鄧吉升
(重慶交通大學(xué),重慶 400074)
橡膠改性瀝青混合料的試驗(yàn)研究
鄧吉升
(重慶交通大學(xué),重慶 400074)
基于A(yíng)C-20型混合料級(jí)配類(lèi)型,將一定量的橡膠粉摻入其中以提高其性能并進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)研究,參照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行了車(chē)轍試驗(yàn)、小梁低溫彎曲試驗(yàn)、浸水劈裂試驗(yàn)及肯塔堡飛散試驗(yàn)。
橡膠;瀝青混合料;路用性能;室內(nèi)試驗(yàn)
1.1 試驗(yàn)材料
(1)瀝青:試驗(yàn)所用瀝青選用重交AH-70,參照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行了試驗(yàn)檢測(cè),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 瀝青性能檢測(cè)結(jié)果
(2)集料:選擇玄武巖作為試驗(yàn)用粗細(xì)集料,礦粉選用石灰?guī)r粉末,相關(guān)性能均滿(mǎn)足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),粗集料的相關(guān)物理指標(biāo)見(jiàn)表2。
表2 集料的物理性質(zhì)指標(biāo)
(3)橡膠:選用路40-2型舊輪胎橡膠粉末,其粒徑均小于0.42 mm,相關(guān)化學(xué)成分組成如表3所示。
表3 橡膠粉的化學(xué)成分
1.2 級(jí)配設(shè)計(jì)
選擇AC-20型級(jí)配類(lèi)型,設(shè)計(jì)級(jí)配組成見(jiàn)表4,最佳油石比通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)確定,參照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),得到普通瀝青混合的最佳油石比為4.8%,由于橡膠的摻入會(huì)使混合料的孔隙率增大,因此,取橡膠改性瀝青混合料的最佳油石比為5.0%。
表4 瀝青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)(AC-20)
1.3 試驗(yàn)方法
取橡膠粉的摻入量分別為0%、1%、2%、3%,按設(shè)計(jì)混合料級(jí)配與最佳油石比5.0%制備試件,參照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)、小梁低溫彎曲試驗(yàn)、浸水劈裂試驗(yàn)及肯塔堡飛散試驗(yàn)。
2.1 橡膠粉對(duì)高溫穩(wěn)定性的影響
車(chē)轍試驗(yàn)的溫度設(shè)定60 ℃,試件應(yīng)進(jìn)行恒溫養(yǎng)生6 h方可試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)以0.7 MPa的輪壓反復(fù)碾壓行走23±1 cm的距離,行走速度設(shè)定為42±1次/min。試驗(yàn)結(jié)果圖1所示。
圖1 車(chē)轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度
由圖1所示結(jié)果可知,當(dāng)橡膠粉的摻入量分別為0%、1%、2%、3%時(shí),橡膠改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度分別為2 843、3 476、4 898、4 685次·mm-1,摻入橡膠粉后,其動(dòng)穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足規(guī)范要求,即瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度應(yīng)大于等于2 800次·mm-1。
2.2 橡膠粉對(duì)低溫抗裂性的影響
小梁低溫彎曲試驗(yàn)采用WDW-1020型試驗(yàn)機(jī),試驗(yàn)溫度為-10 ℃,機(jī)器的加載速率為50 mm/min。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。
圖2 小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果
由圖2可知,當(dāng)橡膠粉的摻入量分別0%、1%、2%、3%時(shí),橡膠改性瀝青混合料的低溫破壞彎曲應(yīng)變分別為2 027、2 372、2 595、2 761uε。規(guī)范上要求改性瀝青混合料破壞應(yīng)變應(yīng)≥2 500 uε,因此在破壞應(yīng)變滿(mǎn)足規(guī)范要求時(shí)的橡膠粉摻入量為2%、3%。
2.3 橡膠粉對(duì)水穩(wěn)定性的影響
制備馬歇爾試件進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn),試件應(yīng)分兩組分別進(jìn)行養(yǎng)護(hù),一組室溫養(yǎng)護(hù);另一組浸水15 min后轉(zhuǎn)入-18 ℃冰箱里養(yǎng)護(hù)16 h,再以60 ℃水浴養(yǎng)護(hù)25 h。兩組試件在試驗(yàn)前均對(duì)其進(jìn)行浸水養(yǎng)護(hù)2 h,水溫控制為25 ℃。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。
表5 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果
改性瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比在規(guī)范上要求是不小于80%,由表5可知,摻入橡膠粉后的瀝青混合料,其凍融強(qiáng)度比增長(zhǎng)幅度較大且均滿(mǎn)足規(guī)范要求。最大凍融劈裂強(qiáng)度比發(fā)生在橡膠粉摻入量為2%時(shí),達(dá)到了93.2%。
2.4 橡膠粉對(duì)松散性的影響
橡膠改性瀝青的抗松散性能是評(píng)價(jià)其耐久性與抗剝落能力的重要指標(biāo)??纤わw散試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備為洛杉磯磨耗試驗(yàn)機(jī),稱(chēng)取試件質(zhì)量后將其置于機(jī)器內(nèi),機(jī)器的旋轉(zhuǎn)次數(shù)設(shè)定為300次,待機(jī)器停轉(zhuǎn)后取出試件并再次稱(chēng)取質(zhì)量,計(jì)算質(zhì)量損失率。試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。
表6 肯塔堡飛散試驗(yàn)結(jié)果
由表6可知,橡膠粉摻入量從1%增大到3%的過(guò)程中,瀝青混合料質(zhì)量損失率有較好的降低。其中當(dāng)橡膠摻入量為3%時(shí),其質(zhì)量損失率僅為2.7%。各摻入量下橡膠改性瀝青混合料的質(zhì)量損失率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足規(guī)范要求不大于15%的標(biāo)準(zhǔn)。因此,橡膠改性瀝青混合料在合理的級(jí)配與拌和工藝下具有良好的抗松散性能。
(1)在瀝青混合料中添人一定量膠粉可以提高其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性及抗松散性,具有較好效果。
(2)橡膠粉的摻入量為2%時(shí),橡膠改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到最大值,當(dāng)橡膠粉摻入量大于2%時(shí),動(dòng)穩(wěn)定度隨之降低。
(3)橡膠粉的摻入量為2%~3%時(shí),橡膠改性瀝青混合料的各項(xiàng)性能均能較好滿(mǎn)足規(guī)范要求,工程應(yīng)用中,建議取橡膠粉的摻入量為2%~3%。
(4)對(duì)于橡膠改性瀝青混合料在工程中的長(zhǎng)期路用性能應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)地監(jiān)測(cè)。
[1] 徐幸.膠粉改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性研究[D].武漢:武漢工程大學(xué),2009.
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2017-03-23
鄧吉升(1992-),研究方向:路基與路面工程。
U412
:C
:1008-3383(2017)07-0014-02