橡胶粉改性沥青混凝土路用性能研究

王盘盘

摘 要：为研究橡胶粉改性沥青混凝土路用性能，本文先采用高速剪切仪自主配制橡胶粉改性沥青，并通过低温弯曲试验、单轴压缩试验及车辙实验来对SBS改性沥青混合料与橡胶粉改性沥青混合料的高低温性能和抗压能力进行对比分析。成果表明：橡胶粉改性沥青混合料与SBS改性沥青混合料相比其高低温性能较好，抗压能力稍弱，但变形能力较强。说明橡胶粉改性沥青具有较好的使用前景。

关键词：橡胶粉改性沥青;弯曲试验;车辙试验;单轴静载实验;路用性能

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）02-0126-02

0 引言

随着我国经济实力的快速提升，我国的道路行业得到了巨大发展[1]，但我国还是以沥青混凝土路面为主，沥青混凝土路面大部分都是采用传统沥青混合料，这必将给我国石油事业带来了严重的压力。且随着我国汽车保有量迅速增加，以及对环境问题的高度重视，充分利用汽车废旧轮胎将对我国的经济和谐发展，缓解我国资源和环境方面的压力具有重要意义。因此，橡胶粉改性沥青技术就应运而生，且由于橡胶的弹性性能较好，因此本文考虑将其用于改善普通改性沥青混合料的一些力学性能，且可以降低沥青的用量，并有效减少废旧橡胶对环境的影响。

1 原材料及改性沥青的配制

1.1 原材料

基质沥青：本次研究选用重交通70号基质沥青进行改性沥青的制备。根据国内外研究可得，当橡胶粉的目数达到100目时，增长曲线变得平缓，并非橡胶粉的目数越大越好，因此本文决定选用用100目橡胶粉改性沥青的配制。

1.2 橡胶粉改性沥青的配制

将70号基质沥青放入烘箱在160℃条件下保温一个小时，再将一定量的100目废胶粉加入基质沥青之中，加入过程中不断进行搅拌15min以上，搅拌过程中使沥青逐渐升温至175℃，搅拌完毕后放入180℃烘箱保温10min。将高速剪切仪放入沥青中剪切，首先低速（500rmp）剪切5min，随后将转速调制4000rmp剪切45min，在剪切过程中，将温度控制在180℃左右，制得橡胶粉改性沥青。

1.3 集料与矿粉

本实验采用玄武岩作为粗细集料，矿粉选用石灰岩。

1.4 实验方案

本文主要研究橡胶粉改性沥青混合料的路用性能方面较普通改性沥青是否具有良好的力学破坏特性，实验采用相同的石料、级配、采用AC-16，先将橡胶粉改性沥青混合料和普通SBS改性沥青混合料进行配合比设计，将SBS、橡胶粉改性沥青混合料空隙率控制在4%左右，在不同温度条件下对试件进行加载弯曲破坏试验。在室温20℃下对SBS改性沥青、橡胶粉改性沥青混合料进行单轴静载试验，研究这两种材料的破坏力学指标，并通过对比这两种试验的结果进而评价两种沥青混合料的力学性能;然后进行室内车辙试验，以此来研究混合料的抗车辙变形能力从而反应混合料的高温性能;最后通过水稳定性试验，对比研究两种混合料的水稳定性能。

2 配合比设计

2.1 橡胶粉沥青混合料级配的确定

根据TG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》，结合本文所采用的原材料测试结果及筛分情况，经多次调整后确定的目标配合比设计结果为：10mm～20mm：3mm～5mm：0mm～3mm：矿粉=37：22：35：6。

2.2 AC-16型橡胶粉改性沥青混合料油石比的确定

采用油石比4.6%、5.0%、5.4%、5.8%四种油石比分别成型马歇尔试件，并测定其稳定度及沥青混合料有效相对密度。确定最佳油石比为5.0%。

3 试验与结果分析

3.1 沥青混合料低温性能

本文采用低温弯曲破坏实验来对两种混合料的低温性能进行研究。首先将橡胶粉改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料的空隙率控制在4.0左右，通过轮碾法成型试件，将轮碾成型后的试块切割为长250mm±2.0mm，宽30mm±2.0mm，高35mm±2.0mm的棱柱体小梁。在保证实验温度为-10℃情况下，以1mm/min为加载速率，分别两种沥青混合料进行低温弯曲破坏试验。

试验温度为-10℃，通过低温弯曲破坏实验发现橡胶粉改性沥青混合料相对于SBS改性沥青混合料在低温性能方面表现的更优越，其在抗弯强度和劲度模量方面相对于SBS改性沥青混合料分别提高了13.6%、7.8%，说明在低温-10℃下，橡胶粉改性沥青混合料的低温抗弯拉性能比SBS改性沥青混合料的要优越，这主要是因为橡胶粉弹性性能非常好，从而在沥青中加入橡胶粉后其弹性提高，增加了混合料的韧性，从而达到改善低温性能的效果。

3.2 单轴静载强度

本文通过单轴静载实验对两种混合料的强度进行分析研究，按照规范成型直径为d=100mm，高100mm的沥青混合料圆柱体试件，在室温20℃的情况下加载速率控制为2mm/min进行试验[2]。

本文通过单轴静载实验，可以看出就抗压强度而言SBS改性沥青混合料的抗压强度较橡胶粉改性沥青混合料的强度要稍微大一点，但從整体上而言，在相同的压力作用下橡胶粉改性沥青混合料比SBS改性沥青混合料的变形要大，即就是说他的变形能力比较强，则说明橡胶沥青混合料在很大程度上改善原沥青混合料的弹性，增加了其韧性[3]。

3.3 车辙试验

本文采用高温车辙实验对两种混合料的高温性能进行研究，通过轮碾法成型300mm×300mm×50mm的车辙试件，来进行车辙实验从而对两种混合料的高温性能进行研究。

本文通过车辙实验发现橡胶粉改性沥青混合料动稳定度的平均值要比SBS改性沥青混合料的高出8.90%，说明橡胶粉改性沥青混合料的高温稳定性较普通改性沥青的更优良。主要原因是橡胶粉具有非常好的弹性[4]，其加入沥青后改善了沥青的韧性，使混合料模量增加，从而提高了沥青混合料的高温性能。

3.4 水稳定性实验

本文通过混合料的浸水马歇尔实验及冻融劈裂实验来对两种混合料的水稳定性进行对比研究，根据规范成型两组马歇尔试件，每种沥青混合料成型六个试件，在适当条件下养生后进行对比实验，实验结果发现，橡胶改性沥青混合料的残留稳定度要优于SBS改性沥青混合料，这说明橡胶改性沥青混合料的水稳定性要优于普通SBS改性沥青混合料，主要原因是在加入橡胶粉后沥青不只弹性增加，其与集料的粘结性也有所提升，从而对混合料的水稳定性起到积极作用。

4 结语

（1）在低温-10℃下，对两种混合料进行小梁弯曲试验，结果表明橡胶粉改性沥青混合料比SBS改性沥青混合料低温性能要优越些。

（2）通过单轴静载强度试验对两种混合料的抗压能力进行检测，结果表明虽橡胶粉改性沥青混合料抗压能力较弱，但在相同的压力作用下橡胶粉改性沥青混合料比SBS改性沥青混合料的变形要大，则它的变形能力比较强，表明橡胶粉的掺入可在很大程度上改善沥青混合料由于刚度过大而产生脆性破坏的问题。

（3）通过车辙试验发现橡胶粉改性沥青混合料的动稳定度要高于普通改性沥青的，其高温性能较优。

（4）通过混合料的水稳定性研究发现橡胶粉改性沥青混合料的残留稳定度要高于普通改性沥青的，橡胶粉的掺入对混合料的水稳定性起到积极作用。

参考文献

[1] 王旭东，李美江，路凯冀.橡胶沥青及混凝土应用成套技术[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 史芳.橡胶改性沥青混凝土路用性能及施工工艺研究[J].安徽建筑，2017（03）：157-158.

[3] 于增信.轮胎花纹沟噪声研究进展[J].哈尔滨工业大学学报，2002（01）：105-109.

[4] 陈翔.橡胶沥青及其混合料性能研究[D].长安大学，2011.