橡膠改性瀝青混合料的試驗研究

鄧吉升

(重慶交通大學，重慶 400074)

橡膠改性瀝青混合料的試驗研究

鄧吉升

(重慶交通大學，重慶 400074)

基于AC-20型混合料級配類型，將一定量的橡膠粉摻入其中以提高其性能并進行了室內試驗研究，參照相關規(guī)范標準分別進行了車轍試驗、小梁低溫彎曲試驗、浸水劈裂試驗及肯塔堡飛散試驗。

橡膠；瀝青混合料；路用性能；室內試驗

1 室內試驗

1.1 試驗材料

(1)瀝青：試驗所用瀝青選用重交AH-70，參照相關規(guī)范標準對其相關性能進行了試驗檢測，試驗結果見表1。

表1 瀝青性能檢測結果

(2)集料：選擇玄武巖作為試驗用粗細集料，礦粉選用石灰?guī)r粉末，相關性能均滿足規(guī)范標準，粗集料的相關物理指標見表2。

表2 集料的物理性質指標

(3)橡膠：選用路40-2型舊輪胎橡膠粉末，其粒徑均小于0.42 mm，相關化學成分組成如表3所示。

表3 橡膠粉的化學成分

1.2 級配設計

選擇AC-20型級配類型，設計級配組成見表4，最佳油石比通過馬歇爾試驗確定，參照相關規(guī)范標準設計并進行馬歇爾試驗，得到普通瀝青混合的最佳油石比為4.8%，由于橡膠的摻入會使混合料的孔隙率增大，因此，取橡膠改性瀝青混合料的最佳油石比為5.0%。

表4 瀝青混合料的級配設計(AC-20)

1.3 試驗方法

取橡膠粉的摻入量分別為0%、1%、2%、3%，按設計混合料級配與最佳油石比5.0%制備試件，參照相關規(guī)范標準分別進行車轍試驗、小梁低溫彎曲試驗、浸水劈裂試驗及肯塔堡飛散試驗。

2 室內試驗結果分析

2.1 橡膠粉對高溫穩(wěn)定性的影響

車轍試驗的溫度設定60 ℃，試件應進行恒溫養(yǎng)生6 h方可試驗，試驗時以0.7 MPa的輪壓反復碾壓行走23±1 cm的距離，行走速度設定為42±1次/min。試驗結果圖1所示。

圖1 車轍試驗動穩(wěn)定度

由圖1所示結果可知，當橡膠粉的摻入量分別為0%、1%、2%、3%時，橡膠改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度分別為2 843、3 476、4 898、4 685次·mm-1，摻入橡膠粉后，其動穩(wěn)定度遠遠滿足規(guī)范要求，即瀝青混合料的動穩(wěn)定度應大于等于2 800次·mm-1。

2.2 橡膠粉對低溫抗裂性的影響

小梁低溫彎曲試驗采用WDW-1020型試驗機，試驗溫度為-10 ℃，機器的加載速率為50 mm/min。試驗結果如圖2所示。

圖2 小梁彎曲試驗結果

由圖2可知，當橡膠粉的摻入量分別0%、1%、2%、3%時，橡膠改性瀝青混合料的低溫破壞彎曲應變分別為2 027、2 372、2 595、2 761uε。規(guī)范上要求改性瀝青混合料破壞應變應≥2 500 uε，因此在破壞應變滿足規(guī)范要求時的橡膠粉摻入量為2%、3%。

2.3 橡膠粉對水穩(wěn)定性的影響

制備馬歇爾試件進行凍融劈裂試驗，試件應分兩組分別進行養(yǎng)護，一組室溫養(yǎng)護；另一組浸水15 min后轉入-18 ℃冰箱里養(yǎng)護16 h，再以60 ℃水浴養(yǎng)護25 h。兩組試件在試驗前均對其進行浸水養(yǎng)護2 h，水溫控制為25 ℃。試驗結果如表5所示。

表5 凍融劈裂試驗結果

改性瀝青混合料凍融劈裂強度比在規(guī)范上要求是不小于80%，由表5可知，摻入橡膠粉后的瀝青混合料，其凍融強度比增長幅度較大且均滿足規(guī)范要求。最大凍融劈裂強度比發(fā)生在橡膠粉摻入量為2%時，達到了93.2%。

2.4 橡膠粉對松散性的影響

橡膠改性瀝青的抗松散性能是評價其耐久性與抗剝落能力的重要指標。肯塔堡飛散試驗的試驗設備為洛杉磯磨耗試驗機，稱取試件質量后將其置于機器內，機器的旋轉次數設定為300次，待機器停轉后取出試件并再次稱取質量，計算質量損失率。試驗結果如表6所示。

表6 肯塔堡飛散試驗結果

由表6可知，橡膠粉摻入量從1%增大到3%的過程中，瀝青混合料質量損失率有較好的降低。其中當橡膠摻入量為3%時，其質量損失率僅為2.7%。各摻入量下橡膠改性瀝青混合料的質量損失率均遠遠滿足規(guī)范要求不大于15%的標準。因此，橡膠改性瀝青混合料在合理的級配與拌和工藝下具有良好的抗松散性能。

3 結 論

(1)在瀝青混合料中添人一定量膠粉可以提高其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性及抗松散性，具有較好效果。

(2)橡膠粉的摻入量為2%時，橡膠改性瀝青混合料動穩(wěn)定度達到最大值，當橡膠粉摻入量大于2%時，動穩(wěn)定度隨之降低。

(3)橡膠粉的摻入量為2%～3%時，橡膠改性瀝青混合料的各項性能均能較好滿足規(guī)范要求，工程應用中，建議取橡膠粉的摻入量為2%～3%。

(4)對于橡膠改性瀝青混合料在工程中的長期路用性能應進行長期實地監(jiān)測。

[1] 徐幸．膠粉改性瀝青儲存穩(wěn)定性研究[D]．武漢：武漢工程大學，2009．

[2] 夏瑋．廢膠粉改性瀝青及瀝青混合料路用性能研究[D]．重慶：重慶交通大學，2009．

[3] 王修云，余苗，吳國雄．粗橡膠顆粒瀝青混合料室內成型工藝及路用性能[J]．重慶交通大學學報，2011，30(4)：763-767．

2017-03-23

鄧吉升(1992-)，研究方向：路基與路面工程。

U412

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：1008-3383(2017)07-0014-02