BRA/橡膠復合改性瀝青混凝土路用性能研究

周 一 龍

(1.湖南省高速公路集團有限公司，湖南 長沙 410000； 2.湖南省常祁高速公路建設開發有限公司，湖南 衡陽 421000)

天然巖瀝青是一種在自然環境下形成的瀝青，其具有良好的穩定性、與瀝青有極好的相容性、生產開采便捷。將天然巖瀝青以改性劑的方式加入瀝青中，可以提高瀝青路面的相關性能，延長瀝青路面的服役壽命，是一種優秀的道路瀝青改性劑。是天然巖瀝青中的布敦巖瀝青，具有優秀的高溫穩定性和抗疲勞性能，但是布敦巖瀝青添加入基質瀝青中對其低溫性能造成了不利的影響[1-3]。為了解決巖瀝青改性瀝青低溫性能不足的問題，近年來，道路工作者對BRA/橡膠復合改性瀝青的特性進行了研究。橡膠改性劑的種類眾多，SBR1502膠粉和SBR膠乳是其中兩種，有部分學者對相關的改性機理進行了研究，但是對其路用性能的對比研究較少。

本文將對BRA/SBR1502膠粉和BRA/SBR膠乳復合改性瀝青混凝土的路用性能進行對比分析，探究兩種BRA/橡膠復合改性瀝青混凝土的各種性能及試用范圍。

1 原材料性能

1.1 基質瀝青

本文采用的A-70基質瀝青產自湖北國創高新材料股份有限公司，依據相關規程對A級70號瀝青的性能要求進行測試[4,5]。測試結果如表1所示。

表1 基質瀝青的技術指標

1.2 布敦巖瀝青

本文中巖瀝青產自印尼的布敦巖瀝青(BRA)，其技術指標依照安徽地方標準進行測試[6]，測試結果如表2所示。

1.3 SBR

本研究中采用的兩種SBR均產自天津市明基金泰橡塑制品加工有限公司，分別為丁苯橡膠(SBR-1)和M-1040SBR膠乳(SBR-2)，技術性能如表3，表4所示。

表2 布敦巖瀝青技術指標

表3 SBR-1物理技術指標

表4 SBR-2物理技術指標

1.4 集料

礦料為石灰巖，依據相關規范要求[7]，對礦料的相關指標進行測試，測試結果如表5～表7所示。

表5 礦料篩分結果

表6 集料表觀相對密度試驗結果

表7 集料毛體積相對密度試驗結果

2 配合比設計

2.1 級配

所采用的各種集料，按照相關試驗規范[7]進行測試，確定AC-16C礦料的合成級配，計算結果及級配曲線圖如表8，圖1所示。

表8 礦料合成級配結果

2.2 油石比

經計算后，基質瀝青混凝土最佳油石比為4.6%，BRA改性瀝青混凝土最佳油石比為4.6%(巖瀝青摻量確定為2.5%)，BRA-SBR-1改性瀝青混凝土最佳油石比為4.8%，BRA-SBR-2改性瀝青混凝土最佳油石比為4.7%。

3 路用性能測試及結果

3.1 高溫穩定性

對4種瀝青混凝土進行了車轍試驗來評價其高溫穩定性，試驗溫度為60 ℃，荷載0.7 MPa，試驗數據如表9，圖2所示。

表9 車轍試驗結果

4種瀝青混凝土的動穩定度均滿足規范的要求，動穩定度大小排序：BRA改性瀝青混凝土>BRA-SBR-1復合改性瀝青混凝土>BRA-SBR-2復合改性瀝青混凝土>基質瀝青混凝土，表明SBR-2摻入BRA改性瀝青混凝土中，能較好的改善其高溫性能，提高瀝青路面使用性能。

3.2 低溫抗裂性

利用多功能材料試驗系統(MTS)對四種瀝青混凝土的小梁試件開展三點彎曲試驗[5]，試驗結果如表10，圖3～圖5所示。

表10 低溫彎曲試驗試驗結果

從圖3可知，4種瀝青混凝土的抗彎拉破壞強度大小排序為：BRA-SBR-1復合改性瀝青混凝土>BRA-SBR-2復合改性瀝青混凝土>BRA改性瀝青混凝土>基質瀝青混凝土，表明SBR-1能顯著提高BRA改性瀝青混凝土的抗彎拉強度，SBR-2次之。從圖4可知，破壞應變的大小為：BRA-SBR-2復合改性瀝青混凝土>BRA-SBR-1復合改性瀝青混凝土>基質瀝青混凝土>BRA改性瀝青混凝土，表明SBR-2能顯著提高BRA改性瀝青混凝土的破壞應變，SBR-1次之。從圖5可知，勁度模量大小為：基質瀝青混凝土>BRA-SBR-2復合改性瀝青混凝土>BRA-SBR-1復合改性瀝青混凝土>BRA改性瀝青混凝土，勁度模量越小，瀝青混凝土的低溫性能越好，表明SBR-2能顯著提高BRA改性瀝青混凝土的低溫抗裂性能。

3.3 水穩定性

評價瀝青混凝土水損害的方法有多種，本文采用浸水殘留穩定度試驗和凍融劈裂試驗對4種瀝青混凝土的水穩定性進行分析，試驗結果如表11，圖6所示。

表11 浸水馬歇爾試驗結果

3.3.1浸水馬歇爾試驗

從表11和圖6可知4種瀝青混凝土的穩定度均符合規范要求。殘留穩定度大小為：BRA-SBR-2復合改性瀝青混凝土>BRA改性瀝青混凝土>BRA-SBR-1復合改性瀝青混凝土>基質瀝青混凝土，相較于BRA改性瀝青混凝土，SBR-2能提高其殘留穩定度，SBR-1摻入后，其殘留穩定度略有降低。表明BRA改性瀝青混凝土摻入SBR-1，SBR-2后均保持較好的水穩定性。

3.3.2凍融劈裂試驗

將馬歇爾試件進行無條件劈裂試驗和條件劈裂試驗[5]，試驗結果如表12和圖7，圖8所示。

表12 凍融劈裂試驗結果

從表12和圖7，圖8中可知，4種瀝青混凝土的劈裂強度比均滿足規范要求，無條件劈裂強度大小為：BRA-SBR-2復合改性瀝青混凝土>BRA改性瀝青混凝土>BRA-SBR-1復合改性瀝青混凝土>基質瀝青混凝土，條件劈裂強度和劈裂強度比大小規律同無條件劈裂強度。表明SBR-1摻入BRA改性瀝青混凝土中，略微降低了劈裂強度和劈裂強度比，但是SBR-2摻入BRA改性瀝青混凝土中，能同時提高其劈裂強度和劈裂強度比，進而改善了BRA改性瀝青混凝土的抗水水損害的能力。

4 結語

1)SBR-1，SBR-2摻入BRA改性瀝青混凝土中，略微降低了BRA改性瀝青混凝土的動穩定度，但是兩種橡膠復合改性瀝青的動穩定度均滿足規范要求。

2)SBR-1，SBR-2摻入BRA改性瀝青混凝土中，均可顯著提高其破壞應變，降低勁度模量，改善BRA改性瀝青混凝土的低溫性能，其中SBR-2對BRA改性瀝青混凝土的低溫性能改善效果要優于SBR-1。

3)SBR-1，SBR-2摻入BRA改性瀝青混凝土中，殘留穩定度與BRA改性瀝青混凝土相當，BRA-SBR-1復合改性瀝青混凝土的劈裂強度比較BRA改性瀝青混凝土略有降低，BRA-SBR-2復合改性瀝青混凝土的反之。