閔 捷

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

近年來，由于汽車數(shù)量的增加，大量的廢舊橡膠輪胎隨之產(chǎn)生，在對其處理和再利用方面，國內(nèi)外眾多學(xué)者作了許多有益的嘗試[1-2]。研究將一定比例的橡膠粉和SBS 摻加到基質(zhì)瀝青中制備WRAC-13 濕拌法橡膠改性瀝青混合料。由于影響瀝青路面破損的因素很多，其中瀝青混合料油石比和空隙率對瀝青路面性能影響很大，而在壓實力和礦料級配相同的前提下，空隙率大小很大程度上取決于油石比[3]。因此，如何綜合考慮瀝青混合料的路用性能，合理確定最佳油石比，對于減輕瀝青路面損壞，延長公路使用壽命具有重要意義。

1 油石比配比試驗

1.1 原材料

采用的礦料包括2 種粗集料、1 種細集料，橡膠改性瀝青由30～40 目橡膠粉、SBS 與70 號道路石油瀝青摻配而成。其試驗結(jié)果及技術(shù)要求見表1。

表1 橡膠改性瀝青技術(shù)要求及試驗結(jié)果

1.2 試驗方法

研究選用油石比分別為5%、5.5%、6%、6.5%、7.0%的五組油石比進行疲勞試驗，用以分析WRAC-13 橡膠瀝青混合料油石比與疲勞壽命之間的關(guān)系。

1.3 試驗結(jié)果與分析

WRAC-13 橡膠瀝青混合料疲勞試驗結(jié)果見表2。

表2 疲勞試驗結(jié)果

疲勞試驗數(shù)據(jù)計算如式（1）所示[4]：

式中：Pa為油石比；Nf為疲勞壽命；k1，k2，k3為相關(guān)系數(shù)。

根據(jù)式（1）對疲勞試驗數(shù)據(jù)進行擬合，得到疲勞壽命Nf與油石比Pa的對數(shù)曲線如圖1 所示。函數(shù)式為lgNf=-21.706（lgPa）2+34.35lgPa-9.556 2。

圖1 疲勞壽命Nf 與油石比Pa 的對數(shù)曲線

由圖1 可見，一定油石比范圍內(nèi)，橡膠瀝青混合料的疲勞壽命隨著油石比的增大而增加，但在疲勞壽命達到峰值后，隨著油石比的增大反而降低。

基于疲勞性能與費用的相對關(guān)系，提出疲勞效益系數(shù)k，進行橡膠瀝青用量的優(yōu)化調(diào)整，使單位費用下橡膠瀝青路面的疲勞性能達到最優(yōu)。疲勞效益系數(shù)k 取為疲勞壽命對數(shù)與費用對數(shù)之商，如式（2）所示：

式中：A 為橡膠瀝青路面的費用，包括初期建設(shè)費用A建設(shè)和后期養(yǎng)護費用A養(yǎng)護。

初期建設(shè)費用A建設(shè)又分為材料費用和生產(chǎn)施工費用。初期建設(shè)費A建設(shè)計算如式（3）所示。后期養(yǎng)護費用按初期建設(shè)費用的一定比例選取，如式（4）所示，其中α 為取值系數(shù)。

則疲勞效益系數(shù)k 的計算公式如式（5）所示。

式中：a石料為級配石料單價；a瀝青為橡膠瀝青單價。

以目前市場價格為準，橡膠瀝青單價為4960 元/噸，石料單價為120 元/噸，橡膠瀝青混合料的生產(chǎn)和施工費用為70 元/噸，α取0.2。將以上數(shù)據(jù)代入式（5），可計算出疲勞效益系數(shù)k 值，得到疲勞效益系數(shù)k 和油石比Pa的關(guān)系曲線如圖2 所示。

圖2 疲勞效益系數(shù)k 與油石比Pa 的關(guān)系曲線

由關(guān)系曲線可以得出，當油石比達到6%左右時，疲勞效益系數(shù)k 達到最大值，表明在油石比為6%左右時，橡膠瀝青混合料疲勞壽命效益最高。因此，選擇油石比為6.0%，進行混合料配比。

2 性能檢測

2.1 水穩(wěn)定性檢測

相比普通改性瀝青混合料，橡膠改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性相對較好，可通過試驗進行分析，所得結(jié)果為殘留穩(wěn)定度檢驗結(jié)果為95.6%，可滿足規(guī)范要求>85%；凍融劈裂強度比檢驗結(jié)果為93.7%，可滿足規(guī)范要求>5%；瀝青和石料黏附性檢驗結(jié)果為7 級，可滿足規(guī)范要求>5 級。由此可見，在最佳油石比條件下，橡膠改性瀝青混合料水穩(wěn)定性能良好。

2.2 抗車轍性能檢測

為檢驗WRAC-13 型橡膠改性瀝青混合料抗車轍性能，在60 ℃溫度條件下進行試驗，輪壓為0.7 MPa。經(jīng)試驗分析可得，動穩(wěn)定度檢驗結(jié)果為5800 次/mm，可滿足規(guī)范要求>2800 次/mm；變異系數(shù)檢驗結(jié)果為8.3%，可滿足規(guī)范要求<20%。由此可見，在最佳油石比條件下，橡膠改性瀝青混合料的抗車轍性能良好。

2.3 滲水系數(shù)檢測

抗?jié)B性能也是路面質(zhì)量測定的重要指標之一，根據(jù)試驗可得，滲水系數(shù)實測值為9 mL/min，可滿足滲水系數(shù)要求<120 mL/min。表明橡膠改性瀝青混合料的滲水系數(shù)極低，具有良好抗?jié)B性能。

3 結(jié)束語

通過對路用橡膠改性瀝青混合料進行配比試驗，確定油石比為6.0%進行混合料施工，并對混合料進行水穩(wěn)定性、抗車轍性能以及滲水系數(shù)等驗證和檢測，其試驗結(jié)果均滿足現(xiàn)行規(guī)范對改性瀝青上面層混合料的技術(shù)要求。