基于SHRP試驗的高摻量橡膠瀝青再生混合料路用性能研究

包啟云，劉國濤

云南省建設(shè)投資控股集團有限公司,云南 昆明 650501

0 引言

橡膠瀝青因其優(yōu)異的高溫性能和回收利用廢舊資源，被廣泛用于公路抗車轍路段。常用橡膠瀝青膠粉摻量15%左右，而高摻量橡膠瀝青膠粉摻量在25%以上。加大膠粉用量，增加了廢舊資源利用率，但對瀝青性能有一定的影響。高溫性能是瀝青膠結(jié)料路用抗車轍主要評價指標之一。對于改性瀝青，由于改性劑的加入，常用評價高溫性能指標對改性瀝青敏感性差。美國SHRP 規(guī)范［1］中提出采用動態(tài)剪切流變儀（DSR）評價瀝青混合料高溫性能。通過重復(fù)蠕變試驗評價重復(fù)加載-卸載條件下高摻量橡膠瀝青高溫性能。并通過試驗段車轍試驗分析再生混合料高溫性能。

1 試驗方案

1.1 高溫性能試驗

1.1.1 動態(tài)剪切流變（G*/sinδ）

采用動態(tài)剪切試驗分析原樣瀝青及RTFOT 后殘留瀝青性能［2］。以車轍因子（G*/sinδ）作為評價指標。車轍因子反映的是瀝青抗永久變形性能。其值越大，高溫流動變形越小，高溫性能越好。

1.1.2 重復(fù)蠕變試驗

重復(fù)蠕變試驗采用加載1s，恢復(fù)9s 的重復(fù)加載，進行100 次循環(huán)加載［3］。采用蠕變勁度粘性部分評價改性瀝青高溫性能。

1.2 低溫性能

SHRP 規(guī)范采用彎曲梁蠕變試驗（BBR）評價瀝青的低溫性能。BBR 試驗溫度-10℃。

并以彎曲蠕變勁度模量和蠕變曲線斜率指標評價瀝青低溫性能。

1.3 疲勞性能

SHRP 規(guī)范采用RTFOT+PAV 長期老化后的車轍因子評價抗疲勞性能。SHRP 規(guī)范要求車轍因子不超過5MPa，車轍因子越小抗疲勞性能越好［4］。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 高溫性能

2.1.1 動態(tài)剪切流變試驗

不同種類瀝青老化前后動態(tài)剪切試驗的車轍因子和疲勞因子見表1 所示。

由表1 可得，老化前后兩種瀝青的高溫性能規(guī)律一致，即高摻量橡膠瀝青最好，SBS 改性瀝青次之。兩種改性瀝青均滿足SHRP 規(guī)范中膠結(jié)料要求，但高摻量橡膠瀝青高溫性能更優(yōu)。

表1 車轍因子結(jié)果

2.1.2 重復(fù)蠕變試驗結(jié)果

通過對70#基質(zhì)瀝青、高摻量橡膠瀝青和SBS 改性瀝青進行重復(fù)蠕變試驗［5］，評價不同種類瀝青高溫性能。試驗結(jié)果見表2 所示。

表2 不同種類瀝青重復(fù)蠕變試驗

由表2 試驗結(jié)果可知：高摻量橡膠瀝青蠕變勁度粘性部分Gv 最大，遠高于基質(zhì)瀝青和SBS 改性瀝青。從累計變形增長率可知，高摻量橡膠瀝青和SBS 改性瀝青k 值遠小于基質(zhì)瀝青，而高摻量橡膠瀝青k 值則遠小于SBS 改性瀝青。k 值越大則殘留變形累積越快，試件發(fā)生車轍的可能性就越大。由此說明在加載—卸載循環(huán)過程中，橡膠瀝青累計變形增長較慢，具有良好的抗車轍性能。

累計變形反映重復(fù)加載后總殘留應(yīng)變大小，其值越小，則高溫性能越好。高摻量橡膠瀝青累積變形遠小于SBS 改性瀝青和基質(zhì)瀝青。僅從累計變形考慮，與高摻量橡膠瀝青相比，SBS 改性瀝青高溫性能較差。

卸載過程中高摻量橡膠瀝青和SBS 改性瀝青大部分變形都能恢復(fù)，而基質(zhì)瀝青的變形則難以恢復(fù)。殘留變形率越小則瀝青變形恢復(fù)能力越強，高溫性能越好。由此說明，兩種改性瀝青均比基質(zhì)瀝青有更好的變形恢復(fù)能力。

通過重復(fù)蠕變試驗四種評價指標結(jié)果，與SBS 改性瀝青相比，高摻量橡膠瀝青高溫性能更優(yōu)。在同樣加載條件下，高摻量橡膠瀝青總變形小，變形恢復(fù)能力好，殘余變形小，具有優(yōu)異的高溫性能。

2.2 低溫性能

高摻量橡膠瀝青、SBS 改性瀝青和基質(zhì)瀝青彎曲梁蠕變試驗結(jié)果如圖1 所示。

由圖1 試驗結(jié)果可知：從勁度模量S 值來看，SBS 改性瀝青低溫性能略高于高摻量橡膠瀝青。兩種瀝青低溫性能均優(yōu)于基質(zhì)瀝青。主要是由于橡膠粉摻量增加，使試件中瀝青有效成分比例減少，影響了橡膠瀝青低溫性能。

2.3 疲勞性能

根據(jù)表1 中疲勞因子數(shù)據(jù)，可得相同PG 等級的高摻量橡膠瀝青和SBS 改性瀝青在同一溫度31℃下的抗疲勞性能［6］，如圖2 所示。

圖1 不同瀝青彎曲梁蠕變試驗結(jié)果（-10℃）

圖2 不同瀝青疲勞因子對比圖

從圖2 結(jié)果可知：相同溫度條件下兩種瀝青G*sinδ 均滿足小于5MPa 的要求。同一溫度條件下，G*sinδ 越小抗疲勞性能越好。由此可知，與SBS 改性瀝青相比，高摻量橡膠瀝青抗疲勞性能明顯更優(yōu)，這與現(xiàn)場工程經(jīng)驗一致。

3 試驗段性能分析

選擇膠粉摻量為25%，橡膠瀝青再生AC-13 中舊料RAP的添加比例為35%，設(shè)計高摻量橡膠瀝青再生混合料［7-8］。對高摻量橡膠瀝青再生AC-13 試驗段進行車轍試驗［9-10］，試驗結(jié)果見圖3 所示。

圖3 車轍試驗結(jié)果

由圖3 試驗結(jié)果可知：高摻量橡膠瀝青再生AC-13 的動穩(wěn)定度達到6000次/mm，明顯高于技術(shù)規(guī)范要求（3000次/mm）。由此說明高摻量橡膠瀝青再生混合料具有優(yōu)異的高溫性能和抗車轍性能。

4 結(jié)論

（1）老化前后兩種瀝青的高溫性能規(guī)律一致，即高摻量橡膠瀝青最好，SBS 改性瀝青次之。在同樣的加載條件下，高摻量橡膠瀝青總變形小，變形恢復(fù)能力好，殘余變形小，具有優(yōu)異的高溫性能。

（2）相比較SBS 改性瀝青，高摻量橡膠瀝青具有良好的抗疲勞性能。低溫性能略低于SBS 改性瀝青。

（3）高摻量橡膠瀝青再生AC-13 的動穩(wěn)定度達到6000 次/mm 以上，顯著高于技術(shù)規(guī)范要求，具有優(yōu)異的高溫性能和抗車轍性能。