王 亮

北京市政路橋管理養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司

1 橡膠瀝青混合料配比設(shè)計(jì)流程分析

1.1 廢舊輪胎膠粉的選擇分析

橡膠瀝青混合料施工形式主要有干拌法以及濕拌法，但是無論采用何種施工形式，橡膠粉均應(yīng)該選擇常溫研磨制備，具有較高天然橡膠含量的膠粉。為了提高橡膠瀝青制備質(zhì)量，廢舊輪胎膠粉的細(xì)度應(yīng)該控制在30～60 目以內(nèi)，也可以使用級(jí)配膠粉。

1.2 橡膠瀝青的制備分析

為了避免橡膠瀝青中橡膠粉的離析，所以橡膠瀝青通常是在使用的時(shí)候現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)。橡膠粉的加入量對(duì)橡膠瀝青的路用性能產(chǎn)生較大影響，同時(shí)也要考慮到施工的條件和成本的問題，一般情況下，混合原料中橡膠粉的含量越高，則路用性能越好，但是也會(huì)產(chǎn)生其他的問題，比如黏度也會(huì)根據(jù)橡膠粉含量增大而增加，這樣就會(huì)對(duì)施工帶來麻煩。一般情況下，濕拌工藝橡膠粉的摻量為瀝青用量的15%～30%。干拌工藝橡膠粉的摻量一般為瀝青混合料質(zhì)量的l%～3%。

2 橡膠瀝青混凝土各材料性能

2.1 瀝青

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）以及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的試驗(yàn)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)使用的基質(zhì)瀝青進(jìn)行性能測(cè)試，從而對(duì)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1和表2所示。

表1 基質(zhì)瀝青性能試驗(yàn)

-1.5-1.8針入度指數(shù)-℃～1.0≥46～1.0軟化點(diǎn)≥44≥43≥100≥40 15℃cm ＞110延度47.6 cm ≥20 10℃≥100-15.9蠟含量≤4.5%℃%≤3.0≤2.3 1.65≥245閃點(diǎn)（COC）≥15≥260≥230 272≥99 99.6溶解度（三氯乙烯）g/cm3密度（15℃）實(shí)測(cè)記錄-0.66 1.017

表2 瀝青旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化試驗(yàn)RTFOT

2.2 橡膠粉

對(duì)瀝青的改性實(shí)驗(yàn)所用的橡膠粉進(jìn)行分析處理，相應(yīng)的物理指標(biāo)和化學(xué)指標(biāo)如表3所示。

表3 橡膠粉物理化學(xué)指標(biāo)

2.3 活化助劑

為了實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，本文采用一些聚合物當(dāng)作活化助劑，這些聚合物都是白色顆粒狀，且都帶有活躍的雙鍵結(jié)構(gòu)。反應(yīng)機(jī)理：在瀝青和橡膠粉中都帶有大量的硫元素，硫會(huì)破壞聚合物中的雙鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)而鏈接在上面，最后隨著鏈增長(zhǎng)變成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，大量的環(huán)狀聚合物鏈接在一起進(jìn)而變成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通過這種鏈增長(zhǎng)的化學(xué)反應(yīng)，瀝青和橡膠粉有機(jī)地結(jié)合在一起，這種不是簡(jiǎn)單的物理混合，是通過化學(xué)反應(yīng)生成了穩(wěn)定的有機(jī)大分子。

3 橡膠瀝青混合料GTM法配合比設(shè)計(jì)

3.1 原材料物理力學(xué)性能

通過上述的活化助劑，我們得到了穩(wěn)定的橡膠瀝青混合材料，接下來要對(duì)這種混合原料相關(guān)的性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試分析。

橡膠瀝青復(fù)合材料的抗水性能也是一個(gè)重要的指標(biāo)，為了改善材料在水中的穩(wěn)定性，我們對(duì)瀝青中混凝土材料的性質(zhì)進(jìn)行探究，當(dāng)集料的標(biāo)準(zhǔn)為＞4.75mm 時(shí)，混凝土的材料選擇玄武巖，當(dāng)集料的標(biāo)準(zhǔn)為＜4.75mm時(shí)，就選擇石灰?guī)r。

3.2 級(jí)配比選方案

在實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)粗集料級(jí)配和連續(xù)級(jí)配的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。在實(shí)驗(yàn)中，選擇了幾種粒徑不同的混合原料，發(fā)現(xiàn)粒徑不同的原料均符合間斷級(jí)配。另外，根據(jù)道路的力學(xué)屬性和綜合性能來測(cè)試混合原料中瀝青的配比。4.75mm 的顆粒尺寸是一個(gè)臨界值，間斷級(jí)配混合原料只能承受住大于4.75mm 的顆粒，如果小于4.75mm，則需要改變配級(jí)原料。0.075mm直徑的粗集料，過篩率假設(shè)為5%，那么4.75mm直徑的集料，其過篩率有下列三種不同的情形，第一種為25%，第二種為30%，第三種為35%。

3.3 配合比擬定

改性后的橡膠瀝青混合原料的體積參數(shù)在業(yè)界有很多種說法，沒有定論。如果GTM在進(jìn)行集料選擇和最優(yōu)瀝青量確定時(shí)，僅僅把GSI和GSF這兩種參數(shù)作為影響因素，而對(duì)于顆粒間的空隙和飽和度都不去計(jì)算在內(nèi)，這樣就能更好地確定體積參數(shù)。

3.4 橡膠瀝青混合料路用性能分析

3.4.1 高溫穩(wěn)定性

橡膠瀝青的高溫穩(wěn)定性是一個(gè)非常重要的參數(shù)指標(biāo)，主要是根據(jù)車轍實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行判定。這種方法操作起來非常簡(jiǎn)便，同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果也可以直觀地反映瀝青混合料的路面鋪筑后的車轍情況。車轍試驗(yàn)的溫度為60℃，車輪胎的壓力為0.7MPa，然后以每分鐘42次的頻率將車輪來回碾壓。判斷抗車轍的性能好壞的參數(shù)是動(dòng)穩(wěn)定度，當(dāng)動(dòng)穩(wěn)定度越大，說明混合材料的抗轍性越差，越小則越強(qiáng)。

3.4.2 低溫抗裂性

對(duì)于混合原料的耐低溫性能檢測(cè)，要根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F 40—2004）中的低溫小梁彎曲試驗(yàn)來評(píng)價(jià)。試驗(yàn)的溫度設(shè)定為10℃，通過分析實(shí)驗(yàn)中的破壞應(yīng)變值的大小就能分析出混合原料的抗低溫性能。橡膠瀝青混合料低溫評(píng)價(jià)指標(biāo)要求比常規(guī)瀝青混合料有了較大的提高，造成這種現(xiàn)象的原因是橡膠中含有較多的聚合物，除此之外，還含有一些炭黑和抗氧化的物質(zhì)，所以橡膠瀝青才會(huì)有如此優(yōu)異的性能。

3.4.3 水穩(wěn)定性

橡膠瀝青的水穩(wěn)定性是一個(gè)重要指標(biāo)，主要是通過凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)來檢測(cè)，根據(jù)TSR的大小來判斷橡膠瀝青的水穩(wěn)性，TSR越大，說明橡膠瀝青的水穩(wěn)定性越優(yōu)異。

3.4.4 疲勞性

目前對(duì)于橡膠瀝青材料的疲勞性的測(cè)試方法比較單一，還是以四點(diǎn)彎曲小梁測(cè)試這種方法為主，通過這種方法來檢測(cè)和驗(yàn)證混合瀝青的疲勞性能。通過多次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)顯示，橡膠瀝青的疲勞性能非常的優(yōu)秀，相比單純的瀝青來說得到很大的改進(jìn)，使得公路的使用壽命更長(zhǎng)。

3.4.5 抗滑性

同樣的，橡膠瀝青的抗滑性能也是一個(gè)重要的參數(shù)，是根據(jù)表面構(gòu)造深度試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果來判定抗滑性能，主要是在車轍試件或者是在鋪好的路面上進(jìn)行測(cè)試的，通過手工鋪砂這種方式來檢測(cè)其抗滑性能。通過一系列的工程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，橡膠瀝青的抗滑性能得到很大的提高，主要是因?yàn)橄鹉z瀝青這種材料本身的孔道較多，孔隙率高。

4 結(jié)論

通過以上對(duì)改性橡膠瀝青混合料的性能測(cè)試和數(shù)據(jù)分析，我們得出以下結(jié)論。

（1）橡膠瀝青在高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、疲勞性和抗滑性等方面都具有優(yōu)異的性能，為以后道路材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用開辟了一個(gè)新的思路。

（2）利用GTM 方法不同的級(jí)配方式制作出的橡膠瀝青在高溫穩(wěn)定性和抗?jié)B透性方面有很大的不同，連續(xù)級(jí)配這種方式制作的橡膠瀝青性能更優(yōu)。

（3）根據(jù)路用數(shù)據(jù)顯示，連續(xù)級(jí)配的方式下制作的橡膠瀝青性能更為突出。但是，要注意顆粒尺寸是否接近個(gè)臨界值4.75 mm，間斷級(jí)配混合原料只能承受住大于4.75mm的顆粒，如果小于4.75mm，則需要改變配級(jí)原料。