橡膠顆粒瀝青混合料路用性能及工程應用探析

中圖分類號 U416.2 文獻標識碼 B 文章編號 2096-8949（2025）08-0089-03

0 引言

橡膠顆粒瀝青混合料為橡膠顆粒取代部分集料后制備而成的混合料。因橡膠顆粒具有較高彈性，能改善路面冰層受力及與路面的黏結形態(tài)，具有一定的抗凝冰性能。但是，橡膠顆粒的摻加在一定程度上改變了瀝青混合料物理特性和路用性能，施工工藝也應隨之調(diào)整?；诖?，該文展開橡膠顆粒瀝青混合料配合比設計及路用性能分析，并對工程應用要點展開探析，以期研究成果為此類新型瀝青混合料的推廣應用提供借鑒參考。

1橡膠顆粒瀝青混合料配合比設計

1.1 原材料選用

1.1.1 SBS改性瀝青

為提升橡膠顆粒瀝青混合料路用性能及抗凝冰效果，應選用SBS改性瀝青作為原材料。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20—2011）展開改性瀝青常規(guī)性能檢測，并將檢測結果與《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF4—2004）進行比較，以判斷改性瀝青性能是否達標[1]。檢測結果見表1。由此看出，SBS改性瀝青常規(guī)性能滿足技術要求。

1.1.2 集料及填料

選用干燥潔凈，表面粗糙且多棱角，外觀近方形且無風化，物理力學性能優(yōu)異的石灰?guī)r集料。根據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG3432—2024）展開性能檢測，結果見表2。石灰?guī)r集料常規(guī)性能完全達標。

細集料主要指粒徑在 2 . 3 6 m m 以下的集料，主要發(fā)揮空隙填充作用。所選用的細集料表觀相對密度為2.817，砂當量為 96 % ，堅固性為 2 . 7 % ，含泥量不超出 3 . 0 % ，主要性能均符合技術要求。

為更好填充集料空隙，增強瀝青和集料的黏附性，并在集料表面形成擴散溶劑化膜，還應使用礦粉填料[2]。橡膠顆粒瀝青混合料所用礦粉表觀密度為2.741，含水量為 0 . 9 % 。各項常規(guī)性能均滿足規(guī)范。

1.1.3 橡膠顆粒

橡膠顆粒瀝青為干法制備的改性瀝青，用橡膠顆粒代替部分集料制備橡膠顆粒瀝青混合料，以提升混合料路用性能，并借助材料物理性能起到抗凝冰效果。橡膠顆粒瀝青混合料抗凝冰性能適合 以上的寒冷環(huán)境。

橡膠顆粒在混合料內(nèi)主要發(fā)揮細集料的作用，故可根據(jù)細集料要求展開其材料選用和質(zhì)量檢測。橡膠顆粒內(nèi)扁平狀顆粒含量主要影響混合料空隙率和飛散損失[3]。橡膠顆粒中水分、雜質(zhì)含量應在 1 . 0 % 和 0 . 7 5 % 以下，炭黑含量應位于 2 5 ～ 3 8 % 之間，扁平顆粒含量應不超出10 % ，邵氏硬度應達到 5 5 % 以上。為取得較好的改性效果，通過馬歇爾試驗確定橡膠瀝青顆粒摻量。根據(jù)殘留穩(wěn)定度和劈裂強度比取值，應按 3 . 0 % 摻加橡膠顆粒。

橡膠顆粒瀝青采用干拌和方式攪拌，即先攪拌橡膠顆粒與集料，此后按比例添加瀝青和礦粉繼續(xù)攪拌。其間，橡膠顆粒必將因溫度升高而出現(xiàn)碳化跡象[4。為防止溫度過高而影響混合料性能，同時避免溫度過低而影響混合料質(zhì)量，必須加強溫度及攪拌工藝控制。

1.1.4纖維

為增強瀝青和礦料間黏結效果，提升骨架密實型橡膠顆粒瀝青混合料路用性能，還應添加木質(zhì)素纖維。經(jīng)檢測，其密度為 ，pH值為7.4，含水率 2 . 9 % 。根據(jù)馬歇爾試驗結果，應按混合料質(zhì)量的 0 . 3 % 摻加纖維材料。

1.2配合比設計

骨架密實型橡膠顆粒瀝青混合料中由粗集料嵌擠為主骨架結構，同時填充礦質(zhì)集料及橡膠顆粒，并通過瀝青膠漿進行黏附和約束，增強混合料強度。SMA-13瀝青混合料為骨架密實型級配，故橡膠顆粒瀝青混合料按照SMA級配類型展開級配設計。得出的SMA-13橡膠顆粒瀝青混合料級配見表3。

按照 5 . 7 % ， 6 . 0 % 、 6 . 3 % 及 6 . 6 % 的比例確定油石比，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20—2011）制備試件，展開標準馬歇爾試驗，進行最佳油石比確定。試驗結果見表4。據(jù)此，應將橡膠顆粒瀝青混合料最佳油石比確定為 6 . 3 % 。

2橡膠顆粒瀝青混合料性能檢測

2.1高溫穩(wěn)定性

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20—2011），采用車轍試驗檢測橡膠顆粒瀝青混合料高溫抗車轍性能。試驗開始前，制備長和寬為 3 0 c m ，高為 的試件，達到成型狀態(tài)后常溫養(yǎng)護 1 2 h 以上；此后置于 環(huán)境下保溫 。將試件取出后由試驗輪反復碾壓，同時記錄測試時間和試件變形量；計算不同橡膠顆粒摻量水平下的動穩(wěn)定度。根據(jù)檢測結果，試件動穩(wěn)定度均位于3000次/毫米以上。因橡膠顆粒具有高彈特性，輪碾荷載卸除后混合料變形快速恢復，高溫穩(wěn)定性進一步增強[5]。

2.2 水穩(wěn)性

根據(jù)試驗規(guī)程展開浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，以確定橡膠顆粒摻量以及橡膠顆粒瀝青混合料水穩(wěn)性。同時展開普通瀝青混合料水穩(wěn)性平行檢測。結果見表5。根據(jù)表中結果看出，橡膠顆粒瀝青混合料劈裂強度和凍融劈裂強度比均高出普通瀝青混合料，具有更加優(yōu)異的水穩(wěn)性。原因在于橡膠顆粒摻加后能凝固為高強度固化結構，使基質(zhì)瀝青彈性和抗水損性能增強。

2.3 低溫抗裂性

按照試驗規(guī)程，采用輪碾法制備長 2 5 c m 、寬 3 c m 高 的梁試件并在 的溫度下展開小梁彎曲試驗，加載速度按 確定。為體現(xiàn)橡膠顆粒的改性性能，同時制備相同尺寸的普通瀝青混合料梁試件，按照相同的試驗條件展開平行檢測，結果見表6。根據(jù)檢測結果，在橡膠顆粒摻加比例為 3 . 0 % 時混合料彎曲應變達到 ，超出 2 5 0 0 μ 的規(guī)范低限。橡膠顆粒具有較好的抗破壞應變能力和應力松弛性能，能與基質(zhì)瀝青較好相容，故以其替代部分細集料后瀝青混合料應力松弛性能和低溫抗裂性能均相應提高，且明顯高出普通瀝青混合料。

3橡膠顆粒瀝青混合料的工程應用

3.1工程概況

某公路段位于我國西南地區(qū)，地形起伏大，氣候復雜多變。所在地區(qū)年平均氣溫為 ，冬季極端低溫達到 。路線長 6 5 . 5 k m ，橋隧比達到 4 8 . 5 % ，設計行車速度為 8 0 k m / h ?？紤]到工程所在地區(qū)冬季氣溫低，為使瀝青路面具備較好的自除冰性能，該工程決定鋪筑橡膠顆粒瀝青路面。因此類路面在當?shù)貫槭状问褂茫瑹o成功經(jīng)驗，故以 K6 5 + 4 4 0 ～ K7 0 + 0 0 0 段為試驗段，展開橡膠顆粒瀝青混合料試鋪筑。

3.2橡膠顆粒瀝青混合料拌和及運輸

公路試驗段選用額定生產(chǎn)能力為 3 2 0 t / h 的J4000型間歇式拌和設備?？紤]到橡膠顆粒存在一定分散難度，應先進行橡膠顆粒和集料拌和。為增強瀝青和橡膠顆粒間的黏結效果，確保橡膠顆粒瀝青混合料拌和均勻，必須適當提高瀝青與集料加熱溫度。按設計配比將集料和橡膠顆粒投進拌和倉，充分混合?？紤]到集料加熱溫度在 之間，若長時間混合會引起橡膠顆粒表面碳化，故應將此階段拌和時間控制在 2 5 s 以內(nèi)。此后添加瀝青和礦粉繼續(xù)攪拌 5 0 ～ 6 0 s ，瀝青溫度應比普通混合料拌和時高出 。

配備相應數(shù)量的自卸車進行橡膠顆粒瀝青混合料裝運。裝料前，應在保證車廂內(nèi)部干燥潔凈的基礎上在其內(nèi)壁均勻噴灑一層隔離劑，避免混合料黏連。裝料期間仍應前后移動自卸車，按照前、后、中的次序裝料，避免出現(xiàn)集料離析。裝料完成后應在自卸車側板處增設保溫層，并覆蓋雙層篷布保溫防塵。

3.3攤鋪

同時配備2臺ABG8820型攤鋪機梯隊式攤鋪，前后距離控制在 3 0 ～ 5 0 m 之間，中間應錯開 2 0 ～ 3 0 c m 0因試驗段橡膠顆粒瀝青面層攤鋪厚度僅為 4 c m ，故對攤鋪機參數(shù)設定及攤鋪過程控制要求較高。綜合考慮拌和站生產(chǎn)能力、下面層狀況、攤鋪層厚度等因素所確定出的攤鋪速度為 2 . 0 ～ 6 . 0 m/ m i n。

攤鋪溫度必須控制在""以上。為確保攤鋪過程連續(xù)展開，避免因缺料而造成攤鋪中斷，必須在現(xiàn)場等候卸料的車輛達到5輛及以上時再施工。按照 2 0 m 距離設定斷面，各斷面布置5個測點，根據(jù)所測標高確定松鋪系數(shù)。

3.4碾壓

橡膠顆粒瀝青混合料高溫狀態(tài)下的黏性比普通瀝青混合料高，且碾壓后會出現(xiàn)一定程度反彈，再加上試驗路橡膠顆粒瀝青面層厚度小。為保證平整度和密實度，必須制定出切實適用的碾壓方案。應選用噸位在1 0 ～ 1 8 t 之間的壓路機，至少包括4臺鋼輪壓路機和2臺輪胎壓路機，碾壓過程應遵循緊跟慢壓、高瀕低幅的原則。根據(jù)以上要求制定出的試驗段碾壓方案見表7。

4結論

綜上所述，因橡膠顆粒瀝青彈性性能優(yōu)異，在行車荷載作用下會表現(xiàn)出較大的撓度變形，使路面凝冰破碎。此外，橡膠顆粒能改善瀝青路面與冰層的黏附形式，使冰層在遭受外部行車荷載作用時出現(xiàn)應力集中，加速冰層開裂。故橡膠顆粒瀝青混合料具備較好的路用性能和抗凝冰效果，對于冬季低溫地區(qū)瀝青路面較為適用?？紤]到橡膠顆粒瀝青混合料物理屬性和較高的彈性性能，其攤鋪、碾壓施工面臨一定難度。該文通過攤鋪和碾壓方案的優(yōu)化及過程控制，使試驗段橡膠顆粒瀝青混合料路面施工質(zhì)量得到較好保證。

參考文獻

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[2]周文龍，謝曉軍.摻橡膠顆粒抗凝冰瀝青路面的研究與評價[J].公路，2024（3）：79-84.

[3]韓大勇，王亮，郭朋召，等.密級配橡膠瀝青路面降噪技術原理與研究綜述[J].長沙理工大學學報（自然科學版），2024（3）：61-78+106.

[4]李月霞.橡膠瀝青混合料配合比及路用性能探析[J]工程建設與設計，2023（4）：187-189.

[5]郭創(chuàng)川.橡膠瀝青混合料疲勞性能影響因素[J].廣東公路交通，2022（1）：27-31.