一种新型橡胶沥青玛蹄脂碎石SMA-13混合料性能研究

2019-10-30杨现茂

中国建材科技 2019年5期

杨现茂

（四川公路工程咨询监理有限公司，四川成都 610041）

1 概述

1.1 研究背景

橡胶沥青最早可追溯到1843年的英国专利，现代橡胶沥青的研究和使用，始于二十世纪六七十年代的西方国家，伴随着汽车工业的发展，美国、德国等汽车工业发达国家积累了大量的汽车废旧轮胎，如何处理这些废旧轮胎促进了橡胶沥青及橡胶沥青混合料的应用研究。进入二十一世纪，随着汽车工业的发展，橡胶沥青技术及成套设备先后引入中国，并在一些公路工程项目上得到应用，近年随着材料科学、生产制造设备的不断进步，出现了一些新型的橡胶沥青产品，因其性能基本不随储存时间衰减，使得该类型橡胶沥青及沥青混合料使用的空间、时间局限性大大降低。

1.2 橡胶沥青作用机理

大多数学者认为，传统橡胶沥青胶粉颗粒与基质沥青拌合后，在高温条件下吸收基质沥青中的轻质组分而发生熔胀，一方面改变基质沥青组分，另一方面橡胶粉颗粒表面形成粘稠的凝胶膜并相互连接，进而形成一个高粘度连续相的体系，其物理、力学性质的显著变化主要以胶粉和基质沥青机械混合作用和物理熔胀作用为主。传统橡胶沥青中胶粉以颗粒状分散存在于基质沥青中，其性能随高温储存时间逐渐衰减，一般需要现场加工，加工好的橡胶沥青必须及时使用。

与传统橡胶沥青不同，新型橡胶沥青是将废旧轮胎胶粉和专用的外掺剂经胶体磨多次研磨及深度加工处理，使其以极细小的颗粒状态与基质沥青混合，在高温条件下经充分熔胀，最终不再以单独的颗粒料形态存在于基质沥青中，而是几乎以分子链条的形式成为沥青组分的一部分，因此其物理、力学性能非常稳定，基本不随储存时间衰减，可以采用工厂化生产，使用空间和时间大大拓展。

表1 橡胶改性沥青试验结果表

2 混合料配合比设计

2.1 主要原材料

1）采用成品橡胶改性沥青，技术指标检测结果见表1。

为检验新型橡胶沥青在高温存储环境下的稳定性，分别对沥青储罐（带搅拌设备）中存放0天、7天、28天的沥青试样进行试验，其各项技术指标的检测结果大致相当，并没有随高温存储时间的变化而变化，说明新型橡胶沥青本身具有非常良好的稳定性能。

2）粗集料采用玄武岩轧制碎石，技术指标见表2。

表2 粗集料试验结果表

3）细集料采用石灰岩专门加工的机制砂，其技术指标检测结果详见表3。

表3 细集料试验结果表

4）填料采用石灰岩矿粉，纤维采用絮状木质素纤维。

2.2 矿料级配

采用体积法进行SMA-13配合比设计，级配见表4。

2.3 沥青混合料试验结果

最佳油石比及混合料试验结果详见表5。

新型橡胶沥青玛蹄脂碎石SMA-13混合料试验结果与传统SBS改性沥青混合料试验结果大致相当，但沥青用量较SBS改性沥青混合料略有增加，这或与橡胶沥青粘度高相关，也可能与混合料级配、矿粉及木质素纤维掺量有关。

3 混合料性能验证

3.1 抗水损害性能

表4 选用的设计矿料级配

表5 SMA-13沥青混合料试验结果

为评价橡胶改性沥青混合料的抗水损害性能，进行了浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验，试验结果详见表6。

从浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验结果看，其残留稳定度、冻融劈裂强度比均满足现行规范的相关要求，表明混合料具有良好的抗水损害性能。

3.2 高温稳定性能

为评价橡胶改性沥青混合料的高温稳定性能，进行了车辙试验，试验结果详见表7。

表6 SMA-13浸水马歇尔及冻融劈裂试验结果

表7 SMA-13车辙试验结果

从车辙试验结果看，其60℃动稳定度检测结果远远超过现行规范的要求，表明混合料具有良好的高温稳定性能。

3.3 抗疲劳性能

为评价橡胶改性沥青混合料的抗疲劳性能，制作380mm×63.5mm×50mm小梁试件，测定了其在15℃、600με条件下的疲劳破坏作用次数，试验结果详见表8。

表8 疲劳破坏试验结果

普通沥青混合料的疲劳破坏荷载作用次数一般小于10000次，SBS改性沥青混合料的疲劳破坏荷载作用次数一般在10000～20000 次之间，本次橡胶改性沥青SMA-13 的疲劳破坏荷载作用次数试验结果远远超过上述普通沥青、SBS改性沥青混合料，表明其具有非常优越的抗疲劳破坏性能，用于路面结构将大大延长沥青路面使用寿命。