溫拌橡膠瀝青與橡膠瀝青性能比較研究

施風雷 ，李英濤，鄧 甲

(1.海門市交通運輸局;2.南京能達工程技術咨詢有限公司;3.河海大學土木與交通學院)

1 引言

橡膠瀝青符合可持續發展的社會需求，對于廢輪胎固體廢棄物的再利用具有重大意義。但橡膠瀝青高粘度帶來的高能耗、高排放卻與當今社會倡導的節能減排相矛盾，成為橡膠瀝青材料推廣的瓶頸。溫拌技術是近年來出現的一項新興技術，其實質是通過技術手段在不影響路面質量的前提下，降低瀝青混合料的施工溫度，達到節能、減排的目的。

基于此對溫拌橡膠瀝青膠結料與橡膠瀝青膠結料進行了高低溫性能的對比試驗研究。同時對3%摻量的Sasobit溫拌橡膠瀝青與橡膠瀝青AR-AC13兩種混合料進行相關路用性能研究，分析溫拌劑對橡膠瀝青膠結料高低溫性能及對橡膠瀝青混合料路用性能的影響。

2 試驗材料

2.1 基質瀝青

基質瀝青采用江陰泰富產70#道路石油瀝青，依照《JTJ 052-2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》對基質瀝青的各項性能指標進行了測試，試驗結果如表1所示。

表1 70#道路石油瀝青試驗結果

2.2 橡膠粉

膠粉采用江蘇常州產40目(0.45mm)貨車輪胎膠粉。膠粉是以廢舊輪胎為原材料，在常溫下經過粉碎、分離、除金屬、篩選等一系列工序制成的黑色粉末狀物質，性能指標如表2、3所示。

表2 橡膠粉的物理技術指標

表3 橡膠粉的化學技術指標

2.3 溫拌劑

選用在中國應用較多的Sasobit溫拌劑進行溫拌橡膠瀝青的研究，在國內外研究現狀調研的基礎上，摻量選擇為3%，Sasobit是一種飽和碳氫化合物的混合物，同時也是一種聚烯烴類的瀝青改性劑，被稱為FT固體石蠟，常以薄片或粉末的形式存在，在使用過程中直接加入瀝青，經過簡單攪拌即可。熔點約為100℃，25℃的密度為0.94g/cm3，在溫度超過135℃時，可以完全溶解于瀝青膠結料中，可減低瀝青膠結料粘度。

2.4 溫拌橡膠瀝青的室內制備

橡膠瀝青攪拌溫度為175℃±5℃，攪拌速率為1000r/min，攪拌時間為45～60min，膠粉摻量為外摻18%。在制備Sasobit溫拌橡膠瀝青時，采用先拌勻Sasobit溫拌劑與熱瀝青，再摻拌橡膠粉的方法。

3 兩種瀝青膠結料性能特征對比

3.1 高溫性能比較分析

在對橡膠瀝青膠結料高溫流變性能評價時，選用軟化點、車轍因子(G*/sinδ)和60℃零剪切粘度三個指標。橡膠瀝青和Sasobit溫拌橡膠瀝青的高溫性能指標如表4所示。

表4 橡膠瀝青、Sasobit溫拌橡膠瀝青的高溫性能對比

分析表4中數據可知，橡膠瀝青中加入Sasobit溫拌劑后，軟化點、車轍因子、零剪切粘度都有大幅度提高，說明Sasobit溫拌劑的摻入有效地改善了橡膠瀝青膠結料的高溫性能，同時，有利于提高橡膠瀝青混合料的粘聚力。

3.2 低溫性能比較分析

在對橡膠瀝青膠結料低溫流變性能評價時，選用15℃延度、-12℃的蠕變勁度和蠕變系數三個指標。橡膠瀝青和Sasobit溫拌橡膠瀝青的低溫性能指標如表5所示。

表5 橡膠瀝青、Sasobit溫拌橡膠瀝青的低溫性能對比

蠕變勁度S反映材料的低溫性能，S值越大，彎曲流變性能越差。蠕變系數m反映材料的松弛能力，m值越大，松弛能力越強，m值大的材料當遇到溫度急劇下降時，往往不易開裂，具有較好的低溫性能。從表5可以看出，Sasobit溫拌劑的加入對橡膠瀝青的低溫性能稍有影響，但不至于改變膠結料的PG分級。Sasobit是一種石蠟，當膠結料溫度低于熔點時，Sasobit會在瀝青中結晶析出網狀的晶格結構，增大瀝青的粘度使得瀝青變硬變脆。

4 溫拌橡膠瀝青混合料路用性能研究

試驗對溫拌橡膠瀝青AR-AC13混合料高溫、低溫、水穩定性能進行了系統研究，為對比說明，與不摻加溫拌劑的橡膠瀝青AR-AC13混合料進行了性能對比試驗。試驗用原材料均能滿足規范設計要求，所用混合料級配如表6所示，級配曲線如圖1所示。

表6 AR-AC13混合料類型級配合成表

圖1 設計級配曲線圖

采用上述級配，分別在四種不同油石比下雙面各擊實75次成型馬歇爾試件，最終確定最佳油石比為8.6%，各項指標(VMA、VFA、穩定度、飽和度等)均滿足設計要求。所得到的試件各項技術指標如下表7所示。

表7 AR-AC13混合料馬歇爾試驗結果

按照上述確定的混合料級配及最佳油石比，對摻加3%Sasobit的溫拌橡膠瀝青混合料與橡膠瀝青混合料的高、低溫性能及水穩定性能進行試驗對比。

4.1 高溫性能比較

混合料的高溫性能采用《JTJ052-2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》規定的車轍試驗(T0719-1993)進行研究，其結果如表8所示。

表8 車轍試驗結果表

由表中數據可知，添加Sasobit溫拌劑后，高溫穩定性得到了大幅度的改善，動穩定度要比未添加Sasobit溫拌劑的大近8%左右。

4.2 低溫性能比較

混合料的低溫抗裂性反映了混合料在低溫及溫度驟降條件下抵抗開裂破壞的能力，為了反映溫拌劑的加入對橡膠瀝青混合料低溫抗裂性的影響，比較了溫拌劑加入對橡膠瀝青破壞應變指標的影響，試驗采用小梁彎曲試驗。按照規范中T0728-2000試驗要求制作小梁試件，試驗結果如下表9所示。

表9 小梁彎曲試驗結果

由表中試驗結果可知，Sasobit溫拌劑的添加對橡膠瀝青混合料的低溫性能有一定不利影響，但總體而言影響不大，摻加了溫拌劑后橡膠瀝青混合料仍具有較高的破壞應變值。

4.3 水穩定性能比較

水損壞是瀝青路面的一種主要病害形式，本部分利用浸水馬歇爾試驗的殘留穩定度、凍融劈裂試驗的劈裂強度比、AASHTOT283劈裂強度比來評價溫拌橡膠瀝青混合料的水穩定性，試驗結果如表10所示。

表10 橡膠瀝青及溫拌橡膠瀝青混合料的水穩定性 %

分析表10中數據可知，摻加溫拌劑后，溫拌橡膠瀝青混合料的水穩定性未降低，且均可滿足瀝青路面施工技術規范的要求;添加3%Sasobit溫拌劑后，溫拌橡膠瀝青混合料的水穩定性相比未添加溫拌劑的橡膠瀝青混合料得到明顯改善。

5 結論

對摻加了Sasobit溫拌劑的橡膠瀝青膠結料及橡膠瀝青混合料的性能進行了系統研究，并與橡膠瀝青膠結料及混合料進行了比較，所得結論主要為:

(1)Sasobit溫拌橡膠瀝青膠結料較橡膠瀝青膠結料高溫穩定性得到了明顯提高;

(2)添加Sasobit溫拌劑后，橡膠瀝青混合料的高溫穩定性得到大幅度改善;

(3)Sasobit溫拌劑的添加對橡膠瀝青混合料的低溫性能具有一定不利影響，但總體而言影響不大，摻加了溫拌劑后橡膠瀝青混合料仍具有較高的破壞應變值;

(4)Sasobit溫拌劑的添加使橡膠瀝青混合料的水穩定性明顯改善。

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