TOR 溫拌橡膠瀝青混合料配合比設計研究

李緒永

(山西誠達公路勘察設計有限公司，山西太原 030006)

0 引言

隨著汽車工業的不斷發展，汽車保有量不斷增加，每年都會有大量的廢舊輪胎產生，如何處理這些廢舊輪胎已經成為我國一個很大的社會問題。近年來我國道路技術的不斷進步，廢舊輪胎制成的橡膠粉作為改性劑加入瀝青制成橡膠瀝青的技術越來越成熟，很大程度的減少了“黑色污染”。但是，通常道路施工都采用熱拌技術，由于橡膠瀝青粘度大，必須在更高的溫度下拌和、攤鋪。所以，它在處理廢舊輪胎的同時，也會產生一些危害人體健康的氣體。而溫拌技術恰好可以降低橡膠瀝青的粘度，從而降低橡膠瀝青混合料的施工溫度，符合我國節能減排的國策。

1 溫拌橡膠瀝青改性工藝

橡膠瀝青采用SK-70號基質瀝青，結合國內外研究成果采用了40目的橡膠粉，摻量為20%，外摻劑TOR的摻量為4.5%，按照以下工藝進行加工:

首先，將基質瀝青化開，在110℃烘箱內將橡膠粉烘干，準備好規定用量的外摻劑TOR，分別稱重;

其次，把基質瀝青加熱至170℃，加入橡膠粉，簡單攪拌5 min，為了防止膠粉結團，將TOR與橡膠粉同時加入;

再次，當橡膠粉能比較均勻的分布在基質瀝青中時，開始用高速剪切機進行剪切，同時保證剪切溫度為180℃;

最后，剪切1 h后，橡膠瀝青先在180℃環境發育2 h，然后進行相應試驗，不得長時間擱置，以防止影響試驗結果。

2 TOR對橡膠瀝青性能的影響

通過試驗分析，我們知道了TOR的加入可以有效降低橡膠瀝青25℃針入度和177℃布氏旋轉粘度，也可以提高軟化點和延度，這就說明了TOR可以在降低橡膠瀝青的出料溫度前提下，提高瀝青的高溫性能，也就是在降低溫度后依然沒有降低橡膠瀝青的高溫性能，因此其作為溫拌劑就有著很好的降溫效果。

3 溫拌橡膠瀝青混合料目標配合比設計

3.1 初試級配選擇

根據現行規范中SMA-13級配范圍和橡膠瀝青不易壓實的特點，給出了建議級配上限和下限。并以4.75 mm作為關鍵篩孔，變化其通過率，分別選用了20%，25%，30%的通過率，確定了3條初試級配，見表1及圖1。

表1 初試建議級配

圖1 初試級配曲線

根據傳統SMA經驗并結合橡膠瀝青的性質，以6.5%作為初試油石比成型試件，成型好的馬歇爾試件測試其毛體積密度，計算得出的體積指標見表2。

表2 各初試級配體積指標 %

參照SMA混合料設計空隙率，由于橡膠改性瀝青不同于一般瀝青，橡膠粉在混合料中的填充作用，不易壓實，可以適當提高空間容納膠粉，減少碾壓彈性，因此本課題的SMA橡膠瀝青混合料空隙率設定為4.5%。

橡膠瀝青SMA是間斷級配，粗集料應為石—石接觸，形成骨架結構。為了檢驗是否形成骨架結構，規范要求檢驗VCADRC≥VCAmix。

由表2中的試驗結果可知，級配1中VCADRC＜VCAmix，說明粗集料的骨架結構被撐開，級配2和級配3都滿足規范要求，形成了骨架結構。但級配3的空隙率較小，VMA，VFA沒有達到規范的要求，若想達到目標空隙率，還要進一步減少油石比以增大空隙率，而過低的用油量會對瀝青混合料的低溫性能造成不利影響。綜上所述，選擇了級配2作為設計級配。

3.2 最佳瀝青用量確定

按照確定的級配2，選擇3個油石比分別為7.0%，7.4%，7.8%進行馬歇爾試驗，試驗結果見表3。

表3 不同油石比下的體積指標 %

根據目標空隙率4.5%，確定設計最佳瀝青用量為7.4%。而普通SMA的最佳油石比只有6%，這是由于膠粉在橡膠瀝青中占了很大的比例，但橡膠瀝青較高的油石比對提高其路用性能帶來了很好的幫助。

3.3 壓實溫度與體積指標的關系

為了確定混合料的拌和、攤鋪和碾壓溫度，在試驗室進行了不同試驗溫度的馬歇爾試驗，根據體積參數，選擇合適的溫度。試驗采用前文的級配與瀝青用量，結果見表4。

表4 不同溫度下橡膠瀝青混合料的體積指標

由這個試驗結果可以看出，隨著成型溫度的升高，空隙率、VMA都隨之減小，這是由于溫度升高，混合料的塑性增大的緣故;而隨著成型的溫度升高，毛體積密度、VFA、穩定度也隨之增大，這是由于空隙率變小后造成的。根據目標空隙率4.5，最后確定出的壓實溫度為155℃，與普通橡膠相比降低了25℃，很好的達到了降溫效果。

3.4 路用性能檢驗分析

溫拌橡膠瀝青混合料在155℃成型后進行了檢驗及橡膠瀝青SMA-13的路用性能檢驗，結果見表5。

表5 橡膠瀝青SMA路用性能檢驗結果

通過表5可以看出，溫拌橡膠瀝青SMA的動穩定度不但大于規范所規定的大于3 000次/mm，而且還大于普通橡膠瀝青SMA的動穩定度;溫拌橡膠瀝青的破壞應變達到了3 745 με;雖然溫拌橡膠瀝青SMA的殘留穩定度和凍融劈裂殘留強度比不及普通橡膠瀝青SMA，但也達到了規范的要求。綜上所述，溫拌橡膠瀝青混合料完全可以在降低溫度的情況下滿足實際需要。

4 結語

通過試驗以及分析，可以看出TOR作為外摻劑可以很好的改善橡膠瀝青的各項性能，給橡膠瀝青混合料的節能減排創造了先決條件。通過進行溫拌橡膠瀝青混合料的配合比設計，很好的達到了降低溫度的效果，由此可見溫拌橡膠瀝青未來的應用前景非常廣泛。

［1］JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范［S］.

［2］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.

［3］中國環保產業協會，中國橡膠工業協會聯合調研組.關于廢舊橡膠綜合利用和環境保護情況的調研報告［R］.中國橡膠，2006.