溫拌橡膠瀝青混合料性能研究

王 高 ，李興全 ，李 寧

（1.云南省公路開發投資有限責任公司，云南昆明650200；2.云南省公路科學技術研究院，云南昆明，650200）

0 前言

溫拌橡膠瀝青混合料較低的拌和及壓實溫度，既可以節約大量的能源消耗，也能保證在氣溫較低的環境下能夠順利的施工，從而延長每年的施工季節，還能避免瀝青改性拌和過程中的老化。橡膠瀝青的良好性能也能夠保證瀝青路面的長期使用性能。

筆者在參考國內外文獻及大量試驗的基礎上，對干摻法和濕摻法兩種橡膠瀝青混合料的生產工藝橡膠粉摻量、TOR（維他連接劑）摻量和溫拌劑摻量進行了研究。將橡膠粉的合理摻量定為18%（占橡膠瀝青總量的比例），干摻法中將TOR（維他連接劑）的合理摻量定為4.5%（占橡膠粉的比例），將溫拌劑的合理摻量定為3.5%（干摻法）和3.0%（濕摻法）（占橡膠瀝青的比例）。

吸取國內外級配的經驗，干摻法決定采用密級配，濕摻法決定采用斷級配（見表1）；干摻法最佳瀝青用量為5.2%，濕摻法最佳瀝青用量為6.6%；配合比設計結論表明干摻法和濕摻法的性能都滿足規范要求，并且體現出優良的性能。

表1 干摻法及濕摻法級配一覽表

通過對比分析兩種生產工藝的溫拌橡膠瀝青混合料與 AC-25（基質瀝青）、AC-20（SBS 改性瀝青）、SMA-13在高溫性能、低溫性能、抗疲勞性能、抗水損害性能和抗老化性能的差異，研究兩種生產工藝溫拌橡膠瀝青混合料路用性能的優良性。

1 高溫穩定性分格（見圖1）

試驗溫度60℃，車輪行走速度42次/min，荷載應力為0.7MPa，試驗時間為60min。

從圖1中可以看出，溫拌橡膠瀝青混合料的高溫性能無論是干摻法和濕摻法都要比基質瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料、SMA瀝青混合料的要高；而干摻法溫拌橡膠瀝青混合料的高溫性能要比濕摻法的還要高。橡膠粉的摻入增加了瀝青的軟化點和彈性恢復，使得瀝青在較高溫度情況下還能保持一定的粘度，能與礦料進行有效的裹覆，因而能提高瀝青混合料的高溫性能。干摻法溫拌橡膠瀝青混合料由于添加了TOR（維他連接劑），促進了橡膠粉與瀝青的化學膠合，也促進了橡膠瀝青與礦料之間的膠合，而且連續級配瀝青用量較低，因此動穩定度較濕摻法略高。

2 低溫抗裂性能分析（見圖2）

15℃的延度不適合用來評價橡膠瀝青的低溫性能，目前常用5℃延度來評價。隨著橡膠粉的摻加，橡膠瀝青的5℃延度明顯增加。由于橡膠瀝青低溫延度的增加，使得溫拌橡膠瀝青混合料在低溫情況下，雖然有較大的應變，仍能保持不脆斷的狀態。從圖2可以看出，干摻法和濕摻法瀝青混合料的低溫性能都能滿足規范的要求，而且要比AC-25（基質瀝青）和AC-20（SBS改性瀝青）的要高。

3 抗疲勞性能分析

采用UTM試驗機進行動態蠕變試驗，單向無側壓，模具使用劈裂試驗的夾具。試驗試件采用標準馬歇爾擊實試件，試驗預壓力為10kPa，預壓時間為1min。施加的荷載為正弦脈沖荷載，脈沖時間0.1s，間隔0.9s，試驗溫度為15℃。

疲勞試驗的過程如下：先進行15℃試驗溫度下的劈裂試驗，得到劈裂試驗荷載的最大值PT（平行4個試件），應力比=試驗荷載/最大荷載。劈裂試驗荷載最大值試驗結果見表2所列。

表2 各種瀝青混合料劈裂強度試驗結果一覽表

用UTM機進行疲勞性能試驗，單向無側壓，使用劈裂試驗的夾具，采用應力控制方式，試驗中應力比為：0.35、0.40、0.45，試驗結果見圖3 所示。

從圖3可以看出，隨著應力比的增加，各瀝青混合料劈裂疲勞的循環次數都在減少；隨著應力比的增加，在應力比為0.35時SMA-13的疲勞循環次數比 ARC-16（干）和 ARC-16（濕）要高，在應力比為0.4時SMA-13的疲勞循環次數與ARC-16（干）和ARC-16（濕）相當，在應力比為0.45時SAM-13的疲勞循環次數要比ARC-16（干）和ARC-16（濕）要小，這說明隨著應力比的增大溫拌橡膠瀝青混合料的疲勞循環次數逐漸超越了SMA-13，溫拌橡膠瀝青混合料更能抵抗重載交通情況下的疲勞破壞。從兩種級配溫拌橡膠瀝青混合料疲勞循環次數的對比來看，ARC-16（干）比 ARC-16（濕）要略高，這與TOR（維他連接劑）的摻入有關。

4 抗水損害性能分析（見圖4、圖5）

從圖4可以看出，各瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗結果是滿足規范要求的，從圖5可以看出，各瀝青混合料凍融劈裂試驗結果都滿足規范要求。從圖4和圖5可以看出，無論是浸水馬歇爾試驗還是凍融劈裂試驗，溫拌橡膠瀝青混合料的抗水損害性能與AC-25（基質瀝青）、AC-20（SBS改性瀝青）和SMA-13相比相差不大。

5 抗老化性能分析

本文依據JTJ052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中T0734熱拌瀝青混合料老化試驗方法，對四種瀝青混合料ARC-16（干）、ARC-16（濕）、HARC-16（干）和 HARC-16（濕）分別進行短期老化和長期老化后，成型標準馬歇爾試驗。因為老化后瀝青與石料的粘附力降低，會導致水穩定性減弱，故采用凍融劈裂試驗對老化后的抗水損壞性能進行評價，結果見圖6和圖7所示。

從圖6和圖7可以看出，從總體趨勢來看老化后TSR會降低，不過降低的幅度不是很大。干摻法的TSR要比濕摻法的略高；溫拌橡膠瀝青混合料比熱拌橡膠瀝青混合料的TSR要高。這是因為溫拌劑也有一定的改善混合料性能的作用；短期老化的TSR要比長期的高，符合常規的認知。

6 結論

（1）目前橡膠瀝青混合料有干摻法和濕摻法兩種生產工藝，濕摻法由于橡膠粉與瀝青接觸比較充分反應時間比較長所以性能比較優良；而干摻法由于摻入了TOR（維他連接劑）使得不但性能和濕摻法媲美，從工藝上又比濕摻法簡單方便，故而該課題采用添加TOR（維他連接劑）的干摻法。

（2）目前干摻法主要采用密級配而濕摻法主要采用斷級配。密級配干摻法更符合中國的常規用法，而斷級配濕摻法更符合國外的做法。這樣就可以從性能上對比國內外級配方面的差異。

（3）對密級配干摻法及斷級配濕摻法的配合比進行了設計。配合比設計結論表明，干摻法和濕摻法溫拌橡膠瀝青混合料各項路用性能指標均滿足規范要求，并且體現出優良的性能。

（4）從路用性能的對比研究中，溫拌橡膠瀝青擁有優良的高溫性能和低溫性能；抗疲勞性能和抗水損害性能相比較SMA-13差一些，不過都滿足規范要求；可以說溫拌橡膠瀝青混合料是一種環保性能優良的瀝青混合料。

[1]JTJ 052-2000，瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].

[2]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].

[3]王聞.摻加TOR橡膠改性瀝青及混合料技術性能研究[D].西安：長安大學，2010.

[4]王旭東,李美江,路凱冀.橡膠瀝青及混凝土應用成套技術[M].北京：人民交通出版社,2008.

[5]劉月嬌.橡膠瀝青及其SMA混合料技術性能研究[D].西安：長安大學，2010.