高速公路橡膠瀝青混合料技術研究及應用

石帥

（鎮江市交通工程建設管理處，江蘇 鎮江212000）

1 引言

橡膠瀝青是減少廢舊輪胎“黑色”環境污染的有效辦法，將由廢舊輪胎制備的橡膠粉加入瀝青中，可以形成一種以橡膠粉為改性劑的改性瀝青，其具備良好的高溫彈性恢復能力及低溫抗開裂能力，降低路面溫度敏感性，在公路建設領域得到廣泛關注，較普通瀝青路面而言，具備優異抗裂性能、耐久性能及降噪效果[1]。

2 橡膠瀝青生產

橡膠瀝青路面的優異性能取決于瀝青的質量，橡膠粉與基質瀝青高溫共混時相互作用十分復雜，本項目在生產前進行一系列比對試驗，形成最優配方和生產工藝并進行試生產，獲得優質橡膠瀝青，性能指標如表1 所示。

1）進4.5t 基質瀝青至2 號反應釜，溫度185℃，均勻加入135kg SBS 改性劑后，將瀝青通過膠體磨導入3 號反應釜；

表1 橡膠瀝青性能

2）將瀝青通過換熱器加熱到210℃，補1t 至3 號反應釜，開啟攪拌和自循環（過膠體磨），溫度控制在195～200℃，添加750kg 橡膠粉（30 目）；

3）觀察溶解情況，補2t 熱瀝青（205～210℃）至反應釜，加入750kg 橡膠粉，溫度控制在195～200℃；

4）觀察溶解情況，補足剩余瀝青1.5t，投入剩余橡膠粉750kg，溫度控制在195～200℃；

5）持續攪拌、自循環30min，緩慢添加穩定劑27kg（比例0.3%），繼續攪拌時間不低于9h[2]。

3 SMA-13 橡膠瀝青混合料配合比設計

3.1 集料

本項目粗集料采用優質玄武巖，并嚴格控制細集料0.075mm 通過率不大于12.5%，各礦料篩分結果均符合技術要求。

3.2 混合料級配

依據本項目施工指導意見的設計要求，混合料級配范圍如表2 所示。

表2 SMA-13 混合料級配范圍

3.3 目標配合比設計

根據目標配合比設計原則，在混合料指標滿足技術要求基礎上確定級配后，采用3 種油石比，進行馬歇爾穩定度試驗，得出最優目標配合比為1#∶2#∶細集料∶礦粉=42%∶33%∶17%∶8%，油石比為6.4%，孔隙率為4.1%。

3.4 生產配合比設計

依據目標配合比設計及熱料倉篩分結果，進行生產配合比設計，礦料合成級配為4#倉∶3#倉∶2#倉∶1#倉∶礦粉=38.0%∶35.5%∶0.0%∶17.5%∶9.0%，并按目標配合比確定的最佳油石比，進行最佳油石比、最佳油石比±0.3%條件下馬歇爾試驗，得出油石比與孔隙率關系，如圖1 所示。

圖1 油石比-空隙率關系

設計空隙率應控制在3%～4.5%，根據目標配合比設計結果，結合以往研究成果及施工經驗，設目標空隙率為3.75%，對應油石比6.6%，選定最佳油石比為6.6%，各指標均滿足設計要求，如表3 所示。

表3 最佳油石比馬歇爾試驗驗證結果

4 橡膠瀝青混合料性能測試

4.1 抗水損害試驗

為檢驗瀝青混合料抗水損害性能，進行浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗，均滿足技術要求，如表4、表5 所示。

表4 浸水馬歇爾試驗

表5 凍融劈裂試驗

4.2 動穩定度試驗

在（60±1）℃，（0.7±0.05）MPa 條件下進行車轍試驗，檢驗混合料高溫穩定性，3 次平行試驗結果分別為11 455 次/mm、9 545 次/mm 和11 667 次/mm，平均值10 545 次/mm，遠大于3 000 次/mm 的技術要求。

4.3 低溫抗裂性檢驗

在溫度為-10℃，速率為50mm/min 的條件下進行低溫彎曲試驗，檢驗混合料低溫性能，破壞應變為2 685.2με，符合≥2 500με 技術要求。

5 橡膠瀝青路面性能

為檢驗橡膠瀝青路面的路用性能，分別在交工3 個月、交工6 個月、交工1 年、交工2 年時，針對路面相關指標進行跟蹤檢測，結果如表6 所示，表明在通車2 年內，橡膠瀝青路面處于穩定狀態。

表6 2 年路面性能跟蹤檢測

6 結論

經瀝青質量控制及配合比優化設計，獲得性能優異的橡膠瀝青混合料，并成功在鎮丹高速公路應用，總結出以下結論：

1）橡膠瀝青生產嚴格控制高溫時間，防止高溫對瀝青的老化影響，使橡膠粉在瀝青中充分溶脹，保證瀝青質量；

2）橡膠瀝青生產中摻加1.5%SBS 改性劑及0.3%穩定劑，提高產品性能和穩定性；

3）選定目標空隙率為3.75%，各項指標均滿足要求，并獲得優異抗水損害、抗車轍及抗裂性能，其中動穩定度達到10 545 次/mm；

4）橡膠瀝青中橡膠粉摻加比例為25%，消耗大量廢舊輪胎，可作為新型環保材料推廣使用。

5）橡膠瀝青通車路面2 年內各項指標均滿足要求，在起到環保作用的同時，提高了路面使用質量。