摘要：為了探究阿爾巴尼亞巖瀝青（簡稱ARA）和橡膠粉的復合改性對瀝青混合料路用性能的影響，文章基于車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗來研究改性瀝青混合料的路用性能。結(jié)果表明：ARA/橡膠粉復合改性瀝青具有良好的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能和水穩(wěn)定性能；ARA的摻入會降低基質(zhì)瀝青的低溫抗裂性能，而橡膠粉的摻入能提高基質(zhì)瀝青的低溫抗裂性能。

關鍵詞：阿爾巴尼亞巖瀝青；橡膠粉；改性瀝青；路用性能

中圖分類號：U416.03

0 引言

瀝青路面經(jīng)常出現(xiàn)裂縫、車轍等病害［1］，導致其實際壽命達不到規(guī)范的設計壽命。為提升路面的使用質(zhì)量，延長瀝青路面服役壽命，可將改性劑摻入瀝青［2］，起到提高瀝青性能的作用。改性劑的種類有很多，其中天然巖瀝青改性劑是一種石油類物質(zhì)，其與基質(zhì)瀝青有較好的配伍性，且對瀝青和瀝青混合料的高溫性能、抗老化性能以及水穩(wěn)定性有較好的提高［3］，但是會影響低溫抗裂性能［4］。與此同時，橡膠粉能改善基質(zhì)瀝青的低溫性能［5］，故本文嘗試添加橡膠粉來彌補天然巖瀝青對瀝青低溫性能的損害。

潘若妤等［6］的研究表明，巖瀝青可以提高復合改性瀝青的高溫性能，但會稍微降低其低溫性能。Yilmaz等［7］以不同的天然瀝青與SBS作為復合改性劑制得多種復合改性劑，進行試驗對比，結(jié)果表明，TLA-SBS復合改性瀝青具有最高的水穩(wěn)定性、抗老化性能。秦慧［8］對青川巖瀝青+膠粉復合改性瀝青進行研究，得出青川巖瀝青可提升膠粉改性瀝青的高溫性能，且對膠粉改性瀝青的低溫性能影響不大的結(jié)論。

綜上所述，阿爾巴尼亞巖瀝青（簡稱ARA）和橡膠粉復合改性瀝青有一定的理論應用基礎，因此本文以阿爾巴尼亞巖瀝青（一種天然巖瀝青）、橡膠粉和基質(zhì)瀝青為試驗材料來研究改性瀝青混合料的路用性能。

1 試驗材料

（1）本試驗采用A-70#道路石油瀝青，其技術(shù)指標見表1。

（2）本試驗采用的天然巖瀝青為阿爾巴尼亞巖瀝青，其技術(shù)指標見表2。

（3）本試驗采用的橡膠粉技術(shù)指標見表3。

（4）本試驗粗細集料為輝綠巖集料，其性能試驗結(jié)果如表4和表5所示，其主要的技術(shù)指標均滿足規(guī)范要求。

（5）本試驗采用石灰石礦粉，主要技術(shù)指標見表6。

2 試驗方法

2.1 復合改性瀝青的制備

將70#基質(zhì)瀝青放入烘箱加熱至160 ℃，再依次將改性劑摻入瀝青中，同時用玻璃棒攪拌使其初步分散均勻。之后采用高速剪切機剪切瀝青1 h，剪切速率為6 000 r/min。將剪切后的改性瀝青放入175 ℃烘箱中溶脹發(fā)育1 h。本文研究采用的改性劑摻量分別為：10%ARA、10%橡膠粉、10%ARA+10%橡膠粉。

2.2 礦料級配組成設計

改性瀝青混合料主要用于路面上面層，而上面層一般采用細粒式密集配，故本文選用AC-13型連續(xù)密集配。為確保試驗研究的可重復性和對比分析，采用AC-13級配范圍中值作為礦料合成級配?；旌狭献罴延褪韧ㄟ^試驗確定為5.0%。

2.3 高溫抗車轍試驗

采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）（以下簡稱規(guī)程）中的方法輪碾法來成型車轍板試件，然后將試件放入車轍試驗儀中進行試驗，以此評價混合料高溫抗車轍性能。試驗溫度采用70 ℃±1 ℃，荷載輪壓為1.0 MPa±0.05 MPa。

2.4 低溫彎曲試驗

根據(jù)規(guī)程中的方法將車轍板切割成250 mm×30 mm×35 mm的小梁試件，然后將試件放入低溫彎曲試驗儀中進行試驗，以此評價混合料低溫抗裂性能。試驗溫度為0 ℃和-10 ℃，加載速率為50 mm/min。

2.5 水穩(wěn)定性試驗

根據(jù)規(guī)程中的方法采用最佳油石比成型馬歇爾試件，每種瀝青混合料均成型兩組試件，然后將試件置于60 ℃的恒溫水浴中浸泡，第一組30 min，第二組48 h，浸泡結(jié)束后進行試驗，以此評價混合料的水穩(wěn)定性能。

3 結(jié)果分析

3.1 高溫抗車轍性能

車轍試驗結(jié)果取三次試驗平均值，具體數(shù)值見圖1。分析可知，由基質(zhì)瀝青和ARA/橡膠粉復合改性瀝青的動穩(wěn)定度可以看出，摻入ARA和橡膠粉，會使瀝青混合料的動穩(wěn)定度增加，表明其抗車轍性能增強。復合改性瀝青混合料動穩(wěn)定度約為基質(zhì)瀝青的5倍，說明ARA/橡膠粉復合改性瀝青抗車轍性能得到增強，抗永久變形能力得到提升。

3.2 低溫抗裂性能

低溫彎曲試驗結(jié)果如圖2～5所示。分析圖2和圖3可知，在0 ℃時，摻入10%ARA的瀝青混合料的彎拉應變值最低，其值為4 027 με，摻入10%橡膠粉的最高，其值為8 065 με；在-10 ℃時，摻入10%ARA的瀝青混合料的彎拉應變值最低，其值為2 511 με，摻入10%橡膠粉的最高，其值為4 036 με。同時，ARA/橡膠粉復合改性瀝青低溫性能相對于橡膠瀝青有所下降但比基質(zhì)瀝青高。綜合分析可以得到，橡膠粉的摻入會提高瀝青的低溫抗裂性能，ARA的摻入會削弱瀝青的低溫抗裂性能。

分析圖4和圖5可以得出，在0 ℃時，摻入10%ARA的瀝青混合料的勁度模量值最大，其值為587 MPa，摻入10%橡膠粉的瀝青混合料的勁度模量值最小，其值為311 MPa；在-10 ℃時，摻入10%ARA的瀝青混合料的勁度模量值最大，其值為3 568 MPa，摻入10%橡膠粉的瀝青混合料的勁度模量值最小，其值為2 037 MPa。同時，ARA/橡膠粉復合改性瀝青低溫性能相對于橡膠瀝青有所下降但比基質(zhì)瀝青高。綜合分析可以得到，ARA的摻入會削弱瀝青的低溫抗裂性能，橡膠粉的摻入會提高瀝青的低溫抗裂性能。

3.3 水穩(wěn)定性能

浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗結(jié)果如圖6和圖7所示。由圖6可知，ARA、橡膠粉和ARA/橡膠粉復合改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度均高于基質(zhì)瀝青，且ARA/橡膠粉復合改性瀝青最大。這表明在摻入ARA和橡膠粉后瀝青混合料的水穩(wěn)定性提高，ARA/橡膠粉復合改性瀝青提升效果最好。

由圖7可知，ARA、橡膠粉和ARA/橡膠粉復合改性瀝青混合料凍融前后的劈裂抗拉強度都大于基質(zhì)瀝青，故摻入ARA和橡膠粉均能增大抗拉強度。摻入10%ARA+10%橡膠粉時凍融前后其抗拉強度增加最多，表明ARA/橡膠粉復合改性瀝青混合料水穩(wěn)定性的提升效果最好。

4 結(jié)語

本文通過對ARA、橡膠粉和ARA/橡膠粉復合改性瀝青混合料進行車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗來研究改性瀝青混合料的路用性能?？梢缘贸鲆韵陆Y(jié)論：

（1）ARA/橡膠粉復合改性瀝青具有良好的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能和水穩(wěn)定性能。

（2）基質(zhì)瀝青中摻入ARA和橡膠粉能提高基質(zhì)瀝青的高溫抗車轍性能。

（3）ARA的摻入會降低基質(zhì)瀝青的低溫抗裂性能，而橡膠粉的摻入能提高基質(zhì)瀝青的低溫抗裂性能。

參考文獻

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［7］Yilmaz M，Qeloglu M E.Effects of SBS and different natural asphalts on the properties of bituminous binders and mixtures［J］.Construction amp; Building Materials，2013（44）：533-540.

［8］秦 慧.國產(chǎn)巖瀝青與TB膠粉復合瀝青性能及改性機理研究［J］.公路工程，2017，42（5）：364-372.

收稿日期：2024-03-17

作者簡介：巫雪瀟（1990—），工程師，主要從事公路勘察設計工作。