AR—AC13橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法研究

儲(chǔ)兵　衛(wèi)東　戴嘉

摘 要：橡膠瀝青混凝土具有優(yōu)異的減少反射裂縫，增加雨天抗滑性能和減少路面噪音性能，還可解決廢舊輪胎的回收處理問(wèn)題。文章在借鑒國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)橡膠瀝青混合料原材料技術(shù)性能、目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及混合料路用性能開(kāi)展試驗(yàn)研究。

關(guān)鍵詞：橡膠瀝青混合料；目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)；生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

早在19世紀(jì)40年代天然橡膠就已被用于瀝青中，但由于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)水平、膠粉改性瀝青價(jià)格和難聞的氣味問(wèn)題，導(dǎo)致其使用并不廣泛。20世紀(jì)60年代中期，亞利桑那州的一位工程師發(fā)明了將熱瀝青與廢舊輪胎橡膠粉混合的工藝（即“濕法”），采用該工藝制備的改性瀝青后續(xù)的性能評(píng)估也令人滿意，橡膠瀝青的使用才重新興起。橡膠瀝青混凝土具有優(yōu)異的減少反射裂縫，增加雨天抗滑性能和減少路面噪音性能，還可解決廢舊輪胎的回收處理問(wèn)題。因此，橡膠瀝青及混合料在美國(guó)約40個(gè)州和世界超過(guò)25個(gè)國(guó)家得到了廣泛應(yīng)用[1-7]。文章在借鑒國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，開(kāi)展AR-AC13橡膠瀝青在惠河高速公路瀝青路面改造工程中的目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)方法研究。

1 AR-AC13橡膠瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料試驗(yàn)

依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了各種集料的密度試驗(yàn)（試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1）、瀝青相對(duì)密度試驗(yàn)（瀝青相對(duì)密度為1.058）、各種礦料和水泥的篩分結(jié)果（試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2）。

1.2 AR-AC13瀝青混合料級(jí)配

1.2.1 初選級(jí)配

依據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)要求，初選粗（級(jí)配1）、中（級(jí)配2）、細(xì)（級(jí)配3）三個(gè)級(jí)配，選擇油石比，制作馬歇爾試件，得出試件體積指標(biāo)，根據(jù)體積指標(biāo)初選一組滿足或接近設(shè)計(jì)要求的級(jí)配作為設(shè)計(jì)級(jí)配。表3為三個(gè)級(jí)配的礦料比例明細(xì)表，表4是三種礦料的合成級(jí)配明細(xì)表，圖1為三種級(jí)配曲線圖。

1.2.2 試驗(yàn)級(jí)配評(píng)價(jià)

選擇油石比8.4%作為試級(jí)配用油石比、雙面擊實(shí)75次成型馬歇爾試件。

基于表6試驗(yàn)結(jié)果，文章根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇級(jí)配2為設(shè)計(jì)級(jí)配。

1.3 AR-AC13瀝青混合料最佳油石比的確定

按設(shè)計(jì)礦料比例配料，采用五種油石比進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

穩(wěn)定度、流值、密度、空隙率、飽和度、VMA與油石比的關(guān)系如圖2所示。

根據(jù)圖2中，7.0%、7.5%、8.0%、8.5%和9.0%五個(gè)油石比的試件體積性質(zhì)，通過(guò)圖表插值法（見(jiàn)圖2）得到空隙率5.5%時(shí)對(duì)應(yīng)的油石比為8.44%，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取最佳油石比為8.4%。

1.4 AR-AC13瀝青混合料路用性能試驗(yàn)

1.4.1 水穩(wěn)定性檢驗(yàn)

進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)混合料的水穩(wěn)定性。結(jié)果見(jiàn)表7、表8。

1.4.2 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)

進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)檢驗(yàn)混合料的高溫穩(wěn)定性，結(jié)果分別見(jiàn)表9所示。

1.4.3 低溫抗裂性檢驗(yàn)

試驗(yàn)條件：溫度-10℃，速率50mm/min，試驗(yàn)結(jié)果如表10所示。

上述試驗(yàn)結(jié)果符合規(guī)范要求，表明文章設(shè)計(jì)的AR-AC13型橡膠瀝青混合料的抗水損害性能、高溫穩(wěn)定性能及低溫抗裂性能滿足要求，目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果可用于生產(chǎn)配合比調(diào)試。

2 AR-AC13橡膠瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

2.1 進(jìn)場(chǎng)材料合成級(jí)配

生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)所用砂石材料篩分結(jié)果如表11所示。

根據(jù)料場(chǎng)各冷料的篩分結(jié)果按目標(biāo)配合比的礦料比例及級(jí)配要求，實(shí)配礦料為10～15 mm碎石：5～10mm碎石：0～5mm石屑：水泥=54：24：20. 2.0，合成級(jí)配曲線見(jiàn)圖3。

2.2 生產(chǎn)配合比調(diào)試

根據(jù)文章設(shè)計(jì)目標(biāo)配合比確定的最佳油石比進(jìn)行了生產(chǎn)配合比的調(diào)試。采用無(wú)錫華通LB2000型間歇式瀝青拌和機(jī)進(jìn)行試拌，試拌前對(duì)拌和機(jī)的各計(jì)量系統(tǒng)用砝碼進(jìn)行校正，并驗(yàn)證了測(cè)量系統(tǒng)，確認(rèn)各部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常，計(jì)量準(zhǔn)確。按照目標(biāo)配合比的礦料比例，以100T/h的生產(chǎn)量調(diào)整各冷料倉(cāng)下料的電機(jī)轉(zhuǎn)速，使下料比例均衡并接近目標(biāo)配合比的礦料比例，冷料加熱并經(jīng)二次篩分后分別進(jìn)入四個(gè)熱料倉(cāng)（拌和機(jī)振動(dòng)篩網(wǎng)尺寸分別為18mm、11mm、6mm、3mm四層篩網(wǎng)），再分別從各熱倉(cāng)取樣篩分，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表12。

根據(jù)各熱料倉(cāng)的篩分結(jié)果，結(jié)合AR-AC13橡膠瀝青混合料級(jí)配要求，并根據(jù)監(jiān)理工程和有關(guān)專(zhuān)家的意見(jiàn)，確定熱料倉(cāng)礦料比例為1#熱料倉(cāng)：2#熱料倉(cāng)：3#熱料倉(cāng)：4#熱料倉(cāng)：水泥=16.5：8：30：43：2.5。

2.3 瀝青混合料性能檢驗(yàn)

2.3.1 馬歇爾試驗(yàn)

按照確定的最佳油石比，并按最佳油石比±0.3%（即油石比8.1%、8.4%、8.7%）分別進(jìn)行室內(nèi)試拌及做馬歇爾試驗(yàn)，以驗(yàn)證最佳油石比，礦料密度為熱料倉(cāng)取樣試驗(yàn)毛體積相對(duì)密度，瀝青混合料性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)附表13。

2.3.2 拌和樓試拌驗(yàn)證

采用無(wú)錫華通LB2000型間歇式瀝青拌和機(jī)，按照8.4%的油石比進(jìn)行試拌，以驗(yàn)證拌和樓的穩(wěn)定性，每鍋拌和時(shí)間40s（干拌5s，濕拌35s）。瀝青加熱溫度170℃，礦料加熱溫度200℃，取樣進(jìn)行馬歇爾、抽提、水穩(wěn)定性、車(chē)轍等性能指標(biāo)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)附表14。

2.3.3 水穩(wěn)定性檢驗(yàn)

按油石比8.4%制件，浸水48小時(shí)測(cè)定殘留穩(wěn)定度，混合料試驗(yàn)結(jié)果符合《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D50-2006≥80%要求。

2.3.4 高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)

采用最佳瀝青用量（油石比）8.4%制備車(chē)轍試件，按JTJ052-2000 T0719-2000規(guī)程進(jìn)行了AR-AC13橡膠瀝青混合料車(chē)轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果DS=4200次/mm，滿足改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)中車(chē)轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度不小于3000次/mm的要求。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)AR-AC13橡膠瀝青混合料生產(chǎn)配合比能滿足設(shè)計(jì)要求，即采用：1#熱料倉(cāng)（0～3mm）：2#熱料倉(cāng)（3～6mm）：3#熱料倉(cāng)（6～11mm）：4#熱料倉(cāng)（11～18mm）：水泥=16.5：8：30：43：2.5，其最佳油石比采用8.4%。

3 結(jié)語(yǔ)

文章在借鑒國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，開(kāi)展AR-AC13橡膠瀝青在惠河高速公路瀝青路面改造工程中的目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)方法研究，得到以下結(jié)論：

（1）文章設(shè)計(jì)的AR-AC13瀝青混合料的水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性檢驗(yàn)結(jié)果均符合規(guī)范要求，表明文章所設(shè)計(jì)的AR-AC13型橡膠瀝青混合料的抗水損害性能、高溫穩(wěn)定性能及低溫抗裂性能滿足要求，室內(nèi)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)所得結(jié)果可用于生產(chǎn)配合比的調(diào)試。

（2）文章設(shè)計(jì)的AR-AC13橡膠瀝青混合料生產(chǎn)配合比能滿足設(shè)計(jì)要求，即采用：1#熱料倉(cāng)（0～3mm）：2#熱料倉(cāng)（3～6mm）：3#熱料倉(cāng)（6～11mm）：4#熱料倉(cāng)（11～18mm）：水泥=16.5：8：30：43：2.5，其最佳油石比采用8.4%.

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