楊正軍

（中建路橋集團(tuán)有限公司，河北　石家莊　050011）

橡塑合金改性瀝青混合料路用性能應(yīng)用研究

楊正軍

（中建路橋集團(tuán)有限公司，河北石家莊050011）

為提高瀝青砼路面的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、耐久性、抗車(chē)轍、抗水損害等性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢棄材料的資源化利用，提高廢舊材料應(yīng)用的技術(shù)附加值和經(jīng)濟(jì)附加值，文中通過(guò)研究橡塑合金（TPE）改性瀝青砼的路用性能，開(kāi)發(fā)適合中國(guó)國(guó)情的高性能廢舊橡塑瀝青改性技術(shù)和工程應(yīng)用技術(shù)，為消耗大量的廢舊輪胎和廢舊塑料制品、保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供技術(shù)指導(dǎo)。

公路；橡塑合金（TPE）；改性瀝青；路用性能

由于人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活產(chǎn)生的橡膠和塑料制品等廢棄物不能及時(shí)處理或有效處理，已給自然環(huán)境造成了極大影響。為提高橡膠和塑料廢舊材料的應(yīng)用技術(shù)附加值和經(jīng)濟(jì)附加值，河北省邢汾（邢臺(tái)—汾陽(yáng)）高速公路建設(shè)單位聯(lián)合科研部門(mén)開(kāi)展橡塑合金（TPE）改性瀝青混合料路用性能應(yīng)用研究，為實(shí)現(xiàn)塑料和橡膠廢棄材料的資源化利用開(kāi)辟新的技術(shù)途徑，同時(shí)開(kāi)發(fā)適合中國(guó)國(guó)情的橡塑合金材料瀝青改性技術(shù)和工程應(yīng)用技術(shù)。

1　橡塑合金改性瀝青混合料試驗(yàn)方案

為確保瀝青砼路面在車(chē)輛荷載作用下能長(zhǎng)期保持良好的使用狀態(tài)，瀝青砼材料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、耐久性及抗水損害性能等必須滿(mǎn)足要求。因此，需全面研究和改進(jìn)橡塑合金改性瀝青混合料的路用性能，進(jìn)行瀝青混合料各性能指標(biāo)評(píng)價(jià)。該文采用AC-13C型瀝青砼進(jìn)行TPE改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，并與SBS類(lèi)I-D型改性瀝青和70#基質(zhì)瀝青混合料進(jìn)行性能指標(biāo)對(duì)比。

1.1礦料技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

試驗(yàn)所用石料為10～15、5～10、3～5 mm玄武巖、0～3 mm石灰?guī)r和礦粉，其技術(shù)性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1～3，均滿(mǎn)足要求。

1.2瀝青技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)前期研究結(jié)果，按照一定的比例制備TPE改性瀝青，應(yīng)注意的是在加入TPE改性劑時(shí)要采取多次少量的方式。制備方法：將70#基質(zhì)瀝青加熱溫度控制在165℃，按比例分多次摻加TPE改性劑，加入時(shí)間控制在5 min左右，剪切時(shí)間1.5 h（轉(zhuǎn)速4 000 r/min），然后加入穩(wěn)定劑，再剪切30 min即可。在TPE改性瀝青加工過(guò)程中，溫度控制在160～170℃。

表1　粗集料的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

表2　細(xì)集料的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

表3　礦粉的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

TPE改性瀝青、SBS改性瀝青和70#基質(zhì)瀝青的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4，均滿(mǎn)足要求。

1.3瀝青混合料的制備

采用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行瀝青混合料設(shè)計(jì)，根據(jù)TPE改性瀝青的性能，配合比設(shè)計(jì)溫度控制為：石料溫度190℃，拌和溫度180℃，擊實(shí)溫度160℃。SBS改性瀝青和70#基質(zhì)瀝青按照規(guī)范要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

表4　3種瀝青的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

2　瀝青混合料常規(guī)性能試驗(yàn)

對(duì)采用TPE改性瀝青、SBS改性瀝青和70#基質(zhì)瀝青制備的瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能、抗水損害性能和低溫抗裂性能進(jìn)行分析比較。

2.1馬歇爾試驗(yàn)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5和圖1。

從表5和圖1可以看出：不同類(lèi)型瀝青的馬歇爾穩(wěn)定度均滿(mǎn)足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。改性瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度明顯高于基質(zhì)瀝青混合料，2種改性瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度基本接近。

表5　3種瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

圖1　3種瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度

2.2車(chē)轍試驗(yàn)

瀝青混合料屬于柔性材料，在高溫狀態(tài)下表現(xiàn)為彈粘性體，勁度較小，在車(chē)輛荷載重復(fù)作用下，可能造成車(chē)轍、推移等變形，從而使瀝青路面產(chǎn)生損壞，影響道路的使用性能。為使配合比試驗(yàn)結(jié)果更符合實(shí)際路面的使用功能要求，除將馬歇爾穩(wěn)定度作為反映路面高溫性能的指標(biāo)外，還將動(dòng)穩(wěn)定度作為瀝青混合料性能的一項(xiàng)重要經(jīng)驗(yàn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)，測(cè)試基質(zhì)瀝青、TPE改性瀝青、SBS改性瀝青混合料在60℃條件下的動(dòng)穩(wěn)定度，結(jié)果見(jiàn)表6和圖2。

表6　3種瀝青混合料的車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

圖2　3種瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度

從表6和圖2來(lái)看，在其他條件相同的條件下，使用TPE改性劑的改性瀝青的動(dòng)穩(wěn)定度比規(guī)范中的最不利條件要求高2.5倍；與普通SBS改性瀝青相比，TPE改性瀝青混合料提高1.7倍。

2.3水損壞與穩(wěn)定性試驗(yàn)

瀝青砼路面隨著瀝青的老化，加上水與車(chē)輛荷載的同時(shí)反復(fù)作用，慢慢會(huì)引起瀝青與礦料界面的粘附性降低，使兩者之間產(chǎn)生剝離，造成掉粒、松散乃至形成坑槽等路面結(jié)構(gòu)破壞，尤其是雨水豐富地區(qū)瀝青路面更容易產(chǎn)生早期水破壞。通過(guò)浸水馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂試驗(yàn)殘留強(qiáng)度比評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗水損壞性能，試驗(yàn)中每組試樣采用6個(gè)試件，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7和圖3。

表7　3種瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果％

圖3　3種瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比

由表7和圖3可以看出：TPE改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比均高于基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青，說(shuō)明TPE改性瀝青混合料的抗水損壞性能好于基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青。

2.4低溫彎曲試驗(yàn)

瀝青混合料的低溫抗裂性能采用低溫彎曲試驗(yàn)的破壞應(yīng)變進(jìn)行評(píng)價(jià)，破壞應(yīng)變大，說(shuō)明低溫條件下破壞時(shí)抗變形能力強(qiáng)，低溫抗裂性好；反之，低溫抗裂性差。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8和圖4。

表8　3種瀝青混合料的低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

從表8和圖4可以看出：TPE改性瀝青的破壞應(yīng)變最大，其低溫抗裂性最好。

3　結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)TPE改性瀝青混合料的路用性能進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析TPE改性瀝青混合料的路用性能。結(jié)果表明：TPE改性瀝青混合料的車(chē)轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度較高，說(shuō)明其具有突出的抗車(chē)轍性能；從殘留穩(wěn)定度和凍融循環(huán)后的劈裂強(qiáng)度比指標(biāo)來(lái)看，TPE改性瀝青混合料的抗水損壞性能好于基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青；TPE改性瀝青的破壞應(yīng)變明顯高于SBS改性瀝青和基質(zhì)瀝青，其低溫性能具有優(yōu)勢(shì)。TPE改性瀝青混合料的路用性能達(dá)到現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在上述性能指標(biāo)方面均具有顯著優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于實(shí)際工程。

邢汾高速公路邢臺(tái)至冀晉界段應(yīng)用TPE改性瀝青混合料鋪筑10 km試驗(yàn)路，經(jīng)檢測(cè)，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范的要求。

圖4　3種瀝青混合料的破壞應(yīng)變

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U416.217

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1671-2668（2016）01-0108-03

2015-07-10