净味废轮胎橡胶改性沥青混合料的路用性能

孙海明

（烟台市公路管理局材料供应处，山东 烟台 264001）

关键字：净味；废轮胎；橡胶改性沥青；路用性能；环保；

一、引言

随着我国汽车保有量的不断增长， 废旧轮胎的生成量将急剧增加， 由此形成的“黑色污染”将会带来严峻的环保问题。将废旧轮胎加工成橡胶粉加入沥青中制成橡胶粉改性沥青，不仅环保，而且能够改善沥青和沥青混合料的技术性能。然而，废轮胎橡胶改性沥青及混合料在生产和施工过程中，会产生大量烟气、臭味等废弃物。这些废弃物不仅污染大气，而且影响人体健康。笔者研究团队利用特殊工艺，采用自主研发的高温剂和净味剂，开发出了净味废轮胎橡胶改性沥青。实践证明，该沥青不仅具有良好的除烟、除臭功能，而且拥有较好的黏滞性、高低温性及抗老化性等技术性能，但目前对净味废轮胎橡胶改性沥青混合料的路用性能研究较少。为此，本文选用AC-13、AC-20、AC-25、SMA-13型级配进行净味废轮胎橡胶改性沥青混合料设计，通过大量室内试验，研究了AC类、SMA类沥青混合料路用性能。

二、混合料组成设计

（一）原材料

沥青结合料采用笔者研究团队研发的净味废轮胎橡胶改性沥青，该沥青胶结料技术性能如表1所示。集料选用山东烟台某施工工地提供的优质玄武岩，填料采用高品质石灰岩磨细矿粉，纤维稳定剂选用木质素纤维。

表1. 净味沥青技术指标

（二）混料设计

为研究净味废轮胎橡胶改性沥青在不同混合料结构类型中的应用，根据马歇尔设计方法，选用AC-13、AC-20、AC-25、SMA-13型级配设计混合料，混合料级配见表2。

表2. 混合料设计级配

三、混合料室内路用性能试验

通过车辙轮碾试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验等室内试验，分析净味废轮胎橡塑改性沥青混合料的路用性能。

（一）高温稳定性

以现行规范的60℃车辙试验评价净味废轮胎橡胶改性沥青混合料的高温性能，对于AC类和SMA类混合料，试件尺寸统一为300mm×300mm×50mm，试验结果显示，采用了骨架级配的SMA沥青混合料的抗车辙能力高于AC类沥青混合料，但差值并不明显。本文将所有试验结果合并进行统计分析，如图1所示。

图1. 动稳定度指标统计分布

由图1可知，90%保证率下，净味废轮胎橡胶改性沥青混合料的动稳定度双侧置信区间为3741.6～4530.3（次/mm），即相当于动稳定度大于3741.6次/mm可达到95%的保证率，这也表明了净味废轮胎橡胶改性沥青混合料优良的高温稳定性。考虑到实际工程中材料和设计结果的波动，本文提出净味废轮胎橡胶改性沥青混合料的动稳定度技术指标要求应不小于3500次/mm。此要求高于现行规范改性AC类沥青混合料夏炎热区不小于2800次/mm和SMA类不小于3000次/mm的技术要求。

（二）低温抗裂性

选择较为简单的低温弯曲试验来进行沥青混合料的低温开裂性研究，使用UTM-100进行试验。根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ E20-2011），取试验温度为-10℃，加载速率为50mm/min，采用长250mm、宽30mm、高35mm的小梁试件进行试验，破坏应变的数据分布和统计分析见图2。

图2. 低温弯曲试验破坏应变统计分布图

由图2可知，净味废轮胎橡胶改性沥青混合料具有良好的低温性能，破坏应变90%保证率的置信区间为2643.8～2838.3με，相当于以95%的保证率达到超过2643.8με的要求，因此，本文提出净味废轮胎橡胶改性沥青混合料的低温弯曲试验破坏应变应不小于2600με，高于规范对改性沥青混合料的技术要求。

（三）水稳定性

本文以现行规范规定的冻融劈裂试验评价净味废轮胎橡胶改性沥青混合料的水稳定性，冻融劈裂试验结果如图3所示。

图3. 冻融劈裂试验劈裂强度比统计分布

由数据可知，净味废轮胎橡胶改性沥青混合料具有较好的水稳定性，各种类型沥青混合料的冻融劈裂比均超过了80%，各种混合料的总平均值为85.965%，90%保证率下双侧置信区间为84.052～87.879%，即冻融劈裂比可在95%保证率下超过84.052%。由于总平均值接近且未高出85%太多，考虑到工程中砂石材料的洁净程度等指标波动，本文提出净味废轮胎橡胶改性沥青混合料的水稳定性要求为不小于80%，与现行规范潮湿、湿润区改性沥青混合料的技术要求相同。

四、结语

净味废轮胎橡胶改性沥青混合料具有优良的高温稳定性，考虑到实际工程中材料和设计结果的波动，净味废轮胎橡胶改性沥青混合料的动稳定度技术指标要求应不小于3500次/mm；净味废轮胎橡胶改性沥青混合料具有良好的低温性能，其低温弯曲试验破坏应变为应不小于2600με，该技术要求高于现行规范；净味废轮胎橡胶改性沥青混合料具有较好的水稳定性，其水稳定性要求应不小于80%，与现行规范潮湿、湿润区改性沥青混合料的技术要求相同。总之，自主研发的净味废轮胎橡胶改性沥青混合料不但具有良好的路用性能，而且拥有较好的环保性，因此净味废轮胎橡胶改性沥青混合料具有较好的应用前景。