凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的路用性能

孫海明

（煙臺市公路管理局材料供應處，山東 煙臺 264001）

關鍵字：凈味；廢輪胎；橡膠改性瀝青；路用性能；環保；

一、引言

隨著我國汽車保有量的不斷增長， 廢舊輪胎的生成量將急劇增加， 由此形成的“黑色污染”將會帶來嚴峻的環保問題。將廢舊輪胎加工成橡膠粉加入瀝青中制成橡膠粉改性瀝青，不僅環保，而且能夠改善瀝青和瀝青混合料的技術性能。然而，廢輪胎橡膠改性瀝青及混合料在生產和施工過程中，會產生大量煙氣、臭味等廢棄物。這些廢棄物不僅污染大氣，而且影響人體健康。筆者研究團隊利用特殊工藝，采用自主研發的高溫劑和凈味劑，開發出了凈味廢輪胎橡膠改性瀝青。實踐證明，該瀝青不僅具有良好的除煙、除臭功能，而且擁有較好的黏滯性、高低溫性及抗老化性等技術性能，但目前對凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的路用性能研究較少。為此，本文選用AC-13、AC-20、AC-25、SMA-13型級配進行凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料設計，通過大量室內試驗，研究了AC類、SMA類瀝青混合料路用性能。

二、混合料組成設計

（一）原材料

瀝青結合料采用筆者研究團隊研發的凈味廢輪胎橡膠改性瀝青，該瀝青膠結料技術性能如表1所示。集料選用山東煙臺某施工工地提供的優質玄武巖，填料采用高品質石灰巖磨細礦粉，纖維穩定劑選用木質素纖維。

表1. 凈味瀝青技術指標

（二）混料設計

為研究凈味廢輪胎橡膠改性瀝青在不同混合料結構類型中的應用，根據馬歇爾設計方法，選用AC-13、AC-20、AC-25、SMA-13型級配設計混合料，混合料級配見表2。

表2. 混合料設計級配

三、混合料室內路用性能試驗

通過車轍輪碾試驗、低溫彎曲試驗、凍融劈裂試驗等室內試驗，分析凈味廢輪胎橡塑改性瀝青混合料的路用性能。

（一）高溫穩定性

以現行規范的60℃車轍試驗評價凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的高溫性能，對于AC類和SMA類混合料，試件尺寸統一為300mm×300mm×50mm，試驗結果顯示，采用了骨架級配的SMA瀝青混合料的抗車轍能力高于AC類瀝青混合料，但差值并不明顯。本文將所有試驗結果合并進行統計分析，如圖1所示。

圖1. 動穩定度指標統計分布

由圖1可知，90%保證率下，凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的動穩定度雙側置信區間為3741.6～4530.3（次/mm），即相當于動穩定度大于3741.6次/mm可達到95%的保證率，這也表明了凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料優良的高溫穩定性。考慮到實際工程中材料和設計結果的波動，本文提出凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的動穩定度技術指標要求應不小于3500次/mm。此要求高于現行規范改性AC類瀝青混合料夏炎熱區不小于2800次/mm和SMA類不小于3000次/mm的技術要求。

（二）低溫抗裂性

選擇較為簡單的低溫彎曲試驗來進行瀝青混合料的低溫開裂性研究，使用UTM-100進行試驗。根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ E20-2011），取試驗溫度為-10℃，加載速率為50mm/min，采用長250mm、寬30mm、高35mm的小梁試件進行試驗，破壞應變的數據分布和統計分析見圖2。

圖2. 低溫彎曲試驗破壞應變統計分布圖

由圖2可知，凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有良好的低溫性能，破壞應變90%保證率的置信區間為2643.8～2838.3με，相當于以95%的保證率達到超過2643.8με的要求，因此，本文提出凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的低溫彎曲試驗破壞應變應不小于2600με，高于規范對改性瀝青混合料的技術要求。

（三）水穩定性

本文以現行規范規定的凍融劈裂試驗評價凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的水穩定性，凍融劈裂試驗結果如圖3所示。

圖3. 凍融劈裂試驗劈裂強度比統計分布

由數據可知，凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有較好的水穩定性，各種類型瀝青混合料的凍融劈裂比均超過了80%，各種混合料的總平均值為85.965%，90%保證率下雙側置信區間為84.052～87.879%，即凍融劈裂比可在95%保證率下超過84.052%。由于總平均值接近且未高出85%太多，考慮到工程中砂石材料的潔凈程度等指標波動，本文提出凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的水穩定性要求為不小于80%，與現行規范潮濕、濕潤區改性瀝青混合料的技術要求相同。

四、結語

凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有優良的高溫穩定性，考慮到實際工程中材料和設計結果的波動，凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的動穩定度技術指標要求應不小于3500次/mm；凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有良好的低溫性能，其低溫彎曲試驗破壞應變為應不小于2600με，該技術要求高于現行規范；凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有較好的水穩定性，其水穩定性要求應不小于80%，與現行規范潮濕、濕潤區改性瀝青混合料的技術要求相同。總之，自主研發的凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料不但具有良好的路用性能，而且擁有較好的環保性，因此凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有較好的應用前景。