橡膠粉改性瀝青混凝土路用性能研究

王盤盤

摘 要：為研究橡膠粉改性瀝青混凝土路用性能，本文先采用高速剪切儀自主配制橡膠粉改性瀝青，并通過低溫彎曲試驗(yàn)、單軸壓縮試驗(yàn)及車轍實(shí)驗(yàn)來對SBS改性瀝青混合料與橡膠粉改性瀝青混合料的高低溫性能和抗壓能力進(jìn)行對比分析。成果表明：橡膠粉改性瀝青混合料與SBS改性瀝青混合料相比其高低溫性能較好，抗壓能力稍弱，但變形能力較強(qiáng)。說明橡膠粉改性瀝青具有較好的使用前景。

關(guān)鍵詞：橡膠粉改性瀝青;彎曲試驗(yàn);車轍試驗(yàn);單軸靜載實(shí)驗(yàn);路用性能

中圖分類號：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）02-0126-02

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的快速提升，我國的道路行業(yè)得到了巨大發(fā)展[1]，但我國還是以瀝青混凝土路面為主，瀝青混凝土路面大部分都是采用傳統(tǒng)瀝青混合料，這必將給我國石油事業(yè)帶來了嚴(yán)重的壓力。且隨著我國汽車保有量迅速增加，以及對環(huán)境問題的高度重視，充分利用汽車廢舊輪胎將對我國的經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展，緩解我國資源和環(huán)境方面的壓力具有重要意義。因此，橡膠粉改性瀝青技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生，且由于橡膠的彈性性能較好，因此本文考慮將其用于改善普通改性瀝青混合料的一些力學(xué)性能，且可以降低瀝青的用量，并有效減少廢舊橡膠對環(huán)境的影響。

1 原材料及改性瀝青的配制

1.1 原材料

基質(zhì)瀝青：本次研究選用重交通70號基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性瀝青的制備。根據(jù)國內(nèi)外研究可得，當(dāng)橡膠粉的目數(shù)達(dá)到100目時，增長曲線變得平緩，并非橡膠粉的目數(shù)越大越好，因此本文決定選用用100目橡膠粉改性瀝青的配制。

1.2 橡膠粉改性瀝青的配制

將70號基質(zhì)瀝青放入烘箱在160℃條件下保溫一個小時，再將一定量的100目廢膠粉加入基質(zhì)瀝青之中，加入過程中不斷進(jìn)行攪拌15min以上，攪拌過程中使瀝青逐漸升溫至175℃，攪拌完畢后放入180℃烘箱保溫10min。將高速剪切儀放入瀝青中剪切，首先低速（500rmp）剪切5min，隨后將轉(zhuǎn)速調(diào)制4000rmp剪切45min，在剪切過程中，將溫度控制在180℃左右，制得橡膠粉改性瀝青。

1.3 集料與礦粉

本實(shí)驗(yàn)采用玄武巖作為粗細(xì)集料，礦粉選用石灰?guī)r。

1.4 實(shí)驗(yàn)方案

本文主要研究橡膠粉改性瀝青混合料的路用性能方面較普通改性瀝青是否具有良好的力學(xué)破壞特性，實(shí)驗(yàn)采用相同的石料、級配、采用AC-16，先將橡膠粉改性瀝青混合料和普通SBS改性瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，將SBS、橡膠粉改性瀝青混合料空隙率控制在4%左右，在不同溫度條件下對試件進(jìn)行加載彎曲破壞試驗(yàn)。在室溫20℃下對SBS改性瀝青、橡膠粉改性瀝青混合料進(jìn)行單軸靜載試驗(yàn)，研究這兩種材料的破壞力學(xué)指標(biāo)，并通過對比這兩種試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)而評價(jià)兩種瀝青混合料的力學(xué)性能;然后進(jìn)行室內(nèi)車轍試驗(yàn)，以此來研究混合料的抗車轍變形能力從而反應(yīng)混合料的高溫性能;最后通過水穩(wěn)定性試驗(yàn)，對比研究兩種混合料的水穩(wěn)定性能。

2 配合比設(shè)計(jì)

2.1 橡膠粉瀝青混合料級配的確定

根據(jù)TG F40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》，結(jié)合本文所采用的原材料測試結(jié)果及篩分情況，經(jīng)多次調(diào)整后確定的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果為：10mm～20mm：3mm～5mm：0mm～3mm：礦粉=37：22：35：6。

2.2 AC-16型橡膠粉改性瀝青混合料油石比的確定

采用油石比4.6%、5.0%、5.4%、5.8%四種油石比分別成型馬歇爾試件，并測定其穩(wěn)定度及瀝青混合料有效相對密度。確定最佳油石比為5.0%。

3 試驗(yàn)與結(jié)果分析

3.1 瀝青混合料低溫性能

本文采用低溫彎曲破壞實(shí)驗(yàn)來對兩種混合料的低溫性能進(jìn)行研究。首先將橡膠粉改性瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料的空隙率控制在4.0左右，通過輪碾法成型試件，將輪碾成型后的試塊切割為長250mm±2.0mm，寬30mm±2.0mm，高35mm±2.0mm的棱柱體小梁。在保證實(shí)驗(yàn)溫度為-10℃情況下，以1mm/min為加載速率，分別兩種瀝青混合料進(jìn)行低溫彎曲破壞試驗(yàn)。

試驗(yàn)溫度為-10℃，通過低溫彎曲破壞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)橡膠粉改性瀝青混合料相對于SBS改性瀝青混合料在低溫性能方面表現(xiàn)的更優(yōu)越，其在抗彎強(qiáng)度和勁度模量方面相對于SBS改性瀝青混合料分別提高了13.6%、7.8%，說明在低溫-10℃下，橡膠粉改性瀝青混合料的低溫抗彎拉性能比SBS改性瀝青混合料的要優(yōu)越，這主要是因?yàn)橄鹉z粉彈性性能非常好，從而在瀝青中加入橡膠粉后其彈性提高，增加了混合料的韌性，從而達(dá)到改善低溫性能的效果。

3.2 單軸靜載強(qiáng)度

本文通過單軸靜載實(shí)驗(yàn)對兩種混合料的強(qiáng)度進(jìn)行分析研究，按照規(guī)范成型直徑為d=100mm，高100mm的瀝青混合料圓柱體試件，在室溫20℃的情況下加載速率控制為2mm/min進(jìn)行試驗(yàn)[2]。

本文通過單軸靜載實(shí)驗(yàn)，可以看出就抗壓強(qiáng)度而言SBS改性瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度較橡膠粉改性瀝青混合料的強(qiáng)度要稍微大一點(diǎn)，但從整體上而言，在相同的壓力作用下橡膠粉改性瀝青混合料比SBS改性瀝青混合料的變形要大，即就是說他的變形能力比較強(qiáng)，則說明橡膠瀝青混合料在很大程度上改善原瀝青混合料的彈性，增加了其韌性[3]。

3.3 車轍試驗(yàn)

本文采用高溫車轍實(shí)驗(yàn)對兩種混合料的高溫性能進(jìn)行研究，通過輪碾法成型300mm×300mm×50mm的車轍試件，來進(jìn)行車轍實(shí)驗(yàn)從而對兩種混合料的高溫性能進(jìn)行研究。

本文通過車轍實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)橡膠粉改性瀝青混合料動穩(wěn)定度的平均值要比SBS改性瀝青混合料的高出8.90%，說明橡膠粉改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性較普通改性瀝青的更優(yōu)良。主要原因是橡膠粉具有非常好的彈性[4]，其加入瀝青后改善了瀝青的韌性，使混合料模量增加，從而提高了瀝青混合料的高溫性能。

3.4 水穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

本文通過混合料的浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)及凍融劈裂實(shí)驗(yàn)來對兩種混合料的水穩(wěn)定性進(jìn)行對比研究，根據(jù)規(guī)范成型兩組馬歇爾試件，每種瀝青混合料成型六個試件，在適當(dāng)條件下養(yǎng)生后進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，橡膠改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度要優(yōu)于SBS改性瀝青混合料，這說明橡膠改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性要優(yōu)于普通SBS改性瀝青混合料，主要原因是在加入橡膠粉后瀝青不只彈性增加，其與集料的粘結(jié)性也有所提升，從而對混合料的水穩(wěn)定性起到積極作用。

4 結(jié)語

（1）在低溫-10℃下，對兩種混合料進(jìn)行小梁彎曲試驗(yàn)，結(jié)果表明橡膠粉改性瀝青混合料比SBS改性瀝青混合料低溫性能要優(yōu)越些。

（2）通過單軸靜載強(qiáng)度試驗(yàn)對兩種混合料的抗壓能力進(jìn)行檢測，結(jié)果表明雖橡膠粉改性瀝青混合料抗壓能力較弱，但在相同的壓力作用下橡膠粉改性瀝青混合料比SBS改性瀝青混合料的變形要大，則它的變形能力比較強(qiáng)，表明橡膠粉的摻入可在很大程度上改善瀝青混合料由于剛度過大而產(chǎn)生脆性破壞的問題。

（3）通過車轍試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)橡膠粉改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度要高于普通改性瀝青的，其高溫性能較優(yōu)。

（4）通過混合料的水穩(wěn)定性研究發(fā)現(xiàn)橡膠粉改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度要高于普通改性瀝青的，橡膠粉的摻入對混合料的水穩(wěn)定性起到積極作用。

參考文獻(xiàn)

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[4] 陳翔.橡膠瀝青及其混合料性能研究[D].長安大學(xué)，2011.