基于室内试验的橡胶沥青SMA混合料的技术性能研究

2016-03-22刘立方刘占良

筑路机械与施工机械化 2016年3期

刘立方　刘占良

摘要：针对路面裂缝、车辙、坑槽等病害问题，分别对橡胶沥青添加进口增强剂、2种不同国产增强剂及改性沥青，并对4种沥青混合料进行高低温、水稳及疲劳性能对比。结果表明：橡胶沥青SMA混合料相比SBSSMA混合料具有更好的抗裂、抗车辙、抗水损性能；国产增强剂橡胶沥青混合料的经济性最优，更适合推广到实际工程中。

关键词：沥青混合料；室内试验；橡胶沥青SMA；技术性能

中图分类号：U414.1文献标志码：B

Abstract： Aimed at the pavement diseases such as cracks， ruts and pits， comparisons on high temperature performance， low temperature performance， water stability and fatigue resistance performance of four types of asphalt mixtures respectively mixed with imported enhancer， domestic enhancers and modified asphalt were conducted. The results show that compared to SBSSMA mixture， asphalt rubber SMA mixture has better performance in crack， rut and water damage resistance； domestic enhancer is more suitable because of its low cost.

Key words： asphalt mixture； laboratory test； asphalt rubber SMA； technical property

0引言

与传统的AC沥青混合料相比，SMA混合料具有更加优越的高温稳定性及抗疲劳性能[1]。当路面出现裂缝、车辙、坑槽等严重病害时，需更换路面结构层，宜使用抗裂、抗车辙、抗水损效果好的沥青路面材料。而橡胶沥青混合料可以减薄路面、延长路面使用寿命、延缓反射裂缝、减轻行车噪声，具有优良的弹性变形性能，是解决中国当前突出的重载交通、沥青路面早期损坏等问题的有效途径之一[2]。国内外多个工程实践表明，橡胶沥青SMA混合料可以降低路面厚度、延长路面使用寿命、增加行车舒适性，比SBS改性沥青混合料价格低，具有良好的经济性[34]。基于此背景，本文对橡胶沥青SMA混合料技术性能进行试验研究，为橡胶沥青的工程实践提供理论支撑。

1试验方法

选取进口增强剂（ARSMA16）、2种不同国产增强剂（ARSMA16A、ARSMA16B）与橡胶粉制备成3种不同增强剂的橡胶沥青SMA混合料，与改性沥青（SBSSMA16）进行性能对比。橡胶沥青SMA混合料级配见表1。

2高温性能分析

本文采用车辙试验，以动稳定度作为橡胶沥青混合料高温稳定性的评价方法。试验结果如表2所示。

由表2中的动稳定度试验结果可知以下几点。

（1） 3种增强剂混合料的动稳定度均随胶粉掺量的增加而增大，这说明橡胶颗粒的掺入可提高混合料的高温稳定性。

（2）在橡胶沥青中掺加了增强剂之后，橡胶沥青混合料的动稳定度有了较大幅度的提高，其动稳定度大于SBS改性沥青混合料，表明掺加增强剂能提高橡胶沥青混合料的高温性能。

（3）添加国产增强剂A的混合料动稳定度与添加进口增强剂混合料的动稳定度相当，均高于添加国产增强剂B的橡胶沥青混合料。

3低温抗裂性分析

本文采用低温小梁弯曲试验来研究沥青混合料的低温性能，通过在规定的温度和加载速率下，混合料弯曲破坏的力学参数破坏弯拉应变来评价沥青混合料的低温抗裂性能，试验温度为-10 ℃。试验结果见表3所示。

由表3中的低温弯曲试验结果可知以下几点。

（1）在低温条件下，随着胶粉掺量的增加，橡胶沥青混合料的破坏弯拉应变升高，说明掺加橡胶后混合料低温性能有一定程度的提高。

（2）与SBS改性沥青混合料相比，采用橡胶粉改性的沥青混合料的低温性能大幅度提高，这主要是由于橡胶结构与沥青胶质结构的不均一性。当混合料中掺加橡胶粉后，胶粉颗粒具有很强的吸收和消耗能量的能力，所以橡胶颗粒沥青混合料的低温抗裂性能较强。

（3）当橡胶沥青加入增强剂后，促使橡胶粉颗粒和沥青经化学变化合成新分子。新分子与沥青中沥青质和石油质所含的硫交联，同时与橡胶粉面层的硫交联，形成一大片环状和链状聚合物的网状结构，有利于提高混合料的低温性能。

（4）采用国产增强剂B的橡胶沥青低温性能最佳，添加进口增强剂的橡胶沥青混合料低温性能最差。

4抗水损害性能分析

本文采用冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验共同评价橡胶沥青混合料的抗水损害性能。试验结果见表4所示。

从表4可以看出，添加3种增强剂的橡胶沥青混合料的冻融劈裂强度比和浸水马歇尔强度比与SBS改性沥青混合料相比有一定变化，但变化的范围比较小，在正常的试验波动范围内。说明随着橡胶粉的加入，橡胶沥青混合料的水稳定性与SBS改性沥青混合料相当，满足规范要求。

5抗疲劳性能分析

本文基于MTS万能试验机，通过对不同胶粉掺量的沥青混合料进行劈裂疲劳试验，分析橡胶沥青混合料的抗疲劳性能。试验选取SGC旋转压实试件，单向无侧压，使用劈裂试验的夹具，采用应力控制方式。试验预压力为10 kPa，预压时间为1 min，施加的荷载为正弦脉冲荷载，荷载为07 MPa，脉冲时间为01 s，间隔08 s，试验温度为25 ℃。

沥青混合料试件劈裂疲劳试验结果如表5所示。

分析表5可以得出以下结论。

（1）在相同的荷载水平下，随着胶粉掺量增加，橡胶沥青混合料的疲劳寿命逐渐增加。

（2）在相同的试验荷载条件下，增强型橡胶沥青混合料SMA路面具有更加良好的抗疲劳、抗开裂的能力。

（3）添加进口增强剂的橡胶沥青混合料抗疲劳性能与添加国产增强剂A的橡胶沥青抗疲劳性能相当，添加国产增强剂B的抗疲劳性能相对最弱。

6结语

（1）随着橡胶颗粒的掺入及掺量的增加，橡胶沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、疲劳寿命均提到提升，其水稳定性能也满足规范要求。所以橡胶沥青SMA混合料具有较好的抗裂、抗车辙、抗水损性能。

（2）通过对比3种不同增强剂橡胶沥青性能试验的结果，表明添加国产增强剂A的橡胶沥青混合料的高温和抗疲劳性能与添加进口增强剂的橡胶沥青混合料性能相当，因此，国产增强剂A的橡胶沥青混合料经济性较好，更适合推广到实际工程中。

（3）橡胶沥青SMA混合料路用性能优于SBSSMA混合料，具有更好的抗开裂、抗车辙和抗水损性能，适合于沥青路面的裂缝、车辙及水损病害的处治。所以在沥青加铺与翻修路面结构层时推荐使用橡胶沥青SMA混合料作为表面层。

参考文献：

[1]向萌萌.基于矿料间隙率（VMA）的SMA混合料技术研究[D].西安：长安大学，2014.

[2]李东彪，王国忠.橡胶颗粒沥青混合料的性能[J].合成橡胶工业，2014（3）：216218.