越好。當(dāng)然，實際工程中不僅要考慮產(chǎn)品性能，還應(yīng)考慮工程成本。

1.4 橡膠瀝青耐老化性能研究

瀝青材料很容易受到自然因素的影響，在運輸、加熱以及攪拌和施工時都有可能改變其性能，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)會發(fā)生一定程度的變化。舉例來說，有蒸發(fā)、脫氫或者氧化、縮合等反應(yīng)變化。在此過程中，瀝青會變硬，并且韌性會降低，從而變得比較脆，喪失了原有的粘度和低溫性能。但瀝青路面需要使用很長時間，因此這樣的瀝青材料是不能夠勝任的，必須增強其抗老化性才能夠達(dá)到符合的要求。通過試驗可以了解，橡膠瀝青在經(jīng)過烘箱之后，其針入度會出現(xiàn)明顯的降低，而軟化溫度和粘度則會明顯提高，并且彈性的恢復(fù)率也得到了顯著提升。這種較強的耐老化性質(zhì)能夠保證此類瀝青材料在同行業(yè)中具有較大優(yōu)勢。

2 橡膠瀝青OGFC配合比設(shè)計及性能檢驗

2.1 原材料

原材料包括橡膠瀝青、粗集料以及細(xì)集料和填料，表2是橡膠瀝青的性能要求及本次試驗檢測結(jié)果，表3是對粗集料的篩分結(jié)果。

表2 橡膠瀝青技術(shù)要求及檢測結(jié)果

表3 集料篩分結(jié)果

2.2 橡膠瀝青OGFC配合比設(shè)計

在研究OGFC瀝青混合料的配合比設(shè)計時，有幾點主要考慮的因素，包括瀝青的排水性能、混合料的耐久性能等等。不同于普通的瀝青混合量，OGFC瀝青的粗鼓勵含量更多，占比更大，并且OGFC的空隙率也大于普通瀝青。本次研究采用普通的馬歇爾試驗設(shè)計方法，對于混合料的設(shè)計用量很難準(zhǔn)確確定，因此在設(shè)計OGFC瀝青的混合料時，應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為滿足空隙率，同時也能夠很好地兼顧混合料的耐久性。本次試驗確定了一個合理的范圍值，因此在配合時應(yīng)將薄膜的厚度取值在合理的范圍內(nèi)，不應(yīng)超過最大值，最好以范圍內(nèi)的最大值為瀝青配合比設(shè)計的最大量。

2.3 橡膠瀝青OGFC最佳油石比

橡膠瀝青具有較大的稠度，在拌合的過程中，混合料的油膜厚度明顯高于常規(guī)瀝青。據(jù)研究，橡膠瀝青的油石比通常在6%-9%，而普通瀝青的油石比則在4%-5%之間。通過對比橡膠瀝青和常規(guī)瀝青的粘附量可以發(fā)現(xiàn)，橡膠瀝青的粘附性比常規(guī)瀝青要高。具體試驗結(jié)果見表4。

表4 常規(guī)瀝青和橡膠瀝青的粘附量對比

2.4 混合料性能檢驗及優(yōu)化設(shè)計

(1)高溫穩(wěn)定性。為了確保瀝青路面不會因為夏季的高溫影響而產(chǎn)生軟化，導(dǎo)致因長時間的行車載荷、波浪或推移而產(chǎn)生路面形變的問題出現(xiàn)，瀝青路面必須要保證在高溫的情況下具有較高的穩(wěn)定性。

(2)低溫抗裂性。瀝青路面應(yīng)具備抵抗低溫收縮裂縫的能力，瀝青路面會因為環(huán)境溫度過低而導(dǎo)致自身的勁度增大，從而出現(xiàn)變形復(fù)原能力逐漸缺失的情況，導(dǎo)致變形能力缺失，當(dāng)應(yīng)力累積到超負(fù)荷時就會使材料斷裂。因此瀝青路面必須考慮在低溫狀態(tài)下保證足夠高的勁度和抗變形能力。

(3)水穩(wěn)定性。長時間水侵蝕會導(dǎo)致瀝青膜被剝離，或者導(dǎo)致瀝青膜出現(xiàn)松散及掉粒的情況。水分會破壞瀝青所具有的粘結(jié)力，同時破壞瀝青路面內(nèi)部瀝青和礦料之間的粘聚力，加速剝離，損害路面。因此瀝青路面必須保證具有較高的水穩(wěn)定性。

(4)耐疲勞性。如果路面的荷載經(jīng)常超過限定值，在這種力的影響下，路面的內(nèi)部應(yīng)力就會超過路面本身結(jié)構(gòu)所具有的抗力，從而造成路面出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生疲勞斷裂的情況。因此瀝青路面應(yīng)具有足夠高的耐疲勞性。

(5)抗老化性。瀝青路面在施工的過程中，現(xiàn)場會反復(fù)對其進行加熱，同時瀝青路面一旦投入使用后，會長時間暴露在自然環(huán)境中，受到各種因素的作用，因此瀝青路面的性質(zhì)會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致老化。因此瀝青路面必須采取合理的措施增強其抗老化性。

3 AR-AC-13配合比設(shè)計及性能檢驗

3.1 原材料

(1)橡膠瀝青。橡膠瀝青的斷級配混凝土比起橡膠瀝青的OGFC來說，不會有非常嚴(yán)苛的要求，只要能夠保障其優(yōu)良的性能即可。此次試驗研究選取30目廢舊輪胎的橡膠粉改性瀝青作為AR-AC-13的膠結(jié)料，性能要求及檢測結(jié)果見表5。

表5 橡膠瀝青技術(shù)要求及檢測結(jié)果

(2)粗集料。對于斷級配橡膠瀝青來說，其混合料一定要采用粗集料，同時應(yīng)該保證集料的干燥、干凈、無雜質(zhì)和未風(fēng)化，此外其骨料的耐磨性也應(yīng)足夠好。本次試驗的粗集料分為兩個檔，第一檔為10～15 mm，第二檔為5～10 mm。按照試驗方法對集料進行篩分，并對其進行關(guān)鍵指標(biāo)檢測，結(jié)果如表6所示。

表6 集料篩分的結(jié)果

(3)細(xì)集料。第一，細(xì)集料必須干燥、干凈、無雜質(zhì)并且未被風(fēng)化，其顆粒級別也應(yīng)適當(dāng)；第二，細(xì)集料中不能有超過一半的顆粒殘留在4.75 mm篩孔上。

(4)填料。應(yīng)以石灰石礦粉或水泥作為瀝青混合物的填料，不要使用回收的粉塵作填料用，另外根據(jù)以往情況，填料通常也不會使用石灰石礦粉，一般都使用水泥作為填料。

4 結(jié) 語

總的來說，橡膠粉能夠提高瀝青的軟化點、粘度和彈性恢復(fù)性能，并改善瀝青易老化的情況。本次研究了橡膠瀝青OGFC配合比的設(shè)計及性能，還有AR-AC-13配合比的設(shè)計及性能，對橡膠瀝青的應(yīng)力吸收施工工藝作了簡要闡述與分析。本次研究證明了橡膠瀝青具有優(yōu)良性能，能夠取得較高的社會經(jīng)濟效益。

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[2] 李剛,李明樾,蔡廣聰?shù)?復(fù)合式路面加鋪技術(shù)應(yīng)用實例研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2013,(16):50-51,52.

2016-11-12

黃凱(1989-)，男，江蘇江陰人，助理工程師，研究方向：道路橋梁施工技術(shù)。

U416.1

C

1008-3383(2017)05-0031-02