高掺量橡胶沥青SMA13综合性能研究

杨中才，王根宝，陈继红

(云南省建设投资控股集团有限公司,云南 昆明 650501)

目前现场湿法橡胶沥青胶粉掺量通常为15%左右，而高掺量橡胶沥青能达到20%以上。高掺量橡胶沥青大大增加了废旧橡胶的利用，不仅节约了资源，同时具有更优异的高温抗车辙性能。通过沥青与细胶粉充分发生溶胀，保证了橡胶沥青的高温储存稳定性。

橡胶颗粒残留在高掺量橡胶沥青中的数量较少、粒径较小，减弱了橡胶沥青对混合料级配的填充，提高了高温储存的稳定性。因此，橡胶沥青在理论上具有与常用的SMA间断级配的良好适应性。SMA混合料中掺入一定纤维，而高掺量橡胶沥青黏度大，析漏难于发生，高掺量橡胶沥青SMA混合料中是否有必要掺加纤维，以及性能能否满足要求是需要解决的问题。因此，本文通过不同掺量胶粉对混合料性能的影响，研究掺纤维对SMA混合料路用性能影响。

1 胶粉掺量对沥青性能影响

在180 ℃条件下，选择17.5%、20%、22.5%和25%橡胶粉掺量，剪切45 min制备不同掺量的橡胶沥青，并对制备橡胶沥青进行试验[1]，不同胶粉掺量的橡胶沥青试验结果如表1所示。

由表1可知，不同掺量橡胶沥青均满足技术要求。随掺量增加，沥青135 ℃粘度先减小后增大，粘度体系增大。而针入度和延度逐渐降低，软化点逐渐升高。离析值逐渐降低， 沥青稳定性变好。

为研究交联剂对改性沥青的影响，本节选择交联剂占胶粉质量分别为0%、0.2%、0.5%，作为试验影响因素，采用室内试验，研究交联剂对橡胶沥青性能的影响，不同掺量交联剂的橡胶沥青性能试验结果如表2所示。

表1 不同胶粉掺量的橡胶沥青试验结果

表2 不同掺量交联剂的橡胶沥青性能试验

随交联剂含量增加，橡胶沥青粘度增加，延度逐渐增加。交联后的橡胶沥青抗老化性能增加。当交联剂含量在0.5%以内时，沥青的软化点变化不大，而离析值逐渐减低。因此，可适当加入交联剂提高沥青的高温储存稳定性，减小离析。

综上所述，从经济性考虑，同时减少沥青离析，本文选择掺量25%橡胶粉和0.5%交联剂，作为高掺量橡胶沥青，其各项指标均符合相关技术要求，且满足PG82-28指标要求，具有较好的高、低温性能。

2 纤维掺量对SMA混合料影响

为研究掺纤维对高掺量橡胶沥青SMA性能影响[2]，采用少量水泥为作为抗剥落剂，增强沥青与集料的粘附性，增大集料之间粘结力。本文制备两种混合料如下：

断级配A：橡胶粉掺量为25%，制备SMA混合料时不掺加纤维，采用少量水泥剂量2%左右，油石比为6.2%。

断级配B：作为对比试验，橡胶粉掺量为25%，制备SMA混合料时掺0.3%纤维，油石比6.1%。

断级配C：作为对比试验，橡胶粉掺量为25%，油石比6.2%，不掺纤维和水泥。

2.1 水稳定性

水马歇尔稳定度试验结果如表3所示。冻融劈裂试验结果如表4所示。

表3 浸水马歇尔稳定度试验结果

表4 冻融劈裂试验结果

由试验结果可知，3种混合料水稳定性能较好，均符合要求。由此说明纤维的掺入对高掺量橡胶沥青SMA13的水稳定性影响并不明显。

2.2 高温性能

高温性能采用车辙试验[3]，车辙动稳定度试验结果如表5所示。

表5 车辙动稳定度试验

根据高温性能试验可知，3种混合料均符合动稳定度技术要求，而且不掺纤维混合料高温性能更优异，远大于掺纤维混合料。由于高掺量橡胶沥青黏度较大，纤维在混合料中吸收沥青，逐渐凝结成团，使矿料间粘结力降低，降低了高掺量橡胶沥青混合料的高温性能。

2.3 低温性能

通过小梁试验评价混合料的低温性能[4]，混合料低温小梁试验结果如表6所示。

表6 混合料低温小梁试验结果

纤维的掺入对高掺量橡胶沥青SMA13的低温抗裂性能无明显影响，且3种橡胶沥青混合料均满足技术要求。

2.4 疲劳性能

试验温度15 ℃，采用疲劳试验仪[5]测得混合料疲劳性能试验结果，如表7所示。

表7 混合料疲劳性能试验

由疲劳性能试验可知，3种混合料疲劳性能相当，但不掺纤维混合料优于掺纤维混合料。因此，纤维的掺入降低了高掺量橡胶沥青混合料的疲劳性能[6]。

综上试验结果，高掺量SMA混合料不掺纤维时各项性能均满足要求，而且明显优于掺纤维的SMA混合料。不掺纤维的SMA混合料高温性能更为优异，同时SMA混合料掺纤维后各指标性能反而降低。而掺水泥混合料与不掺水泥混合料各项性能大体相同，由此说明混合料性能提升为高掺量橡胶沥青作用结果，与水泥掺量无关。从性价比考虑，高掺量橡胶沥青混合料不掺纤维其性能反而更为优异[7]。

3 试验路性能检测

为了验证高掺量橡胶沥青SMA13路用性能[8-11]，本文选择在重载多雨、极端气候的山区高速公路铺筑试验段[12-15]，验证路面性能和使用寿命。试验段路面上面层采用4 cm高掺量橡胶沥青路面SMA13(不掺纤维)+6 cm橡胶沥青AC20+8 cm普通沥青AC25。摊铺温度宜在165℃以上，保证路面压实度和密水性。

3.1 马歇尔试验

对现场混合料取样进行马歇尔试验，高掺量橡胶沥青SMA13马歇尔试验结果如表8所示。

表8 高掺量橡胶沥青SMA13马歇尔试验结果

马歇尔试验检测结果均符合技术要求，由此说明高掺量橡胶沥青混合料能够满足SMA现场技术要求。

3.2 渗水试验

为了验证试验段铺筑效果，现场对试验段进行渗水试验，路面现场渗水试验结果见表9所示。从检测结果看试验段渗水均合格。

表9 路面现场渗水试验结果

3.3 芯样试验

试验段现场厚度、压实度试验结果见表10所示。

表10 路面芯样厚度及压实度

不掺纤维混合料试验段各测点区域厚度代表值符合技术要求。两种压实度单点值及平均值均符合技术要求。

3.4 抗滑性能

试验段现场抗滑性能检测试验结果见表11所示。从试铺段落路面构造深度和摩擦系数结果看，铺面均匀性和路面抗滑性能良好，摩擦系数和构造深度试验结果均满足技术要求。

表11 构造深度及摩擦试验结果

高掺量橡胶沥青试验段抗滑试验均符合要求。试验段的成功应用表明高掺量橡胶沥青SMA路面具有良好的的路用性能，同时，不掺纤维混合料具有更好地经济性。

4 结 论

1)随掺量增加，沥青135 ℃粘度先减小后增大，粘度体系增大。而针入度和延度逐渐降低，软化点逐渐升高。离析值逐渐降低，沥青稳定性变好。

2)不掺纤维的高掺量SMA混合料各项性能均满足要求，而且明显优于掺纤维混合料。不掺纤维混合料的高温性能更为优异。同时混合料掺纤维后各指标性能反而降低。从节约成本和性能考虑，高掺量橡胶沥青混合料不掺纤维性能反而更为优异。

3)试验段的成功应用表明高掺量橡胶沥青SMA路面具有良好的的路用性能，且不掺纤维具有更好地经济性。