橡胶沥青胶浆体系对混合料路用性能影响研究

谢远新

(重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司，重庆 400025)



橡胶沥青胶浆体系对混合料路用性能影响研究

谢远新

(重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司，重庆 400025)

为能够正确认识胶浆对橡胶沥青混合料路用性能的影响，便于在工程实施过程中准确确定橡胶沥青胶浆体系组成即粉胶比，文章分别对不同粉胶比下沥青混合料的高温、低温、水稳定性三项路用性能进行了室内试验研究，并对所得数据进行了详细的数理统计分析，确定了工程用适宜的粉胶比范围。分析结果表明粉胶比变化对橡胶沥青混合料路用性能有显著影响。

道路工程；橡胶沥青；胶浆；路用性能；影响研究

0 引言

沥青胶浆是沥青混合料中重要的组成部分。因沥青混合料是由粗集料、细集料、矿粉和沥青形成的多级空间网状结构的分散系[1-4]，而沥青胶浆又是以填料(矿粉)为分散相分散在高稠度沥青介质中的一种微分散系；同时，沥青只

有吸附在矿粉表面形成胶浆才能与其他粗、细集料产生吸附和粘结作用，形成具有一定强度和变形能力的沥青混合料[4-6]，因此，虽然矿粉的用量在沥青混合料中所占的比重并不大，但由于其表面积大(占集料表面积的95%以上，沥青混合料最主要的化学反应是矿粉与沥青的化学反应)、沥青胶浆均匀分散于混合料中，导致矿粉与沥青发生物理作用、化学反应后形成的沥青胶浆的性能成为影响沥青混合料路用性能的重要因素[5-7]。

1 试验设计

试验所用橡胶改性沥青主要成分为石油沥青、橡胶改性剂、高聚物、天然沥青、辅助剂等。

为分析沥青胶浆组成即粉胶比变化对混合料性能的影响，以级配B为基础设计了四组不同的级配，级配组成见表1、图1。试验中固定油石比为4.3%。

表1 变化细集料级配的AC-20型混合料级配设计表

图1 试验用混合料级配曲线图

2 路用性能分析

2.1 高温性能

高温性能采用车辙试验进行评价。车辙试验环境温度60 ℃，轮压0.7 MPa条件下的车辙试验结果、方差分析结果分别见表2、表3。

表2 橡胶改性沥青混合料高温车辙试验结果表

注：试验温度为60 ℃

表3 橡胶改性沥青混合料动稳定度方差分析表

试验结果及方差分析表明，粉胶比变化对混合料高温性能有显著影响。粉胶比与动稳定度呈抛物线关系。动稳定度先随粉胶比的增大提高，后随粉胶比的继续增大而降低，粉胶比1.63时为分界点。4组级配中以粉胶比为1.63时的级配B-2高温抗车辙性能最优；级配B及级配B-3大致相当；级配B-1高温性能较之其他三个级配略差。因此，为使混合料高温稳定性达到最优状态的粉胶比范围应处于1.16～1.63之间。

2.2 低温性能

低温性能采用弯曲试验进行评价。试验条件为：试验温度-10 ℃(控制精度±0.1 ℃)，加载速率为50 mm/min。试验结果、方差分析结果分别见表4、表5。

表4 橡胶改性沥青混合料低温弯曲试验结果表

表5 橡胶改性沥青混合料低温弯曲破坏应变方差分析表

表6 橡胶改性沥青混合料低温抗弯拉强度方差分析表

试验结果表明：以抗弯拉强度为评价指标，混合料具有最佳粉胶比。对于试验所用材料而言，最佳粉胶比为1.63；以弯曲试验破坏应变为评价指标，混合料具有最佳粉胶比。对于试验所用材料而言，最佳粉胶比为1.16；以劲度模量为评价指标，混合料具有最佳粉胶比。对于试验所用材料而言，最佳粉胶比为1.16。上述结果表明粉胶比的取值对混合料低温抗裂性能有显著影响。就试验结果而言，适宜的粉胶比范围为1.16～1.63。

2.3 水稳定性

水稳定性采用冻融劈裂试验进行评价。试验结果、方差分析结果分别见表6、表7。

表7 冻融劈裂试验结果表

表8 冻融前劈裂试验结果方差分析表

表9 冻融后劈裂试验结果方差分析表

试验结果和方差分析结果表明，粉胶比的变化会对混合料冻融前后(尤其是冻融后)的劈裂强度产生显著影响。随着粉胶比的增大，冻融前后混合料的劈裂强度绝对值均显著增加，且冻融后下降少。因此，从水稳定性角度考虑，粉胶比宜在1.16以上。

3 结语

综合试验结果，可得出以下结论：

(1)为使混合料高温稳定性达到最优状态时的橡胶沥青胶浆适宜粉胶比范围为1.16～1.63。

(2)粉胶比的取值对混合料低温抗裂性能有显著影响，就试验结果而言，为使混合料低温稳定性达到最优状态，橡胶沥青胶浆适宜的粉胶比范围为1.16～1.63。

(3)粉胶比的变化会对混合料冻融前后(尤其是冻融后)的劈裂强度产生显著影响，随着粉胶比的增大，冻融前后混合料的劈裂强度绝对值均显著增加，为使混合料水稳定性达到最优状态，橡胶沥青胶浆适宜的粉胶比应>1.16。

[1]郝培文.沥青和沥青混合料[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]天津市市政工程研究院.采用GTM的沥青混合料配合比设计方法研究[R].2002.

[3]天津市市政工程研究院.城市快速路高性能沥青路面研究[R].2005.

[4]天津市市政工程研究院.SMA配合比设计方法、技术性能研究[R].2005.

[5]赵 可，卢永贵，魏如喜.SMA高温稳定性研究[J].中国公路学报，2004，17(2)：11-17.

[6]赵 可，周卫峰，魏如喜.SMA高温稳定性和低温抗裂性与体积参数的相关性分析[J].公路交通科技，2005，22(1)：9-12.

[7]周卫峰.基于GTM的沥青混合料配合比设计方法研究[D].西安：长安大学，2006.

Study on the Impact of Rubber Asphalt Mortar System on the Road Per-formance of Mixtures

XIE Yuan-xin

(Chongqing Pengfang Pavement Engineering Technology Research Institute Co.，Ltd.，Chongqing，400025)

In order to correctly understand the impact of asphalt mortar on the road performance of rub-ber asphalt mixtures，so as to determine the exact composition of rubber asphalt mortar system that is filler-bitumen ratio during the project implementation，this article conducted respectively the indoor ex-perimental study on the high temperature，low temperature，and water stability road performance of as-phalt mixtures under different filler-bitumen ratio，then the detailed mathematical statistical analysis was conducted on the resulting data，and it determined the appropriate engineering filler-bitumen ratio range.The analysis results showed that the changes in filler-bitumen ratio has a significant impact on the road performance of rubber asphalt mixtures.

Road engineering；Rubber asphalt；Asphalt mortar；Road performance；Impact research

谢远新(1980—)，男，高级工程师，从事道路工程结构损伤与材料耐久性研究。

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.01.004

1673-4874(2015)01-0013-04

2014-12-10