龔 嘯，趙昌清，龍曙東

(湖南省婁新高速公路建設(shè)開(kāi)發(fā)有限公司，湖南婁底 417000)

1 橡膠瀝青的應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)ASTM的定義，橡膠瀝青是“瀝青、回收輪胎橡膠和某些添加劑混合而成的膠合料，橡膠成分最少占到總量的15%，并且與熱瀝青充分反應(yīng)，橡膠顆粒產(chǎn)生融脹。從而達(dá)到提高瀝青的高溫穩(wěn)定性和低溫柔性，增加瀝青與礦料的粘附性、提高瀝青混合料路面防滑性和耐磨性的作用。

從上個(gè)世紀(jì)20年代發(fā)展至今，橡膠瀝青使用廢輪胎膠粉改性瀝青及瀝青混合料技術(shù)分為兩大類(lèi):即“干法”和“濕法”?！案煞ā?dry process)是在瀝青混合料生產(chǎn)時(shí)，直接將膠粉投入到瀝青混合料拌合鍋中，制成膠粉改性瀝青混合料;“濕法”(wet process)是將膠粉在較高的溫度下加入到熱瀝青中，通過(guò)快速攪拌等工藝和助劑材料，制備為成品的膠粉改性瀝青，然后與礦物混合制得混合料。研究表明，干法中膠粉主要起到填充作用，與瀝青相互作用不充分，改性效果較差;相對(duì)而言，濕法所制得的膠粉改性瀝青性能更好。

婁新高速公里起點(diǎn)至茶園互通段(k0+900～k9+400)為利用原潭邵高速公路婁底連接線路段，原路面為水泥混凝土路面。平面、縱斷面及橫斷面設(shè)計(jì)均較老路進(jìn)行了不同程度的調(diào)整，存在路基拼接(高填方)、舊水泥混凝土路面改造為瀝青路面等技術(shù)問(wèn)題，對(duì)后期路面使用性能是一種不利因素?；诖?，本項(xiàng)目在該路段路面中、上面層采用了新型橡膠瀝青混凝土，同時(shí)在基層頂面設(shè)置一層橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。

新型橡膠瀝青是沿著改性瀝青的思路來(lái)考慮的，將橡膠屑能像類(lèi)似SBR、SBS的橡膠類(lèi)改性劑那樣完全融溶在基質(zhì)瀝青中，以便更好地吸收橡膠屑中的高分子聚合物來(lái)改善瀝青性能。因此在該路段采用橡膠瀝青混凝土和橡膠瀝青應(yīng)力吸收層以達(dá)到一定程度能夠提高路面抗裂性能的目的。

2 新型橡膠瀝青室內(nèi)試驗(yàn)情況

通過(guò)對(duì)新型橡膠瀝青室內(nèi)一系列試驗(yàn)分析，研究了新型橡膠瀝青的貯存穩(wěn)定性、配合比設(shè)計(jì)及各項(xiàng)路用性能。

2.1 新型橡膠改性瀝青貯存穩(wěn)定性

中面層橡膠瀝青的基質(zhì)瀝青采用國(guó)產(chǎn)高富道路石油瀝青，上面層橡膠瀝青的基質(zhì)瀝青采用進(jìn)口韓國(guó)SK瀝青，兩種基質(zhì)瀝青經(jīng)改性后的橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1及表2，為考察橡膠瀝青長(zhǎng)期貯存穩(wěn)定性，對(duì)橡膠瀝青進(jìn)行高溫加熱貯存1～7 d后各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)。

橡膠粉屬高分子聚合物，與瀝青的分子結(jié)構(gòu)形態(tài)、鏈的長(zhǎng)短和極性等較為相似，所以?xún)烧哂泻芎玫南嗳菪裕瑑烧呖稍跒r青中形成一種共軛結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)和改進(jìn)瀝青的結(jié)構(gòu)力學(xué)。相溶后，膠粉固體顆粒呈交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，耐熱性和熱穩(wěn)定性較好，表現(xiàn)為針入度降低，軟化點(diǎn)升高。

表1 中面層橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)值(國(guó)產(chǎn)高富基質(zhì)瀝青)

表2 上面層橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)值(進(jìn)口SK基質(zhì)瀝青)

由表1及表2可以看出，兩種橡膠瀝青經(jīng)過(guò)高溫貯存7 d后，大部分指標(biāo)仍然滿足技術(shù)指標(biāo)要求，中面層橡膠瀝青貯存4 d后針入度略低于要求值，上面層橡膠瀝青貯存6 d后針入度略低于要求值，其他指標(biāo)均能滿足要求。因此建議對(duì)于工廠化集中生產(chǎn)的橡膠瀝青，貯存時(shí)間不宜超過(guò)5 d。

2.2 新型橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目結(jié)合美國(guó)Arizona Test Method 815及前期關(guān)于間斷級(jí)配橡膠瀝青混凝土(AR-AC13)的研究成果及施工經(jīng)驗(yàn)，并在吸收SMA間斷型級(jí)配思想的基礎(chǔ)上，針對(duì)橡膠瀝青特性，提出了應(yīng)采用骨架嵌擠間斷型密實(shí)級(jí)配。

與傳統(tǒng)橡膠瀝青混合料必須采用間斷級(jí)配不同的是，新型橡膠瀝青混合料ARAC—13及ARAC—20可采用連續(xù)式密級(jí)配，本項(xiàng)目采用連續(xù)式密級(jí)配，礦料級(jí)配范圍見(jiàn)表3，級(jí)配范圍曲線見(jiàn)圖1。

表3 新型橡膠瀝青混合料工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍

因?yàn)橄鹉z瀝青中含有15%以上的橡膠粉，其中膠粉細(xì)度從20目到80目不等，相對(duì)于常規(guī)的改性劑(如SBS、SBR等)，橡膠粉顆粒較大，從而在宏觀上會(huì)影響瀝青混合料中礦料的嵌擠狀態(tài)。

為適應(yīng)橡膠瀝青的這一特性，本項(xiàng)目混合料設(shè)計(jì)時(shí)采用間斷級(jí)配形式，同時(shí)增大橡膠瀝青用量(7% ～10%)，減少細(xì)集料或礦粉的用量，增大礦料間隙率VMA，為橡膠瀝青提供更大的填充空間，避免膠粉顆粒對(duì)集料嵌擠形成干涉作用。

2.3 室內(nèi)性能試驗(yàn)驗(yàn)證情況

通過(guò)室內(nèi)浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、車(chē)轍試驗(yàn)以及低溫小梁彎曲試驗(yàn)對(duì)上面層ARAC—13和中面層ARAC—20橡膠瀝青混合料水穩(wěn)定性能、高溫穩(wěn)定性能以及低溫抗裂性能進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)與SBS改性瀝青混合料AC—20S各項(xiàng)性能進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4～表7。

直觀起見(jiàn)，將以上數(shù)據(jù)繪制成柱狀圖，見(jiàn)圖2～圖5。

圖1 新型橡膠瀝青混合料工程設(shè)計(jì)級(jí)配曲線

表4 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表5 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

表6 車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

表7 －10℃小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

圖2 三種混合料殘留穩(wěn)定度柱狀圖

圖3 三種混合料凍融劈裂比柱狀圖

圖4 三種混合料動(dòng)穩(wěn)定度柱狀圖

圖5 三種混合料極限破壞應(yīng)變柱狀圖

由以上圖表可以直觀看出，橡膠瀝青混合料各項(xiàng)性能均能滿足相關(guān)施工指導(dǎo)意見(jiàn)要求，與SBS改性瀝青混合料 AC—20S相比，ARAC—13和ARAC—20的水穩(wěn)定性略低，但動(dòng)穩(wěn)定度和極限破壞應(yīng)變均較大。說(shuō)明橡膠瀝青混合料具有比SBS改性瀝青混合料更優(yōu)的高溫抗車(chē)轍性能和低溫抗裂性能。

3 結(jié)語(yǔ)

本文在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外膠粉改性瀝青研究成果和技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，研究更加科學(xué)的橡膠瀝青制備方法、路用性能特點(diǎn)等方面內(nèi)容，使得膠粉改性瀝青性能更穩(wěn)定，更易施工，從而進(jìn)一步推廣應(yīng)用膠粉改性瀝青，提高膠粉改性瀝青路面的使用性能和耐久性，延長(zhǎng)其使用壽命。

另外，膠粉改性瀝青路面具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具有獨(dú)特的環(huán)境效益和社會(huì)效益，主要表現(xiàn)在大量消耗廢舊輪胎，緩解“黑色污染”的壓力，實(shí)現(xiàn)了能源綜合利用，降低了路面行車(chē)噪及增強(qiáng)行駛安全性等方面。廢舊輪胎的綜合利用以及環(huán)保型低噪聲路面將是未來(lái)環(huán)境領(lǐng)域交通領(lǐng)域發(fā)展的重要方向之一。

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