沿海環境下膠粉瀝青混合料抗水損害性能研究★

馬愛群 賈琛琛 尹明干

(鹽城工學院土木工程學院，江蘇 鹽城 224051)

沿海環境下膠粉瀝青混合料抗水損害性能研究★

馬愛群 賈琛琛 尹明干

(鹽城工學院土木工程學院，江蘇 鹽城 224051)

通過浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，從氯鹽溶液濃度、橡膠粉細度、浸泡時間三方面，探討了橡膠粉瀝青混合料的抗水損害性能，指出高鹽及高濕環境對瀝青混合料的性能有較大的影響。

橡膠粉，瀝青混合料，馬歇爾試驗，凍融劈裂試驗

0 引言

沿海地區的道路經常會受到海水和鹽霧的影響。由于海水中富含氯鹽、硫酸鹽等各類鹽離子，瀝青面層材料長期受到氯離子干濕交替的侵蝕，會加劇瀝青粘附性的降低，從而導致瀝青混合料的性能損傷，使得其耐久性劣化。若再經歷汽車荷載的作用，必然導致瀝青路面水損害現象的發生[1-4]。本文著重研究高鹽—高濕環境對橡膠粉瀝青混合料水損害性能的影響。

1 試驗材料及試樣的制備

1.1 試驗材料

基質瀝青為泰州中海AH-70號重交通瀝青，橡膠粉選用江陰產40目、60目、80目膠粉。橡膠粉摻量15%，制備橡膠粉改性瀝青(CRM)進行性能測試。基質瀝青及改性瀝青基本性能見表1。集料為石灰巖通過機械破碎制得，級配選用AC-13型，其礦料級配組成見表2。

表1 瀝青基本性能

表2 礦料合成級配

1.2 試驗方法

按照JTG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程成型馬歇爾試件。將試件分別于清水，5%，10%和15%的NaCl溶液中浸泡2 d，4 d和6 d。通過凍融劈裂試驗與浸水馬歇爾試驗評價高鹽—高濕環境對瀝青混合料水溫度性能的影響。

2 試驗結果與分析

2.1 氯鹽溶液濃度的影響

將60目橡膠粉以15%的摻量摻入基質瀝青制備改性瀝青，成型馬歇爾試件。分別浸泡于NaCl濃度為0%，5%，10%和15%的溶液中2 d，再分別進行浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗，試驗結果列于表3，圖1和圖2之中。

從表3中可以看到，瀝青混合料試件經受氯鹽溶液浸泡之后浸水前后穩定度值均下降，殘留穩定度值下降幅度較大，當氯鹽溶液濃度為15%時殘留穩定度下降幅度為12.5%之多。

表3 不同濃度溶液浸泡后浸水馬歇爾試驗結果

從圖1中可以看出，在不同濃度的NaCl溶液作用下，瀝青混合料試件凍融前后的劈裂強度均有不同程度的降低。從圖中趨勢線可以看出，由于凍融循環的損傷作用，凍融后的試件劈裂強度降幅較凍融前大。同時，從圖2可以看出，隨著NaCl濃度的增加，瀝青混合料TSR值呈現下降趨勢。

2.2 橡膠粉細度的影響

固定浸泡溶液的濃度為10%，分別以不同細度的膠粉改性瀝青混合料氯鹽溶液浸泡2 d后進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，以研究橡膠粉細度對于瀝青混合料抗氯鹽侵蝕的影響。試驗結果列于表4及圖3，圖4中。

表4 不同細度膠粉改性瀝青混合料浸泡后浸水馬歇爾試驗結果

從表4中可以看到，膠粉改性瀝青混合料試件浸水前后馬歇爾強度值均大于基質瀝青混合料試件，同時殘留穩定度值也隨著膠粉細度的增加呈現增長趨勢。這也說明橡膠粉改性瀝青混合料具有一定的抵抗氯鹽侵蝕的性能。同時還可以發現，80目膠粉改性瀝青混合料與60目改性瀝青混合料相比性能提高不大，說明膠粉細度也不是越細越好。考慮到經濟性，60目膠粉改性瀝青抵抗高鹽高濕環境的性能最佳。從圖3中可以看出，膠粉改性瀝青混合料試件的凍前與凍后強度均高于基質瀝青混合料，且隨著膠粉細度的增加呈現增長的趨勢，當膠粉細度達到較細值時增長并不是太明顯。圖4中各混合料TSR的值也有類似的規律。

2.3 浸泡時間的影響

以60目橡膠粉為例，按照10%的摻量制得膠粉改性瀝青混合料,在10%氯鹽溶液浸泡后進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，試驗結果列于表5,圖5和圖6中。

表5 不同浸泡時間浸水馬歇爾試驗結果

從表5中可以看出，瀝青混合料浸水前與浸水后馬歇爾穩定度值均隨著浸泡時間的增加而不斷減小，殘留穩定度也隨著浸泡時長呈現減小的趨勢。同時，還可以發現，各個參數減小的趨勢在浸泡初期影響較大，而隨著浸泡時間達到一定數值之后會趨緩。這可能是由于瀝青混合料開始與鹽水接觸時，鹽類物質與瀝青相互作用加快了瀝青混合料的老化，導致瀝青與集料之間的粘結力急劇下降；而隨著浸泡時間的增加，鹽類物質與瀝青混合料的作用達到了某種平衡，從而導致后期相關參數下降趨緩。

如圖5，圖6所示，在浸泡時間不斷延長的同時，瀝青混合料試件的凍融劈裂強度呈下降趨勢，瀝青混合料的TSR值也隨著浸泡時間的增加而不斷下降。

3 結語

高鹽—高濕環境對瀝青混合料性能有較大的影響。本文通過凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗，研究了橡膠粉瀝青混合料抗水損害性能，結論如下：

1)隨著溶液中NaCl濃度的增加，瀝青混合料的抗水損害性能逐漸劣化。隨著NaCl濃度增加，殘留穩定度和TSR指標下降較大。經過凍融后，指標下降趨勢更為明顯。

2)橡膠粉改性瀝青混合料與基質瀝青混合料相比具有抵抗鹽蝕的能力。同時膠粉的細度越細，瀝青混合料抗水損害的性能越佳。而膠粉細度越大其價格越高，考慮經濟性因素，因此選用60目膠粉是可行的。

3)鹽水浸泡時間對瀝青混合料抗水損害性能有較大影響。浸泡時間越長，瀝青混合料抗水損害能力越小，而隨著浸泡時間達到一定數值之后會趨緩。

[1] 馮 蕾,崔亞楠.鹽凍循環條件下膠粉改性瀝青混合料的水穩定性[J].建筑材料學報，2014,17(5):824-828.

[2] 崔亞楠,王 樂.鹽凍后瀝青砂漿的粘彈性變化及微細觀分析[J].中外公路，2014,34(2)：215-220.

[3] 吳金榮,馬芹永,王文娟.溫度鹽分凍融耦合作用下瀝青混凝土疲勞壽命研究[J].公路交通科技，2014,31(8)：30-34.

[4] 徐 波,馮 逸,劉運新.濕度對瀝青膠結料老化性能的影響研究[J].中外公路，2015,35(3)：823-828.

Moisture damage of crumb rubber modified asphalt mixture in coastal area★

Ma Aiqun Jia Chenchen Yin Minggan

(CivilEngineeringCollege，YanchengInstituteofTechnology，Yancheng224051,China)

From the immersion Marshall tests and freeze-thaw split test,the paper explores the anti-water damage performance of the rubber powder asphalt from the chloride solution density,fineness of rubber powder,and soaked time,and points out the high-salt and high-humidity has larger influence on the performance of the asphalt mixture.

rubber powder,asphalt mixture,Marshall test,frozen-thaw split test

2015-10-15 ★：江蘇省大學生創新計劃(項目編號：2015038)

馬愛群(1980- )，男，講師

1009-6825(2015)36-0109-02

TU535 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A