橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料路用功效實(shí)驗(yàn)分析

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 番禺 511400）

當(dāng)前公路建設(shè)中瀝青復(fù)合料技術(shù)應(yīng)用越來越多，變性瀝青復(fù)合料特有性能優(yōu)勢的發(fā)掘和應(yīng)用，不斷提升現(xiàn)代公路路面設(shè)計(jì)和建設(shè)水平。本文研究以實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)分析的方式，對橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料路用功效開展專題分析探究，以為同類工程應(yīng)用提供研究和技術(shù)參考，助力實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)牢固的瀝青復(fù)合料路面工程。

一、橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料設(shè)計(jì)配比

橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料試件馬歇爾擊實(shí)時(shí)，選擇175℃加熱溫度，185℃混拌溫度以及180℃成型溫度。

瀝青復(fù)合料級配具體如表1和圖1所示。在ARAC13S、ARSMA13、SBSAC13及SBSSMA13四類級配中用1.5%的混凝土替代礦粉，在ARAC13級配中用混凝土代替全部礦粉（即1.25%礦粉）。

以5.5%為目的空隙率，分別確定AC13（SBS）、ARAC13及ARAC13S 3類瀝青復(fù)合料的最優(yōu)石油比，同時(shí)基于4.0%目的空隙率對SMA13（SBS）及ARSMA13的最優(yōu)石油比給與確定，如表2所示。

圖1 復(fù)合料各型級配曲線

二、基于高溫狀態(tài)的橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料功效分析

（一）車轍試樣成型時(shí)壓碾頻次的確定

采取為4類壓碾往返頻次：分別為12次、16次、20次及24次，基于各頻次壓碾的動(dòng)穩(wěn)度具體如表3所示。

由表2可知：

1.由于ARAC13S型復(fù)合料的石油比、瀝青黏度及彈塑性均相對較大，因此礦料通常擁有較厚覆裹層，復(fù)合料壓碾過程中反彈較大，所以選用常規(guī)壓密頻次無法滿足壓密需要，一定要經(jīng)過加增壓密頻次來加大復(fù)合料的密實(shí)性。

2.隨著壓碾頻次加增，變性瀝青復(fù)合料的壓密表現(xiàn)出不斷增強(qiáng)的態(tài)勢，但壓密的增加幅度逐漸下降。意味當(dāng)壓碾頻次到達(dá)一定程度時(shí)，增加壓碾頻次無法有效地增強(qiáng)路面壓密。

表1 瀝青復(fù)合料級配

表2 瀝青復(fù)合料最優(yōu)石油比

表3 不同壓碾頻次下的動(dòng)穩(wěn)度

表4 基于不同級配的車轍實(shí)驗(yàn)成果

3.復(fù)合料動(dòng)穩(wěn)度隨密度加增而逐漸增強(qiáng)，通過往返24次壓碾的試樣動(dòng)穩(wěn)度，通常要達(dá)到往返12次動(dòng)穩(wěn)度的1.35倍。

為給復(fù)合料膨脹預(yù)留充分空間，工程實(shí)踐多選擇在5.5%±1%范圍擇定設(shè)計(jì)空隙率。如表2所示，可知，壓碾往返頻次20次時(shí)空隙率接近5.5%。

系統(tǒng)考慮，將壓碾往返頻次20次當(dāng)作該實(shí)驗(yàn)中橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料車轍試樣成型時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)壓碾頻次。

（二）車轍實(shí)驗(yàn)成果

通過比較基于不同級配的車轍實(shí)驗(yàn)，可以借以獲取相對合適的變性復(fù)合料級配。實(shí)驗(yàn)成果如表4及圖2所示。

從表4的實(shí)驗(yàn)成果可得出以下結(jié)論：

高科技的使用，給人們的生活帶來了極大的方便。條碼在食品行業(yè)的廣泛推廣，不但能夠使消費(fèi)者全面了解食品的安全性，還可以節(jié)省消費(fèi)者的時(shí)間。但是在條碼的設(shè)計(jì)、印刷、張貼時(shí)要考慮消費(fèi)者的情況，盡可能做到簡便、美觀，只有這樣才能確保條碼使用的效果。

1.三類級配不同的橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料的動(dòng)穩(wěn)度均滿足技術(shù)需要。表明橡膠與SBS混合變性確實(shí)可對基質(zhì)瀝青高溫功效有相當(dāng)大的改進(jìn)完善，所以瀝青復(fù)合料的抗車轍功效得到了較大增強(qiáng)。

2.對比橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料ARAC13S與ARAC13兩類級配的復(fù)合料發(fā)現(xiàn)：ARAC13S復(fù)合料的動(dòng)穩(wěn)度及相對形變均優(yōu)于ARAC13復(fù)合料。如表1所示，兩類級配有較顯著的區(qū)別：4.75mm篩孔的經(jīng)過率差別較大。ARAC13S級配4.75mm篩孔的經(jīng)過率是27.9%，而ARAC13級配4.75mm篩孔的經(jīng)過率是35.0%，即ARAC13級配粗集料組分要低于ARAC13S級配，所以ARAC13復(fù)合料的抗車轍功效不如ARAC13S復(fù)合料，呈現(xiàn)為前者的動(dòng)穩(wěn)度及相對形變兩個(gè)指標(biāo)較差，表明對橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料不宜選用ARAC13級配，所以在低溫功效及水穩(wěn)性實(shí)驗(yàn)中，不再選用該級配。

圖2 基于級配差異的車轍實(shí)驗(yàn)柱圖

3.在級配相同條件下，就動(dòng)穩(wěn)度而言，SBS復(fù)合料優(yōu)于橡膠SBS復(fù)合料，但兩者動(dòng)穩(wěn)狀態(tài)差異不大?？傮w講來，兩者的高溫功效大體相當(dāng)。

4.復(fù)合料AC13動(dòng)穩(wěn)度低于同類復(fù)合料SMA13的動(dòng)穩(wěn)度，因?yàn)閺?fù)合料SMA13的高溫動(dòng)穩(wěn)功效相對更好。

三、基于低溫狀態(tài)的橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料功效分析

（一）評價(jià)方法述略

低溫小梁彎曲實(shí)驗(yàn)方法是在棱柱體小梁試樣跨中加施集中載荷，經(jīng)過測量試樣損壞時(shí)的最大載荷，計(jì)算得到試樣的損壞彎曲模量和拉彎應(yīng)變，對瀝青復(fù)合料低溫功效實(shí)施評價(jià)。

（二）小梁彎曲實(shí)驗(yàn)成果

低溫小梁彎曲實(shí)驗(yàn)選用長度250mm、寬度30mm、高度35mm的小梁，跨徑為200mm，基于10℃條件，以速率50mm/min，在跨中單點(diǎn)加載，直到試樣損壞。實(shí)驗(yàn)成果如表5、圖3及圖4所示。

表5數(shù)據(jù)表明，四類復(fù)合料類型的拉彎最大應(yīng)變滿足規(guī)范需要。復(fù)合料SMA13的低溫勁度模量為相對最小，而低溫拉彎應(yīng)變則相對最大，意味復(fù)合料SMA13的低溫抗裂功效相對優(yōu)于復(fù)合料SBS。

同類級配復(fù)合料的拉彎最大應(yīng)變均相對較大，充分表明橡膠SBS變性復(fù)合料的相對柔韌性更好。橡膠SBS復(fù)合料中，橡膠粉柔性及彈塑性優(yōu)勢得到顯著發(fā)揮。

圖3 基于低溫的最大拉彎應(yīng)變

圖4 基于低溫的勁度模量

5℃條件下，SBS變性瀝青可獲得38.6cm延度，橡膠SBS變性復(fù)合料則可獲得26.9cm的延度。顯然就延度狀態(tài)來看，前者低溫功效相對優(yōu)于后者，此與對應(yīng)復(fù)合料的低溫彎拉實(shí)驗(yàn)所揭示的結(jié)論基本正相反。表明瀝青低溫功效不能僅通過延度揭示。

四、橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料水穩(wěn)性分析

（一）水穩(wěn)性評價(jià)方法

該研究選用水浸法檢測集料與瀝青間的黏結(jié)性，并選用浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)、融凍劈裂實(shí)驗(yàn)來評價(jià)瀝青復(fù)合料的水穩(wěn)性。

表5 瀝青復(fù)合料低溫實(shí)驗(yàn)成果

表6 瀝青集料黏結(jié)性測量成果

表7 瀝青復(fù)合料融凍劈裂實(shí)驗(yàn)成果

表8 浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)成果

（二）水穩(wěn)性實(shí)驗(yàn)成果

1.水浸法檢測瀝青集料黏結(jié)性

3組試樣實(shí)驗(yàn)成果取均值。選用的集料粒度9.5mm～13.2mm。表6數(shù)據(jù)揭示，橡膠SBS的黏結(jié)性相對最好。

2.融凍劈裂法

復(fù)合料ARAC13S和ARSMA13試樣劈裂抗拉分析成果具體如表7所示。

由實(shí)驗(yàn)成果可知：

（1）從表7可看到，四類不同瀝青復(fù)合料融凍劈裂強(qiáng)度比都到達(dá)了規(guī)范需要；

（2）對橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料說來，ARAC13S復(fù)合料及ARSMA13復(fù)合料融凍劈裂強(qiáng)度比到達(dá)規(guī)范需要。表明SBS及橡膠粉加添基質(zhì)瀝青獲得變性復(fù)合料后，集料與瀝青黏結(jié)強(qiáng)度得到增強(qiáng)，油石界面水損壞概率大幅降低，水穩(wěn)性大幅提升；

（3）不管是SBS變性還是橡膠SBS變性，AC型復(fù)合料的水穩(wěn)性要相對好于SMA型復(fù)合料；

（4）兩類級配下，橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料的劈裂抗拉強(qiáng)度比都不如SBS變性瀝青復(fù)合料，但數(shù)值差異較小，據(jù)此可認(rèn)為橡膠SBS瀝青變性復(fù)合料劈裂抗拉強(qiáng)度比跟SBS變性瀝青復(fù)合料相當(dāng)。

3.浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)

浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)成果具體如表8所示。

由實(shí)驗(yàn)成果可知：

（1）表8數(shù)據(jù)揭示，四類復(fù)合料的留存穩(wěn)定度具均滿足規(guī)范需要；

（2）SBS復(fù)合料殘存穩(wěn)定度優(yōu)于橡膠SBS復(fù)合料，盡管二者殘存穩(wěn)定度絕對值差異不大，可見橡膠SBS復(fù)合料和SBS變性復(fù)合料的殘存穩(wěn)定度接近。

（3）實(shí)驗(yàn)成果揭示，加添橡膠粉及SBS后，瀝青復(fù)合料黏度和瀝青集料界面的強(qiáng)韌度均獲得不同程度增強(qiáng)，油石界面水損壞概率大幅降低，水穩(wěn)性大幅提升。同時(shí)實(shí)驗(yàn)成果亦揭示，融凍劈裂實(shí)驗(yàn)所獲得的融凍劈裂強(qiáng)度比較比浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)所測的殘存穩(wěn)定度低，表明融凍劈裂實(shí)驗(yàn)更能反映瀝青復(fù)合料的水穩(wěn)性。