高摻量橡膠瀝青SMA13綜合性能研究

楊中才，王根寶，陳繼紅

(云南省建設(shè)投資控股集團(tuán)有限公司,云南 昆明 650501)

目前現(xiàn)場濕法橡膠瀝青膠粉摻量通常為15%左右，而高摻量橡膠瀝青能達(dá)到20%以上。高摻量橡膠瀝青大大增加了廢舊橡膠的利用，不僅節(jié)約了資源，同時(shí)具有更優(yōu)異的高溫抗車轍性能。通過瀝青與細(xì)膠粉充分發(fā)生溶脹，保證了橡膠瀝青的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性。

橡膠顆粒殘留在高摻量橡膠瀝青中的數(shù)量較少、粒徑較小，減弱了橡膠瀝青對混合料級配的填充，提高了高溫儲(chǔ)存的穩(wěn)定性。因此，橡膠瀝青在理論上具有與常用的SMA間斷級配的良好適應(yīng)性。SMA混合料中摻入一定纖維，而高摻量橡膠瀝青黏度大，析漏難于發(fā)生，高摻量橡膠瀝青SMA混合料中是否有必要摻加纖維，以及性能能否滿足要求是需要解決的問題。因此，本文通過不同摻量膠粉對混合料性能的影響，研究摻纖維對SMA混合料路用性能影響。

1 膠粉摻量對瀝青性能影響

在180 ℃條件下，選擇17.5%、20%、22.5%和25%橡膠粉摻量，剪切45 min制備不同摻量的橡膠瀝青，并對制備橡膠瀝青進(jìn)行試驗(yàn)[1]，不同膠粉摻量的橡膠瀝青試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

由表1可知，不同摻量橡膠瀝青均滿足技術(shù)要求。隨摻量增加，瀝青135 ℃粘度先減小后增大，粘度體系增大。而針入度和延度逐漸降低，軟化點(diǎn)逐漸升高。離析值逐漸降低， 瀝青穩(wěn)定性變好。

為研究交聯(lián)劑對改性瀝青的影響，本節(jié)選擇交聯(lián)劑占膠粉質(zhì)量分別為0%、0.2%、0.5%，作為試驗(yàn)影響因素，采用室內(nèi)試驗(yàn)，研究交聯(lián)劑對橡膠瀝青性能的影響，不同摻量交聯(lián)劑的橡膠瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表1 不同膠粉摻量的橡膠瀝青試驗(yàn)結(jié)果

表2 不同摻量交聯(lián)劑的橡膠瀝青性能試驗(yàn)

隨交聯(lián)劑含量增加，橡膠瀝青粘度增加，延度逐漸增加。交聯(lián)后的橡膠瀝青抗老化性能增加。當(dāng)交聯(lián)劑含量在0.5%以內(nèi)時(shí)，瀝青的軟化點(diǎn)變化不大，而離析值逐漸減低。因此，可適當(dāng)加入交聯(lián)劑提高瀝青的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性，減小離析。

綜上所述，從經(jīng)濟(jì)性考慮，同時(shí)減少瀝青離析，本文選擇摻量25%橡膠粉和0.5%交聯(lián)劑，作為高摻量橡膠瀝青，其各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)技術(shù)要求，且滿足PG82-28指標(biāo)要求，具有較好的高、低溫性能。

2 纖維摻量對SMA混合料影響

為研究摻纖維對高摻量橡膠瀝青SMA性能影響[2]，采用少量水泥為作為抗剝落劑，增強(qiáng)瀝青與集料的粘附性，增大集料之間粘結(jié)力。本文制備兩種混合料如下：

斷級配A：橡膠粉摻量為25%，制備SMA混合料時(shí)不摻加纖維，采用少量水泥劑量2%左右，油石比為6.2%。

斷級配B：作為對比試驗(yàn)，橡膠粉摻量為25%，制備SMA混合料時(shí)摻0.3%纖維，油石比6.1%。

斷級配C：作為對比試驗(yàn)，橡膠粉摻量為25%，油石比6.2%，不摻纖維和水泥。

2.1 水穩(wěn)定性

水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表3 浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

表4 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知，3種混合料水穩(wěn)定性能較好，均符合要求。由此說明纖維的摻入對高摻量橡膠瀝青SMA13的水穩(wěn)定性影響并不明顯。

2.2 高溫性能

高溫性能采用車轍試驗(yàn)[3]，車轍動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 車轍動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)

根據(jù)高溫性能試驗(yàn)可知，3種混合料均符合動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求，而且不摻纖維混合料高溫性能更優(yōu)異，遠(yuǎn)大于摻纖維混合料。由于高摻量橡膠瀝青黏度較大，纖維在混合料中吸收瀝青，逐漸凝結(jié)成團(tuán)，使礦料間粘結(jié)力降低，降低了高摻量橡膠瀝青混合料的高溫性能。

2.3 低溫性能

通過小梁試驗(yàn)評價(jià)混合料的低溫性能[4]，混合料低溫小梁試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 混合料低溫小梁試驗(yàn)結(jié)果

纖維的摻入對高摻量橡膠瀝青SMA13的低溫抗裂性能無明顯影響，且3種橡膠瀝青混合料均滿足技術(shù)要求。

2.4 疲勞性能

試驗(yàn)溫度15 ℃，采用疲勞試驗(yàn)儀[5]測得混合料疲勞性能試驗(yàn)結(jié)果，如表7所示。

表7 混合料疲勞性能試驗(yàn)

由疲勞性能試驗(yàn)可知，3種混合料疲勞性能相當(dāng)，但不摻纖維混合料優(yōu)于摻纖維混合料。因此，纖維的摻入降低了高摻量橡膠瀝青混合料的疲勞性能[6]。

綜上試驗(yàn)結(jié)果，高摻量SMA混合料不摻纖維時(shí)各項(xiàng)性能均滿足要求，而且明顯優(yōu)于摻纖維的SMA混合料。不摻纖維的SMA混合料高溫性能更為優(yōu)異，同時(shí)SMA混合料摻纖維后各指標(biāo)性能反而降低。而摻水泥混合料與不摻水泥混合料各項(xiàng)性能大體相同，由此說明混合料性能提升為高摻量橡膠瀝青作用結(jié)果，與水泥摻量無關(guān)。從性價(jià)比考慮，高摻量橡膠瀝青混合料不摻纖維其性能反而更為優(yōu)異[7]。

3 試驗(yàn)路性能檢測

為了驗(yàn)證高摻量橡膠瀝青SMA13路用性能[8-11]，本文選擇在重載多雨、極端氣候的山區(qū)高速公路鋪筑試驗(yàn)段[12-15]，驗(yàn)證路面性能和使用壽命。試驗(yàn)段路面上面層采用4 cm高摻量橡膠瀝青路面SMA13(不摻纖維)+6 cm橡膠瀝青AC20+8 cm普通瀝青AC25。攤鋪溫度宜在165℃以上，保證路面壓實(shí)度和密水性。

3.1 馬歇爾試驗(yàn)

對現(xiàn)場混合料取樣進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，高摻量橡膠瀝青SMA13馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

表8 高摻量橡膠瀝青SMA13馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

馬歇爾試驗(yàn)檢測結(jié)果均符合技術(shù)要求，由此說明高摻量橡膠瀝青混合料能夠滿足SMA現(xiàn)場技術(shù)要求。

3.2 滲水試驗(yàn)

為了驗(yàn)證試驗(yàn)段鋪筑效果，現(xiàn)場對試驗(yàn)段進(jìn)行滲水試驗(yàn)，路面現(xiàn)場滲水試驗(yàn)結(jié)果見表9所示。從檢測結(jié)果看試驗(yàn)段滲水均合格。

表9 路面現(xiàn)場滲水試驗(yàn)結(jié)果

3.3 芯樣試驗(yàn)

試驗(yàn)段現(xiàn)場厚度、壓實(shí)度試驗(yàn)結(jié)果見表10所示。

表10 路面芯樣厚度及壓實(shí)度

不摻纖維混合料試驗(yàn)段各測點(diǎn)區(qū)域厚度代表值符合技術(shù)要求。兩種壓實(shí)度單點(diǎn)值及平均值均符合技術(shù)要求。

3.4 抗滑性能

試驗(yàn)段現(xiàn)場抗滑性能檢測試驗(yàn)結(jié)果見表11所示。從試鋪段落路面構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)結(jié)果看，鋪面均勻性和路面抗滑性能良好，摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度試驗(yàn)結(jié)果均滿足技術(shù)要求。

表11 構(gòu)造深度及摩擦試驗(yàn)結(jié)果

高摻量橡膠瀝青試驗(yàn)段抗滑試驗(yàn)均符合要求。試驗(yàn)段的成功應(yīng)用表明高摻量橡膠瀝青SMA路面具有良好的的路用性能，同時(shí)，不摻纖維混合料具有更好地經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié) 論

1)隨摻量增加，瀝青135 ℃粘度先減小后增大，粘度體系增大。而針入度和延度逐漸降低，軟化點(diǎn)逐漸升高。離析值逐漸降低，瀝青穩(wěn)定性變好。

2)不摻纖維的高摻量SMA混合料各項(xiàng)性能均滿足要求，而且明顯優(yōu)于摻纖維混合料。不摻纖維混合料的高溫性能更為優(yōu)異。同時(shí)混合料摻纖維后各指標(biāo)性能反而降低。從節(jié)約成本和性能考慮，高摻量橡膠瀝青混合料不摻纖維性能反而更為優(yōu)異。

3)試驗(yàn)段的成功應(yīng)用表明高摻量橡膠瀝青SMA路面具有良好的的路用性能，且不摻纖維具有更好地經(jīng)濟(jì)性。