高速公路橡膠瀝青混合料技術(shù)研究及應(yīng)用

石帥

（鎮(zhèn)江市交通工程建設(shè)管理處，江蘇 鎮(zhèn)江212000）

1 引言

橡膠瀝青是減少?gòu)U舊輪胎“黑色”環(huán)境污染的有效辦法，將由廢舊輪胎制備的橡膠粉加入瀝青中，可以形成一種以橡膠粉為改性劑的改性瀝青，其具備良好的高溫彈性恢復(fù)能力及低溫抗開裂能力，降低路面溫度敏感性，在公路建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注，較普通瀝青路面而言，具備優(yōu)異抗裂性能、耐久性能及降噪效果[1]。

2 橡膠瀝青生產(chǎn)

橡膠瀝青路面的優(yōu)異性能取決于瀝青的質(zhì)量，橡膠粉與基質(zhì)瀝青高溫共混時(shí)相互作用十分復(fù)雜，本項(xiàng)目在生產(chǎn)前進(jìn)行一系列比對(duì)試驗(yàn)，形成最優(yōu)配方和生產(chǎn)工藝并進(jìn)行試生產(chǎn)，獲得優(yōu)質(zhì)橡膠瀝青，性能指標(biāo)如表1 所示。

1）進(jìn)4.5t 基質(zhì)瀝青至2 號(hào)反應(yīng)釜，溫度185℃，均勻加入135kg SBS 改性劑后，將瀝青通過膠體磨導(dǎo)入3 號(hào)反應(yīng)釜；

表1 橡膠瀝青性能

2）將瀝青通過換熱器加熱到210℃，補(bǔ)1t 至3 號(hào)反應(yīng)釜，開啟攪拌和自循環(huán)（過膠體磨），溫度控制在195～200℃，添加750kg 橡膠粉（30 目）；

3）觀察溶解情況，補(bǔ)2t 熱瀝青（205～210℃）至反應(yīng)釜，加入750kg 橡膠粉，溫度控制在195～200℃；

4）觀察溶解情況，補(bǔ)足剩余瀝青1.5t，投入剩余橡膠粉750kg，溫度控制在195～200℃；

5）持續(xù)攪拌、自循環(huán)30min，緩慢添加穩(wěn)定劑27kg（比例0.3%），繼續(xù)攪拌時(shí)間不低于9h[2]。

3 SMA-13 橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

3.1 集料

本項(xiàng)目粗集料采用優(yōu)質(zhì)玄武巖，并嚴(yán)格控制細(xì)集料0.075mm 通過率不大于12.5%，各礦料篩分結(jié)果均符合技術(shù)要求。

3.2 混合料級(jí)配

依據(jù)本項(xiàng)目施工指導(dǎo)意見的設(shè)計(jì)要求，混合料級(jí)配范圍如表2 所示。

表2 SMA-13 混合料級(jí)配范圍

3.3 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)原則，在混合料指標(biāo)滿足技術(shù)要求基礎(chǔ)上確定級(jí)配后，采用3 種油石比，進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，得出最優(yōu)目標(biāo)配合比為1#∶2#∶細(xì)集料∶礦粉=42%∶33%∶17%∶8%，油石比為6.4%，孔隙率為4.1%。

3.4 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

依據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)及熱料倉(cāng)篩分結(jié)果，進(jìn)行生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，礦料合成級(jí)配為4#倉(cāng)∶3#倉(cāng)∶2#倉(cāng)∶1#倉(cāng)∶礦粉=38.0%∶35.5%∶0.0%∶17.5%∶9.0%，并按目標(biāo)配合比確定的最佳油石比，進(jìn)行最佳油石比、最佳油石比±0.3%條件下馬歇爾試驗(yàn)，得出油石比與孔隙率關(guān)系，如圖1 所示。

圖1 油石比-空隙率關(guān)系

設(shè)計(jì)空隙率應(yīng)控制在3%～4.5%，根據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果，結(jié)合以往研究成果及施工經(jīng)驗(yàn)，設(shè)目標(biāo)空隙率為3.75%，對(duì)應(yīng)油石比6.6%，選定最佳油石比為6.6%，各指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，如表3 所示。

表3 最佳油石比馬歇爾試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

4 橡膠瀝青混合料性能測(cè)試

4.1 抗水損害試驗(yàn)

為檢驗(yàn)瀝青混合料抗水損害性能，進(jìn)行浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗(yàn)，均滿足技術(shù)要求，如表4、表5 所示。

表4 浸水馬歇爾試驗(yàn)

表5 凍融劈裂試驗(yàn)

4.2 動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)

在（60±1）℃，（0.7±0.05）MPa 條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)，檢驗(yàn)混合料高溫穩(wěn)定性，3 次平行試驗(yàn)結(jié)果分別為11 455 次/mm、9 545 次/mm 和11 667 次/mm，平均值10 545 次/mm，遠(yuǎn)大于3 000 次/mm 的技術(shù)要求。

4.3 低溫抗裂性檢驗(yàn)

在溫度為-10℃，速率為50mm/min 的條件下進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，檢驗(yàn)混合料低溫性能，破壞應(yīng)變?yōu)? 685.2με，符合≥2 500με 技術(shù)要求。

5 橡膠瀝青路面性能

為檢驗(yàn)橡膠瀝青路面的路用性能，分別在交工3 個(gè)月、交工6 個(gè)月、交工1 年、交工2 年時(shí)，針對(duì)路面相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，結(jié)果如表6 所示，表明在通車2 年內(nèi)，橡膠瀝青路面處于穩(wěn)定狀態(tài)。

表6 2 年路面性能跟蹤檢測(cè)

6 結(jié)論

經(jīng)瀝青質(zhì)量控制及配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得性能優(yōu)異的橡膠瀝青混合料，并成功在鎮(zhèn)丹高速公路應(yīng)用，總結(jié)出以下結(jié)論：

1）橡膠瀝青生產(chǎn)嚴(yán)格控制高溫時(shí)間，防止高溫對(duì)瀝青的老化影響，使橡膠粉在瀝青中充分溶脹，保證瀝青質(zhì)量；

2）橡膠瀝青生產(chǎn)中摻加1.5%SBS 改性劑及0.3%穩(wěn)定劑，提高產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性；

3）選定目標(biāo)空隙率為3.75%，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，并獲得優(yōu)異抗水損害、抗車轍及抗裂性能，其中動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到10 545 次/mm；

4）橡膠瀝青中橡膠粉摻加比例為25%，消耗大量廢舊輪胎，可作為新型環(huán)保材料推廣使用。

5）橡膠瀝青通車路面2 年內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，在起到環(huán)保作用的同時(shí)，提高了路面使用質(zhì)量。