橡膠顆粒瀝青路面路用性能研究

肖 彬 孫良程

(重慶交通大學，重慶 400074)

前言

中國每年產生的廢舊橡膠日益增多，其中大部分應用于路面工程，隨著各國經濟的迅速發展和人民生活水平的提高，各國對橡膠顆粒的需求會逐漸增多，我國橡膠顆粒市場將會得到迅猛發展，橡膠瀝青在我國的規模化應用將為時不遠。

1、橡膠顆粒級配設計

1.1 橡膠顆粒篩選。不同輪胎生產出的橡膠顆粒的基本性質有很大差異，對于摻加橡膠顆粒的瀝青混合料，因為橡膠性質和摻加量的不同，瀝青混合料的性質也會產生較大的差異。本文試驗選取2～4mm 與3～5mm 兩種粒徑范圍進行試驗［1］。

1.2 級配組成設計。參考規范進行瀝青混合料配合比設計，由于橡膠顆粒密度和質量較小，橡膠顆粒之間會出現相互擠兌現象，摻加該橡膠顆粒的混合料穩定性較差。最后決定采用AC-13 的間斷級配瀝青混合料進行試驗研究。查詢相關規范文獻，瀝青混合料設計主要通過孔隙率這個指標確定瀝青用量，且最佳空隙率為4.5%。

為使集料作為主骨料的嵌擠能力能夠得到發揮，選取主骨料空隙填充法進行相關試驗。瀝青混合料礦料的合成級配見表1，橡膠顆粒用量為3.5%;礦粉用量為9%;油石比為6.5%。

1.3 指標檢測。參照已有的研究成果和施工技術規范，對AC-13 瀝青混合料VV、VMA、VFA 等指標進行一系列檢測，得到各項檢測指標如表2。

表1 AC-13 礦料級配表

表2 AC-13 各項檢測指標

1.4 試件成型。瀝青混合料的成型方法包括旋轉壓實成型和馬歇爾擊實震動，通過查閱相關文獻，就摻加橡膠顆粒瀝青混合料，只進行一次成型工藝，達不到理想的壓實效果，較難成型瀝青混合料，空隙率較高。要達到較好的密實狀態，采用二次成型方法進行試驗，即馬歇爾擊實與振動組合成型。

2、路用性能的評價

2.1 高溫穩定性能。參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程(JTGE20-2011)》［5］一般通過車轍試驗測定45min和60min 車轍，并計算得出動穩定度DS 作為瀝青混合料高溫穩定性的評價指標，經參照規范試驗得出結果見表3。

表3 瀝青混合料高溫穩定性車轍試驗結果

通過對試驗結果進行分析，摻加橡膠顆粒的瀝青混合料的平均動穩定度為1349 次·mm-1，而普通瀝青混合料的平均動穩定度為1138 次·mm-1。證明摻入橡膠顆粒后，瀝青混合料的抗車轍性能得到較大提高。分析車轍試驗數據可以看出，在45min 和60min時，橡膠顆粒瀝青混合料相對變形量均略小于普通瀝青混合料，證明在瀝青混合料中摻加橡膠顆粒有助于其高溫穩定性的提高。

2.2 低溫抗裂性能。現針對瀝青混合料低溫性能評價指標并不太完善，各式的試驗方法會得出不同的低溫破壞強度，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程 (JTGE20-2011)》［5］本文選用采用低溫小梁彎曲試驗對瀝青混合料的低溫性能進行探究，經試驗得出結果見表4。

表4 低溫抗裂性試驗結果

通過對試驗數據進行分析，摻加橡膠顆粒的瀝青混合料的平均彎拉強度為6.2MPa，而普通瀝青混合料的平均彎拉強度為7.3MPa，橡膠顆粒的瀝青混合料較低。橡膠顆粒的瀝青混合料平均彎拉應變為2.827，平均勁度模量2439MPa，相較于普通瀝青混合料皆有所降低，證明了在低溫時橡膠顆粒瀝青混合料柔性得到小幅度提高，低溫抗裂性能隨之有較高的改善［4］。

2.3 水穩定性能。參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程(JTGE20-2011)》測定瀝青混合料抵抗水損害性能［5］，本文選取凍融劈裂試驗進行研究水穩定性能，試驗結果見表5。

表5 水穩定性試驗結果

通過分析試驗數據，橡膠顆粒的瀝青混合料劈裂強度為80.42%低于普通瀝青混合料為83.52%。經試驗若選擇密實骨架結構的瀝青混合料級配，摻加橡膠顆粒后混合料的水穩定性得到大幅度改善，其中尤以3.5%的摻量改善最為明顯。

3、結語

通過本文試驗表明，相對于普通瀝青混合料的各項性能指標，摻加橡膠顆粒瀝青混合料的力學性能和路用性能均得到大幅度提升，直接與間接經濟效益非常可觀，可以進行大面積的推廣。

［1］黃文元，張隱西.路面工程用橡膠瀝青的反應機理與進程控制.公路交通科技.2006，23 (11):5-9

［2］曹衛東，王超，韓恒春.廢舊輪胎在道路工程中的應用綜述［J］.公路工程與運輸，2010，142:78-82.

［3］汪水銀，郭朝陽，彭峰.廢胎橡膠粉改性機理［J］.長安大學學報:自然科學版，2010，30 (4):34-38.

［4］HUANG S C.Rubber concentrations on rheology of aged asphalt binders［J］.Journal of Materials in Civil Engineer，2008，30 (3):221-229.

［5］交通運輸部公路科學研究院.JTGE20-2011 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］:人民交通出版社.