新型橡膠瀝青在婁新高速公路中的應用研究

龔 嘯，趙昌清，龍曙東

(湖南省婁新高速公路建設開發有限公司，湖南婁底 417000)

1 橡膠瀝青的應用現狀

根據ASTM的定義，橡膠瀝青是“瀝青、回收輪胎橡膠和某些添加劑混合而成的膠合料，橡膠成分最少占到總量的15%，并且與熱瀝青充分反應，橡膠顆粒產生融脹。從而達到提高瀝青的高溫穩定性和低溫柔性，增加瀝青與礦料的粘附性、提高瀝青混合料路面防滑性和耐磨性的作用。

從上個世紀20年代發展至今，橡膠瀝青使用廢輪胎膠粉改性瀝青及瀝青混合料技術分為兩大類:即“干法”和“濕法”?！案煞ā?dry process)是在瀝青混合料生產時，直接將膠粉投入到瀝青混合料拌合鍋中，制成膠粉改性瀝青混合料;“濕法”(wet process)是將膠粉在較高的溫度下加入到熱瀝青中，通過快速攪拌等工藝和助劑材料，制備為成品的膠粉改性瀝青，然后與礦物混合制得混合料。研究表明，干法中膠粉主要起到填充作用，與瀝青相互作用不充分，改性效果較差;相對而言，濕法所制得的膠粉改性瀝青性能更好。

婁新高速公里起點至茶園互通段(k0+900～k9+400)為利用原潭邵高速公路婁底連接線路段，原路面為水泥混凝土路面。平面、縱斷面及橫斷面設計均較老路進行了不同程度的調整，存在路基拼接(高填方)、舊水泥混凝土路面改造為瀝青路面等技術問題，對后期路面使用性能是一種不利因素?；诖?，本項目在該路段路面中、上面層采用了新型橡膠瀝青混凝土，同時在基層頂面設置一層橡膠瀝青應力吸收層。

新型橡膠瀝青是沿著改性瀝青的思路來考慮的，將橡膠屑能像類似SBR、SBS的橡膠類改性劑那樣完全融溶在基質瀝青中，以便更好地吸收橡膠屑中的高分子聚合物來改善瀝青性能。因此在該路段采用橡膠瀝青混凝土和橡膠瀝青應力吸收層以達到一定程度能夠提高路面抗裂性能的目的。

2 新型橡膠瀝青室內試驗情況

通過對新型橡膠瀝青室內一系列試驗分析，研究了新型橡膠瀝青的貯存穩定性、配合比設計及各項路用性能。

2.1 新型橡膠改性瀝青貯存穩定性

中面層橡膠瀝青的基質瀝青采用國產高富道路石油瀝青，上面層橡膠瀝青的基質瀝青采用進口韓國SK瀝青，兩種基質瀝青經改性后的橡膠瀝青技術指標實測結果見表1及表2，為考察橡膠瀝青長期貯存穩定性，對橡膠瀝青進行高溫加熱貯存1～7 d后各項指標進行了檢測。

橡膠粉屬高分子聚合物，與瀝青的分子結構形態、鏈的長短和極性等較為相似，所以兩者有很好的相容性，兩者可在瀝青中形成一種共軛結構、調節和改進瀝青的結構力學。相溶后，膠粉固體顆粒呈交聯網狀結構，耐熱性和熱穩定性較好，表現為針入度降低，軟化點升高。

表1 中面層橡膠瀝青技術指標實測值(國產高富基質瀝青)

表2 上面層橡膠瀝青技術指標實測值(進口SK基質瀝青)

由表1及表2可以看出，兩種橡膠瀝青經過高溫貯存7 d后，大部分指標仍然滿足技術指標要求，中面層橡膠瀝青貯存4 d后針入度略低于要求值，上面層橡膠瀝青貯存6 d后針入度略低于要求值，其他指標均能滿足要求。因此建議對于工廠化集中生產的橡膠瀝青，貯存時間不宜超過5 d。

2.2 新型橡膠瀝青混合料配合比設計

本項目結合美國Arizona Test Method 815及前期關于間斷級配橡膠瀝青混凝土(AR-AC13)的研究成果及施工經驗，并在吸收SMA間斷型級配思想的基礎上，針對橡膠瀝青特性，提出了應采用骨架嵌擠間斷型密實級配。

與傳統橡膠瀝青混合料必須采用間斷級配不同的是，新型橡膠瀝青混合料ARAC—13及ARAC—20可采用連續式密級配，本項目采用連續式密級配，礦料級配范圍見表3，級配范圍曲線見圖1。

表3 新型橡膠瀝青混合料工程設計級配范圍

因為橡膠瀝青中含有15%以上的橡膠粉，其中膠粉細度從20目到80目不等，相對于常規的改性劑(如SBS、SBR等)，橡膠粉顆粒較大，從而在宏觀上會影響瀝青混合料中礦料的嵌擠狀態。

為適應橡膠瀝青的這一特性，本項目混合料設計時采用間斷級配形式，同時增大橡膠瀝青用量(7% ～10%)，減少細集料或礦粉的用量，增大礦料間隙率VMA，為橡膠瀝青提供更大的填充空間，避免膠粉顆粒對集料嵌擠形成干涉作用。

2.3 室內性能試驗驗證情況

通過室內浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、車轍試驗以及低溫小梁彎曲試驗對上面層ARAC—13和中面層ARAC—20橡膠瀝青混合料水穩定性能、高溫穩定性能以及低溫抗裂性能進行室內試驗驗證，同時與SBS改性瀝青混合料AC—20S各項性能進行對比，試驗結果見表4～表7。

直觀起見，將以上數據繪制成柱狀圖，見圖2～圖5。

圖1 新型橡膠瀝青混合料工程設計級配曲線

表4 浸水馬歇爾試驗結果

表5 凍融劈裂試驗結果

表6 車轍試驗結果

表7 －10℃小梁彎曲試驗結果

圖2 三種混合料殘留穩定度柱狀圖

圖3 三種混合料凍融劈裂比柱狀圖

圖4 三種混合料動穩定度柱狀圖

圖5 三種混合料極限破壞應變柱狀圖

由以上圖表可以直觀看出，橡膠瀝青混合料各項性能均能滿足相關施工指導意見要求，與SBS改性瀝青混合料 AC—20S相比，ARAC—13和ARAC—20的水穩定性略低，但動穩定度和極限破壞應變均較大。說明橡膠瀝青混合料具有比SBS改性瀝青混合料更優的高溫抗車轍性能和低溫抗裂性能。

3 結語

本文在充分調研國內外膠粉改性瀝青研究成果和技術水平的基礎上，研究更加科學的橡膠瀝青制備方法、路用性能特點等方面內容，使得膠粉改性瀝青性能更穩定，更易施工，從而進一步推廣應用膠粉改性瀝青，提高膠粉改性瀝青路面的使用性能和耐久性，延長其使用壽命。

另外，膠粉改性瀝青路面具有可觀的經濟效益，具有獨特的環境效益和社會效益，主要表現在大量消耗廢舊輪胎，緩解“黑色污染”的壓力，實現了能源綜合利用，降低了路面行車噪及增強行駛安全性等方面。廢舊輪胎的綜合利用以及環保型低噪聲路面將是未來環境領域交通領域發展的重要方向之一。

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