路用橡膠改性瀝青混合料配比試驗(yàn)及檢測(cè)分析

閔 捷

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽(yáng) 111000）

0 引言

近年來(lái)，由于汽車(chē)數(shù)量的增加，大量的廢舊橡膠輪胎隨之產(chǎn)生，在對(duì)其處理和再利用方面，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者作了許多有益的嘗試[1-2]。研究將一定比例的橡膠粉和SBS 摻加到基質(zhì)瀝青中制備WRAC-13 濕拌法橡膠改性瀝青混合料。由于影響瀝青路面破損的因素很多，其中瀝青混合料油石比和空隙率對(duì)瀝青路面性能影響很大，而在壓實(shí)力和礦料級(jí)配相同的前提下，空隙率大小很大程度上取決于油石比[3]。因此，如何綜合考慮瀝青混合料的路用性能，合理確定最佳油石比，對(duì)于減輕瀝青路面損壞，延長(zhǎng)公路使用壽命具有重要意義。

1 油石比配比試驗(yàn)

1.1 原材料

采用的礦料包括2 種粗集料、1 種細(xì)集料，橡膠改性瀝青由30～40 目橡膠粉、SBS 與70 號(hào)道路石油瀝青摻配而成。其試驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)要求見(jiàn)表1。

表1 橡膠改性瀝青技術(shù)要求及試驗(yàn)結(jié)果

1.2 試驗(yàn)方法

研究選用油石比分別為5%、5.5%、6%、6.5%、7.0%的五組油石比進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，用以分析WRAC-13 橡膠瀝青混合料油石比與疲勞壽命之間的關(guān)系。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

WRAC-13 橡膠瀝青混合料疲勞試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 疲勞試驗(yàn)結(jié)果

疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算如式（1）所示[4]：

式中：Pa為油石比；Nf為疲勞壽命；k1，k2，k3為相關(guān)系數(shù)。

根據(jù)式（1）對(duì)疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到疲勞壽命Nf與油石比Pa的對(duì)數(shù)曲線(xiàn)如圖1 所示。函數(shù)式為lgNf=-21.706（lgPa）2+34.35lgPa-9.556 2。

圖1 疲勞壽命Nf 與油石比Pa 的對(duì)數(shù)曲線(xiàn)

由圖1 可見(jiàn)，一定油石比范圍內(nèi)，橡膠瀝青混合料的疲勞壽命隨著油石比的增大而增加，但在疲勞壽命達(dá)到峰值后，隨著油石比的增大反而降低。

基于疲勞性能與費(fèi)用的相對(duì)關(guān)系，提出疲勞效益系數(shù)k，進(jìn)行橡膠瀝青用量的優(yōu)化調(diào)整，使單位費(fèi)用下橡膠瀝青路面的疲勞性能達(dá)到最優(yōu)。疲勞效益系數(shù)k 取為疲勞壽命對(duì)數(shù)與費(fèi)用對(duì)數(shù)之商，如式（2）所示：

式中：A 為橡膠瀝青路面的費(fèi)用，包括初期建設(shè)費(fèi)用A建設(shè)和后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用A養(yǎng)護(hù)。

初期建設(shè)費(fèi)用A建設(shè)又分為材料費(fèi)用和生產(chǎn)施工費(fèi)用。初期建設(shè)費(fèi)A建設(shè)計(jì)算如式（3）所示。后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用按初期建設(shè)費(fèi)用的一定比例選取，如式（4）所示，其中α 為取值系數(shù)。

則疲勞效益系數(shù)k 的計(jì)算公式如式（5）所示。

式中：a石料為級(jí)配石料單價(jià)；a瀝青為橡膠瀝青單價(jià)。

以目前市場(chǎng)價(jià)格為準(zhǔn)，橡膠瀝青單價(jià)為4960 元/噸，石料單價(jià)為120 元/噸，橡膠瀝青混合料的生產(chǎn)和施工費(fèi)用為70 元/噸，α取0.2。將以上數(shù)據(jù)代入式（5），可計(jì)算出疲勞效益系數(shù)k 值，得到疲勞效益系數(shù)k 和油石比Pa的關(guān)系曲線(xiàn)如圖2 所示。

圖2 疲勞效益系數(shù)k 與油石比Pa 的關(guān)系曲線(xiàn)

由關(guān)系曲線(xiàn)可以得出，當(dāng)油石比達(dá)到6%左右時(shí)，疲勞效益系數(shù)k 達(dá)到最大值，表明在油石比為6%左右時(shí)，橡膠瀝青混合料疲勞壽命效益最高。因此，選擇油石比為6.0%，進(jìn)行混合料配比。

2 性能檢測(cè)

2.1 水穩(wěn)定性檢測(cè)

相比普通改性瀝青混合料，橡膠改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性相對(duì)較好，可通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行分析，所得結(jié)果為殘留穩(wěn)定度檢驗(yàn)結(jié)果為95.6%，可滿(mǎn)足規(guī)范要求>85%；凍融劈裂強(qiáng)度比檢驗(yàn)結(jié)果為93.7%，可滿(mǎn)足規(guī)范要求>5%；瀝青和石料黏附性檢驗(yàn)結(jié)果為7 級(jí)，可滿(mǎn)足規(guī)范要求>5 級(jí)。由此可見(jiàn)，在最佳油石比條件下，橡膠改性瀝青混合料水穩(wěn)定性能良好。

2.2 抗車(chē)轍性能檢測(cè)

為檢驗(yàn)WRAC-13 型橡膠改性瀝青混合料抗車(chē)轍性能，在60 ℃溫度條件下進(jìn)行試驗(yàn)，輪壓為0.7 MPa。經(jīng)試驗(yàn)分析可得，動(dòng)穩(wěn)定度檢驗(yàn)結(jié)果為5800 次/mm，可滿(mǎn)足規(guī)范要求>2800 次/mm；變異系數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果為8.3%，可滿(mǎn)足規(guī)范要求<20%。由此可見(jiàn)，在最佳油石比條件下，橡膠改性瀝青混合料的抗車(chē)轍性能良好。

2.3 滲水系數(shù)檢測(cè)

抗?jié)B性能也是路面質(zhì)量測(cè)定的重要指標(biāo)之一，根據(jù)試驗(yàn)可得，滲水系數(shù)實(shí)測(cè)值為9 mL/min，可滿(mǎn)足滲水系數(shù)要求<120 mL/min。表明橡膠改性瀝青混合料的滲水系數(shù)極低，具有良好抗?jié)B性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)路用橡膠改性瀝青混合料進(jìn)行配比試驗(yàn)，確定油石比為6.0%進(jìn)行混合料施工，并對(duì)混合料進(jìn)行水穩(wěn)定性、抗車(chē)轍性能以及滲水系數(shù)等驗(yàn)證和檢測(cè)，其試驗(yàn)結(jié)果均滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范對(duì)改性瀝青上面層混合料的技術(shù)要求。