凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的路用性能

孫海明

（煙臺(tái)市公路管理局材料供應(yīng)處，山東 煙臺(tái) 264001）

關(guān)鍵字：凈味；廢輪胎；橡膠改性瀝青；路用性能；環(huán)保；

一、引言

隨著我國汽車保有量的不斷增長， 廢舊輪胎的生成量將急劇增加， 由此形成的“黑色污染”將會(huì)帶來嚴(yán)峻的環(huán)保問題。將廢舊輪胎加工成橡膠粉加入瀝青中制成橡膠粉改性瀝青，不僅環(huán)保，而且能夠改善瀝青和瀝青混合料的技術(shù)性能。然而，廢輪胎橡膠改性瀝青及混合料在生產(chǎn)和施工過程中，會(huì)產(chǎn)生大量煙氣、臭味等廢棄物。這些廢棄物不僅污染大氣，而且影響人體健康。筆者研究團(tuán)隊(duì)利用特殊工藝，采用自主研發(fā)的高溫劑和凈味劑，開發(fā)出了凈味廢輪胎橡膠改性瀝青。實(shí)踐證明，該瀝青不僅具有良好的除煙、除臭功能，而且擁有較好的黏滯性、高低溫性及抗老化性等技術(shù)性能，但目前對凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的路用性能研究較少。為此，本文選用AC-13、AC-20、AC-25、SMA-13型級(jí)配進(jìn)行凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料設(shè)計(jì)，通過大量室內(nèi)試驗(yàn)，研究了AC類、SMA類瀝青混合料路用性能。

二、混合料組成設(shè)計(jì)

（一）原材料

瀝青結(jié)合料采用筆者研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的凈味廢輪胎橡膠改性瀝青，該瀝青膠結(jié)料技術(shù)性能如表1所示。集料選用山東煙臺(tái)某施工工地提供的優(yōu)質(zhì)玄武巖，填料采用高品質(zhì)石灰?guī)r磨細(xì)礦粉，纖維穩(wěn)定劑選用木質(zhì)素纖維。

表1. 凈味瀝青技術(shù)指標(biāo)

（二）混料設(shè)計(jì)

為研究凈味廢輪胎橡膠改性瀝青在不同混合料結(jié)構(gòu)類型中的應(yīng)用，根據(jù)馬歇爾設(shè)計(jì)方法，選用AC-13、AC-20、AC-25、SMA-13型級(jí)配設(shè)計(jì)混合料，混合料級(jí)配見表2。

表2. 混合料設(shè)計(jì)級(jí)配

三、混合料室內(nèi)路用性能試驗(yàn)

通過車轍輪碾試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)等室內(nèi)試驗(yàn)，分析凈味廢輪胎橡塑改性瀝青混合料的路用性能。

（一）高溫穩(wěn)定性

以現(xiàn)行規(guī)范的60℃車轍試驗(yàn)評價(jià)凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的高溫性能，對于AC類和SMA類混合料，試件尺寸統(tǒng)一為300mm×300mm×50mm，試驗(yàn)結(jié)果顯示，采用了骨架級(jí)配的SMA瀝青混合料的抗車轍能力高于AC類瀝青混合料，但差值并不明顯。本文將所有試驗(yàn)結(jié)果合并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如圖1所示。

圖1. 動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分布

由圖1可知，90%保證率下，凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度雙側(cè)置信區(qū)間為3741.6～4530.3（次/mm），即相當(dāng)于動(dòng)穩(wěn)定度大于3741.6次/mm可達(dá)到95%的保證率，這也表明了凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性?？紤]到實(shí)際工程中材料和設(shè)計(jì)結(jié)果的波動(dòng)，本文提出凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)指標(biāo)要求應(yīng)不小于3500次/mm。此要求高于現(xiàn)行規(guī)范改性AC類瀝青混合料夏炎熱區(qū)不小于2800次/mm和SMA類不小于3000次/mm的技術(shù)要求。

（二）低溫抗裂性

選擇較為簡單的低溫彎曲試驗(yàn)來進(jìn)行瀝青混合料的低溫開裂性研究，使用UTM-100進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ E20-2011），取試驗(yàn)溫度為-10℃，加載速率為50mm/min，采用長250mm、寬30mm、高35mm的小梁試件進(jìn)行試驗(yàn)，破壞應(yīng)變的數(shù)據(jù)分布和統(tǒng)計(jì)分析見圖2。

圖2. 低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變統(tǒng)計(jì)分布圖

由圖2可知，凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有良好的低溫性能，破壞應(yīng)變90%保證率的置信區(qū)間為2643.8～2838.3με，相當(dāng)于以95%的保證率達(dá)到超過2643.8με的要求，因此，本文提出凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變應(yīng)不小于2600με，高于規(guī)范對改性瀝青混合料的技術(shù)要求。

（三）水穩(wěn)定性

本文以現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的凍融劈裂試驗(yàn)評價(jià)凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性，凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3. 凍融劈裂試驗(yàn)劈裂強(qiáng)度比統(tǒng)計(jì)分布

由數(shù)據(jù)可知，凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有較好的水穩(wěn)定性，各種類型瀝青混合料的凍融劈裂比均超過了80%，各種混合料的總平均值為85.965%，90%保證率下雙側(cè)置信區(qū)間為84.052～87.879%，即凍融劈裂比可在95%保證率下超過84.052%。由于總平均值接近且未高出85%太多，考慮到工程中砂石材料的潔凈程度等指標(biāo)波動(dòng)，本文提出凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性要求為不小于80%，與現(xiàn)行規(guī)范潮濕、濕潤區(qū)改性瀝青混合料的技術(shù)要求相同。

四、結(jié)語

凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性，考慮到實(shí)際工程中材料和設(shè)計(jì)結(jié)果的波動(dòng)，凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)指標(biāo)要求應(yīng)不小于3500次/mm；凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有良好的低溫性能，其低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變?yōu)閼?yīng)不小于2600με，該技術(shù)要求高于現(xiàn)行規(guī)范；凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有較好的水穩(wěn)定性，其水穩(wěn)定性要求應(yīng)不小于80%，與現(xiàn)行規(guī)范潮濕、濕潤區(qū)改性瀝青混合料的技術(shù)要求相同?？傊?，自主研發(fā)的凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料不但具有良好的路用性能，而且擁有較好的環(huán)保性，因此凈味廢輪胎橡膠改性瀝青混合料具有較好的應(yīng)用前景。