廢胎膠粉對微表處混合料性能的影響

鄭牡丹

摘要：高速公路和一般等級公路通車多年后，路面磨損增加，其抗滑能力就會大幅度下降，安全性也有所降低，而現在普遍的維護方式就是采取最有效的微型表面處理（即微表處），增加路面表面粗糙度，以便增大路面的抗滑性能。近年來，微表處作為一種經濟、快速、有效的路面處治方法被公路人廣泛應用于高速路、一般等級公路的預防性養護和公路病害維修工程中。微表處施工就是采用專業機械設備將幾種符合技術規范指標要求的粗集料、細集料、改性乳化瀝青、填料、水和添加劑等材料按照設計配比拌合成稀漿混合料攤鋪在原路面上，形成具有高抗滑性能、低噪音、和耐久性能好的薄層路面。通過室內試驗對廢胎膠粉改善微表處混合料性能進行研究，認為廢胎膠粉的摻加有利于提高混合料的油石比，降低行車噪音，提高微表處的耐久性。

關鍵詞：微表處;廢胎膠粉

中圖分類號：U418.6文獻標志碼：A

0引言

微型表面處理以下稱微表處。微表處作為一種預防性養護技術被廣泛應用，由于國內交通車輛超載嚴重，且夏季氣溫較高，故國內微表處施工時油石比控制一般比國外微表處油石比低1%-2%，以保證微表處路面不泛油，抗滑性能滿足要求，從而使微表處維修的路面在使用過程中，使用耐久性一般為3-5a，很難達到國外資料講的5—8a，另外經過微表處的路面行車車內噪音較大，嚴重影響了行車舒適性，因此，如何提高微表處的耐久性，提高行車舒適性的研究就很有必要。

一般情況下，優化微表處石料級配，提高改性乳化瀝青性能，提高混合料油石比，可提高微表處路面的耐久性，其中提高混合料油石比對耐久性的提高尤為重要，通常增加石料級配粉細集料含量，或者在混合料里加入短纖維材料都可以提高油石比，在實踐工程中已經被使用，那么有沒有更好的材料加入混合料來提高油石比，從而提高混合料的性能呢？

我國每年產生的上千萬噸廢舊輪胎日益成為環境的公害，把廢舊輪胎加工成膠粉是常用的處理方法，廢胎膠粉作為一種瀝青改性材料，可提高熱瀝青混合料的性能，降低行車噪音，現已在公路工程中被廣泛利用，實現了廢胎膠粉無害化處理和利用的環保問題，而且還有助于改善瀝青路面質量，延長路面的使用壽命，從而節約建設投資。如果將適量的廢胎膠粉常溫下直接加到微表處混合料中，不但可以提高廢物再生利用率，還可以提高微表處混合料的柔度，降低微表處路面的噪音，提高行車舒適性，而且由于廢胎膠粉比表面積較大，將吸附較多的瀝青，形成高油石比的微表處路面，有較強防水損害的能力，可以提高路面的耐久性，所以把廢胎膠粉加入到微表處混合料，故研究混合料性能是否滿足要求就顯得十分必要，現將室內試驗研究總結如下。

1原材料的選擇

1.1集料

微表處所用集料要求堅固、抗滑、潔凈，可采用不同規格的粗細集料、礦粉等摻配而成。本試驗采用5一10mm、3—5mm、0—3mm三種規格的玄武巖，合成級配砂當量67%，符合≥65%的技術要求。

1.2改性乳化瀝青

試驗采用中海油90#基質瀝青，國產品牌慢裂快凝乳化劑，通過膠體磨制備乳化瀝青。外摻法加入SBR膠乳改性劑，其改性乳化瀝青主要技術指標及檢測結果如下：蒸發殘留物含量測試值為63%，標準要求為≥60%;針入度（100g，25℃，5s）測試值為73，標準要求為40—100;軟化點測試值為58℃，標準要求為≥53℃;延度在5℃水里測試值為31cm，標準要求為>t20cm。

1.3填料

試驗選用的是強度等級為32.5的普通硅酸鹽水泥，摻量為2%。

1.4廢胎膠粉

本次試驗采用細度為40目的廢胎膠粉，直接將膠粉摻人級配集料內，摻量分別選取2%、3%、4%。

1.5水

試驗中的用水均采用自來水。

2微表處混合料試驗

本次試驗級配采用MS-3型級配，考慮到外加水泥量2%，廢膠粉的加入都會對礦料級配產生影響，所以試驗級配沒有按標準級配設計，試驗級配結果如下：9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075各篩孔合成級配數據分別為100、77、52、35、24、16、11、8，符合MS-3型混合料級配上下限要求，具體如圖1所示。

2.1廢胎膠粉對礦料堆積密度的影響

每一種集料級配曲線都對應一個堆積密度，集料的干濕變化，外摻膠粉的變化都會對堆積密度產生影響，堆積密度變化會影響施工的油石比，微表處機械施工時是以石料質量為基礎計算油石比的，施工過程如果堆積密度發生變化，石料質量就隨之變化，油石比就會變化。因此，需測定礦料自然堆積狀態下的密度完成由質量到體積的換算，進一步為施工提供依據。不同廢胎膠粉摻量的礦料堆積密度不同，具體試驗檢測數據為：膠粉摻量為0%時的堆積密度為1.76g/cm3，膠粉摻量為2%時的堆積密度為1.72g/cm3，膠粉摻量為3%時的堆積密度為1.68g/cm3，膠粉摻量為4%時的堆積密度為1.67g/cm3。由此試驗數據可以看出：隨著廢胎膠粉摻量的增加堆積密度呈現出遞減的趨勢，也就是說微表處施工厚度相同時混合料密度小，密度小混合料彈性就大，降噪的作用就會大。

2.2廢胎膠粉對礦料級配的影響

將不同摻量的廢胎膠粉分別摻入集料拌勻，進行礦料級配篩分試驗。分析廢胎膠粉的加入對礦料級配的影響，如圖1所示。

由圖1直觀看出，廢胎膠粉的加入對礦料級配的影響并不大。對1.18mm粒徑以上的級配沒有造成影響，僅對0.3mm、0.6mm兩檔集料的通過率約有1—2%的提高，這是因廢胎膠粉的粒度所導致，這種影響均在規范范圍之內。

2.3廢胎膠粉對拌和時間的影響

拌和時間試驗是微表處施工中非常重要的一個試驗，拌和時間決定了施工的成敗，從拌和時間試驗可以確定混合料的外加水量、可拌和時間、成漿狀態、破乳時間，廢胎膠粉的加入對拌和時間影響見表1所列。

由拌和情況來看，隨著廢胎膠粉摻入量的增加拌和時間減少;要想獲得足夠的拌和時間必須增加用水量;在試驗過程中觀察到適量廢胎膠粉的摻入對稀漿混合料的漿狀有所改善，對外加水量、拌和時間、破乳時間影響不大;提高廢胎膠粉摻量適當提高用水量可以滿足拌和時間要求。

2.4廢胎膠粉對混合料性能的影響

分別制備不同廢胎膠粉摻量的濕輪磨耗和負荷輪試件，從而檢驗加入廢胎膠粉后稀漿混合料的抗水損害能力、抗車轍變形能力，以確定瀝青用量，具體見表2所列。

通過表2試驗數據可以看出：普通微表處混合料油石比在6.0%時各項指標能滿足要求;當摻加廢胎膠粉時可以提高微表處混合料的油石比，每提高1%膠粉摻量可以提高油石比1%;同樣的油石比膠粉摻量增加負荷輪試驗變形變小，說明混合料高溫穩定性好;當廢胎膠粉摻量為4%混合料油石比增加到9.9%時，磨耗值仍不能滿足要求，結合實際應用過程中工程造價的因素摻量不宜超過4%，實際應用2%-3.5%較為適宜。

2.5廢胎膠粉對粘聚力的影響

粘聚力試驗用于確定稀漿混合料的初凝時間和開放交通時間，粘聚力大說明混合料初期強度好，初期強度影響混合料的耐久性，不同廢胎膠粉摻量的粘聚力如下列試驗數據所示：膠粉摻量為0%，2%，3%，4%時30min粘聚力分別為0.9N.m，1.3N.m，2.0N.m，1.7N.m;而相應膠粉摻量下60min粘聚力分別為2.3N.m（中度成型），2.6N.m（完全成型），2.4N.m（中度成型），2.3N.m（中度成型）。規范技術要求為：30min粘聚力>1.2N.m，60min粘聚力>2.0N.m且至少為初級成型。

從以上試驗數據得出，廢胎膠粉的加入對稀漿混合料30min的初期成型效果有一定的影響，隨廢胎膠粉的摻量增大30min的粘聚力值有所增大;60min的粘聚力值顯示：2%廢胎膠粉摻量的粘聚力值最大且試樣為完全成型，沒有任何破損和裂紋;3%、4%廢胎膠粉摻量對60min的粘聚力值影響并不大，這是因做試件時水量和油石比不同引起的，總體可認為摻加廢胎膠粉后的粘聚力值稍大于普通微表處混合料，可以滿足快開放交通的要求。

3結論

（1）通過摻加廢胎膠粉對微表處混合料性能試驗研究認為，摻加廢胎膠粉可以改善混合料的性能，提高混合料油石比，可提高混合料的高溫性能。

（2）廢胎膠粉的摻入改善了混合料的堆積密度，摻量在2%-3.5%時對石料級配影響不大，通過廢胎膠粉的加入提高了混合料的彈性，可有效降低行車噪音。

（3）與普通微表處混合料相比，每增加1%的廢胎膠粉油石比需提高1%，但廢胎膠粉摻量不宜大于3.5%，加入廢胎膠粉不會影響混合料的成型時間和強度。

（4）廢胎膠粉摻入后保留了普通微表處防水、抗滑等優點，而且還改善了成漿狀態、初期成型效果，降低了行車噪音，同時廢舊輪胎也得到了再生利用，利于環境保護，值得推廣應用。