橡胶颗粒沥青混合料高温稳定性研究

2014-11-09乌兰格日勒吴诗尧

山西建筑 2014年5期

乌兰格日勒秦伟吴诗尧

(1.中交三公局第二工程有限公司，北京 100124;2.内蒙古建筑职业技术学院，内蒙古呼和浩特 010070)

随着经济的快速发展，汽车行业已经进入了快速发展的阶段，随之带来的相关问题也给社会带来了严重考验，尤其是废旧轮胎的处理问题［1-3］。目前，将废旧橡胶颗粒加入至沥青混合料中，有利于增强路用沥青混合料抵抗车辙的形成和高温变形的性能。因此，将废旧轮胎破碎后形成的橡胶颗粒已经应用于现阶段的公路建设中。

1 材料选择与沥青混合料级配

依据《公路工程集料试验规程》和《公路沥青路面施工技术规范》选取满足试验要求的粗集料为石灰岩;细集料为石灰岩和橡胶颗粒(橡胶颗粒为常温法粉碎所得)，矿粉由岩磨制而成。本试验中采用的沥青为克拉玛依A级 SBS改性沥青，胶粒类型1 mm～2 mm的橡胶颗粒作为试验胶粒。沥青混合料的级配曲线见图1。

2 沥青混合料高温稳定性分析

沥青混合料在路用性能中的一个重要的衡量指标是沥青混合料的高温稳定性。沥青混合料的高温稳定性是沥青混合料在夏季时，由于气温较高加之在汽车荷载反复作用下，使沥青路面不产生车辙、波浪、壅包等病害的能力，在试验过程中往往采用车辙试验实现沥青混合料的高温稳定性评价［4，5］。由此，本文的废旧橡胶颗粒沥青混合料高温稳定性采用车辙试验进行评价，评价指标采用动稳定度进行分析。试验过程中分别以60 min和45 min时候车辙板的变形量作为掺加橡胶颗粒后对沥青混合料路用高温稳定性的影响。通过对车辙试验的结果进行分析，若动稳定度越高，车辙板的变形量越小，说明掺加橡胶颗粒的沥青混合料的沥青路面高温稳定性越好，抗车辙能力越强。

图1 AC-13沥青混合料级配曲线

3 沥青混合料高温稳定性评价

3.1 橡胶颗粒沥青混合料马歇尔试验

马歇尔试验所采用混合料的基础级配是AC-13沥青混合料连续级配，同时试验过程中，废旧橡胶颗粒在混合料中以骨料形式掺入，最终形成废旧沥青橡胶颗粒沥青混合料。本试验采用橡胶颗粒为1 mm～2 mm的橡胶颗粒，橡胶作为骨料的掺量分别为0%，1%，2%，3%。马歇尔试验结果如表1所示。结果分析:当沥青混合料中橡胶颗粒掺入量为3%，2%，1%时，与未掺加橡胶颗粒的混合料相比，马歇尔稳定度有下降趋势，流值有增加的趋势，并且随着废旧橡胶颗粒掺入量的增加，流值越高，稳定度越低。由表1可以直观的看出，随着橡胶颗粒掺入量的逐渐增加，沥青混合料的毛体积密度呈现下降趋势，孔隙率呈现增加的趋势。

表1 马歇尔试验数据表

3.2 橡胶颗粒沥青混合料车辙试验

本文对掺量为1%，2%，3%和未掺入橡胶颗粒的沥青混合料进行车辙试验，结果如表2所示。

结果分析:由表2可得，随着废旧橡胶颗粒掺入量的增加，车辙试验在60 min的变形量和45 min的变形量都呈现减小的趋势，并且未掺入废旧橡胶颗粒的沥青混合料的变形比掺加废旧沥青橡胶颗粒的沥青混合料的变形大。由此可以得出掺加废旧橡胶颗粒后的沥青混合料具有较好的抵抗车辙的功能。

表2 橡胶颗粒沥青混合料车辙试验数据表

为了能够更为直观地分析出掺加废旧橡胶颗粒的沥青混合料的稳定度，绘制出沥青混合料的稳定度对比图，见图2。由图2可知，未掺入废旧橡胶颗粒的沥青混合料的动稳定度比掺入废旧沥青混合料的动稳定度要低，并且随着废旧橡胶颗粒掺量的增加，废旧橡胶颗粒沥青混合料的动稳定度有明显增强的趋势。在废旧橡胶沥青混合料成型后的车辙试件进行碾压冲击等荷载作用的情况下，由于废旧橡胶具有强度低和弹性高的特点，使得废旧橡胶沥青混合料产生了较小的压缩变形，并且废旧橡胶颗粒作为骨料的形式存在，使得混合料中的孔隙率降低，进而使废旧橡胶颗粒沥青混合料的抵抗外力的能力有所增强。由力学分析，废旧橡胶颗粒在外力作用下具有反作用力，在荷载的作用下，能够提高沥青混合料的变形。因此，随着橡胶颗粒的掺入沥青混合料的动稳定度逐渐增大，即高温稳定性提高。并且随着橡胶颗粒掺量的增加橡胶颗粒沥青混合料的高温稳定性呈现增加趋势。