直投式干法橡膠瀝青混合料工藝與SBS改性瀝青的對(duì)比研究

蔣永春 中交四航局第七工程有限公司

1.引言

橡膠瀝青將廢舊輪胎制成粉末應(yīng)用到瀝青混合料中，既能夠使得廢舊輪胎得到再利用，也能夠大大提升瀝青路面的路用性能。橡膠瀝青作為一種路用材料，具有較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性、抗水損能力、柔韌抗裂性、耐老化和疲勞等特性。為研究橡膠瀝青在南沙的適用性，以及研究橡膠瀝青與改性瀝青的性能比較，特于橫瀝項(xiàng)目市政道路工程中開(kāi)展了相關(guān)的試驗(yàn)研究。

“直投式干法橡膠瀝青混合料工藝”是指將連接劑與普通膠粉經(jīng)過(guò)特殊的熟化工藝在工廠中預(yù)先混合，得到一種可以直接投放到集料中并在噴入熱瀝青后再攪拌及運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的熟化聚合膠粉。

2.試驗(yàn)段概況

試驗(yàn)段位于“廣州南沙新區(qū)明珠灣區(qū)起步區(qū)二期（橫瀝島尖）中軸涌以南長(zhǎng)沙涌以東市政道路工程—IFF永久會(huì)址進(jìn)場(chǎng)道路”中33、35、37 號(hào)進(jìn)場(chǎng)道路進(jìn)行了表面層瀝青混合料試驗(yàn)段施工。其中，35號(hào)進(jìn)場(chǎng)道路采用了TRHMA-D-13GC型直投式干法橡膠瀝青混合料技術(shù)，長(zhǎng)483m，寬8m，面層厚4cm；33、37號(hào)進(jìn)場(chǎng)道路采用了AC-13C型SBS改性瀝青混合料技術(shù)，總長(zhǎng)900m，寬8m，面層厚4cm。

3.試驗(yàn)段混合料檢測(cè)

為直觀對(duì)比兩種改性瀝青混合料的路用性能效果，試驗(yàn)段當(dāng)天在施工現(xiàn)場(chǎng)按規(guī)范要求的方法選取了兩種瀝青混合料進(jìn)行路用性能試驗(yàn)，另外，對(duì)兩種類(lèi)型瀝青路面的試驗(yàn)段進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

檢測(cè)項(xiàng)目包括混合料馬歇爾指標(biāo)、混合料燃燒后集料篩分、水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性等室內(nèi)檢測(cè)，包括瀝青厚度及壓實(shí)度檢測(cè)，滲水試驗(yàn)，路面摩擦系數(shù)檢測(cè)、平整度、路面彎沉檢測(cè)等現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

3.1 馬歇爾指標(biāo)

表1可看出，干法橡膠瀝青混合料與SBS改性瀝青混合料在空隙率以及流值方面的要求稍有區(qū)別，但都能滿足設(shè)計(jì)要求，相比而言，試驗(yàn)段當(dāng)天的混合料檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，干法橡膠瀝青混合料擁有較高穩(wěn)定度的同時(shí)還能有相對(duì)較低的流值，說(shuō)明干法橡膠瀝青混合料的抗變形能力更好。整體而言，二者體積指標(biāo)、物理以及力學(xué)指標(biāo)較為接近。干法橡膠瀝青混合料油石比更低，且采用的是70#瀝青+高聚熟化橡膠粉的組合形式，達(dá)到性能要求的同時(shí)還具有較高的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

表1 瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)

3.2 水穩(wěn)定性

由于送檢批次不同，兩種改性瀝青的配合比報(bào)告采用了不同種試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證瀝青混合料的水穩(wěn)定性。對(duì)于干法橡膠瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料分別采用了劈裂強(qiáng)度比和殘留穩(wěn)定度兩個(gè)指標(biāo)來(lái)判斷水穩(wěn)定性。

表2可以看出，干法橡膠瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度比還要高于SBS改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度，足以說(shuō)明干法橡膠瀝青混合料具有更好的水穩(wěn)定性。

表2 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果（生產(chǎn)配合比報(bào)告數(shù)據(jù)）

3.3 高溫穩(wěn)定性

由表3數(shù)據(jù)可以看出，干法橡膠瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度均能滿足設(shè)計(jì)要求的2800 次/ mm，但是干法橡膠瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到了7925次/mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SBS改性瀝青混合料以及設(shè)計(jì)的要求，且總變形量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SBS的。高溫穩(wěn)定性應(yīng)當(dāng)是廣州當(dāng)?shù)貫r青混合料的最需要考慮的路用性能指標(biāo)。干法橡膠瀝青由于使用了高聚熟化橡膠粉，短時(shí)間內(nèi)膠粉與瀝青便可充分“溶脹”，大大提升了瀝青的高溫性能，因此可以直觀的反映在瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度上。另外，由于此次干法橡膠瀝青采用了TRHMA-D-13GC型級(jí)配，相較于傳統(tǒng)的AC-13C類(lèi)，其礦料之間的骨架結(jié)構(gòu)更好，粗骨料嵌擠性能更明顯，這一點(diǎn)從芯樣表面也可以看出，這也為高溫性能做出了較大的貢獻(xiàn)。

表3 瀝青混合料車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果（生產(chǎn)配合比報(bào)告數(shù)據(jù)）

4.試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

4.1 鉆芯法測(cè)定的瀝青路面路面現(xiàn)場(chǎng)厚度及壓實(shí)度檢測(cè)

表4厚度檢測(cè)結(jié)果表明，基本滿足設(shè)計(jì)要求；兩種瀝青混合料試驗(yàn)段的碾壓方案相同，溫度控制基本相近，從壓實(shí)度結(jié)果來(lái)看，干法橡膠瀝青混合料試驗(yàn)段的壓實(shí)效果略好于SBS改性瀝青混合料，均能較好地滿足設(shè)計(jì)要求。說(shuō)明試驗(yàn)段所采用的溫度控制范圍和碾壓方案較為成功，可用于指導(dǎo)后期施工。相比較而言，干法橡膠瀝青混合料壓實(shí)效果更符合預(yù)期。

表4 路面現(xiàn)場(chǎng)厚度檢測(cè)

4.2 滲水系數(shù)

由表5可以看出，兩種類(lèi)型的瀝青混合料密水效果都非常好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求的最高限制，都能夠很好的起到封水作用，能夠適應(yīng)多雨的廣州地區(qū)。

表5 部分滲水試驗(yàn)結(jié)果

4.3 路面摩擦系數(shù)檢測(cè)

由表6可以看出，兩種類(lèi)型路面摩擦系數(shù)均能夠滿足設(shè)計(jì)要求，相比而言，干法橡 膠瀝青路面的摩擦系數(shù)高于SBS改性瀝青路面。由于干法橡膠瀝青混合料中含有部分起填料作用的橡膠粉，加上高聚熟化橡膠粉對(duì)瀝青的改性作用使其粘度增大，因此路面對(duì)于汽車(chē)輪胎的摩擦力更大，對(duì)于行車(chē)安全性來(lái)說(shuō)更加有利。

表6 路面摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

4.4 平整度

平整度檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

表7 平整度試驗(yàn)結(jié)果

三段試驗(yàn)段平整度均能較好的滿足技術(shù)要求，相比而言35號(hào)路優(yōu)于37號(hào)路優(yōu)于33號(hào)路。

4.5 路面彎沉檢測(cè)

干法橡膠瀝青試驗(yàn)段共檢測(cè)44 個(gè)彎沉點(diǎn)，平均彎沉值18.884（0.01 mm），代表彎沉值21.86（0.01mm），無(wú)特異點(diǎn)，滿足設(shè)計(jì)小于50.1（0.01mm）的要求。

SBS改性瀝青試驗(yàn)段33 號(hào)路共檢測(cè)34 個(gè)彎沉點(diǎn)，平均彎沉值26.909（0.01 mm），代表彎沉值35.47（0.01mm），無(wú)特異點(diǎn)，滿足設(shè)計(jì)小于50.1（0.01mm）的要求；37號(hào)路共檢測(cè)58個(gè)彎沉點(diǎn)，平均彎沉值22.667（0.01mm），代表彎沉26.46（0.01mm），無(wú)特異點(diǎn)，滿足設(shè)計(jì)小于50.1（0.01mm）的要求。

可以看出，三條路的彎沉檢測(cè)均能夠滿足設(shè)計(jì)要求，相比較而言，干法橡膠瀝青路面試驗(yàn)段的彎沉值優(yōu)于SBS改性瀝青段。

5.結(jié)語(yǔ)

結(jié)合試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)以及生產(chǎn)配合比報(bào)告中的混合料路用性能數(shù)據(jù)，可以看出，此次試驗(yàn)段中采用的干法橡膠瀝青混合料和SBS瀝青混合料均能滿足設(shè)計(jì)對(duì)于路面性能的要求。

兩者相比而言，干法橡膠瀝青混合料在壓實(shí)度（體現(xiàn)施工和易性以及路面后期質(zhì)量）、摩擦系數(shù)（體現(xiàn)行車(chē)安全性）、彎沉（體現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性）方面比SBS更好一些，在滲水系數(shù)（體現(xiàn)路面密水性）、平整度方面兩者均能很好的滿足設(shè)計(jì)和施工要求。干法橡膠瀝青混合料在高溫穩(wěn)定性（體現(xiàn)高溫下抵抗外力引起的變形的能力）、水穩(wěn)定性（體現(xiàn)抵抗水損害能力）明顯優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。

在經(jīng)濟(jì)成本和社會(huì)效益方面，干法橡膠瀝青混合料用油量低于SBS改性瀝青混合料，且采用了70#瀝青+12%高聚熟化橡膠粉的形式，成本較SBS改性瀝青更低。既節(jié)省了施工成本，又消耗了大量的廢舊輪胎，緩解了輪胎大量堆積造成的“黑色污染”，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。