橡膠顆粒抑冰路面生產配合比設計的問題探討

(重慶交通大學 重慶 400074)

一、橡膠顆粒摻入方法

橡膠顆粒抑冰路面橡膠顆粒的摻入方式分為：外摻法和內摻法。直接將橡膠顆粒摻入到混合料中為外摻法；將橡膠顆以代替同粒徑集料的方式摻入到混合料中為內摻法。由于橡膠顆粒具有一定的形狀，外摻法會改變混合料的嵌擠結構，因此橡膠顆粒抑冰路面宜采用內摻法。

內摻橡膠顆粒的瀝青路面橡膠顆粒摻入的方法又有兩種：第一種是將橡膠顆粒與同粒徑的集料等質量替換；第二種是將橡膠顆粒與同粒徑的集料等體積替換。由于橡膠顆粒密度約1.15g/cm3，細集料的密度約2.7g/cm3。如果采用等質量替換，瀝青混合料體積勢必會增大，從而影響瀝青混合料的性能，導致瀝青混合料的各項技術指標不滿足要求。因此，內摻橡膠顆粒瀝青路面宜采用等體積法置換。

但采用等體積置換法的橡膠顆粒瀝青路面在生產的時候會遇到一個摻量表述的問題。本文依托于青海省交通科技項目《扎麻隆至倒淌河公路改擴建工程長下坡及積雪路段運營安全技術研究》橡膠顆粒抑冰路面實驗工程，采用的就是等體積置換法。本研究中0-4mm細集料被代替的質量占總礦料質量的3%，而摻入0-4mm橡膠顆粒的質量占總礦料的1.2%。致使集料、礦粉、橡膠顆粒的各摻配比例總和不為100%，導致拌合站無法工作，因此有必要對此問題進行探討。

二、橡膠顆粒抑冰路面生產配合比設計

(一)各材料的產地及密度

RSMA-13橡膠顆粒抑冰路面粗集料采用青海宸安礦業有限公司的玄武巖碎石，分為1#料(11-18mm)，密度為3.013g/cm3、2#料(6-11mm)密度為2.991g/cm3二種規格；3#料(4-6mm)密度為2.886g/cm3用湟中立輝建材石料有限公司加工生產的石灰巖碎石；細集料(0-4mm)密度為2.781g/cm3采用湟中立輝建材石料有限公司加工生產的石灰巖碎石。瀝青采用中交二公局三公司標拌合站的SBS改性瀝青，密度為1.02g/cm3。

(二)各材料的摻配比例

橡膠顆粒的粒徑同樣為0-4mm，密度為1.15g/cm3，等體積法置換同粒徑的集料。根據目標配合比的實驗結果，最佳油石比為6.2，被代替的集料的質量占總礦料質量的3%。根據集料和橡膠顆粒的密度，算出摻入橡膠顆粒的質量為占礦料總質量的1.2%。得個材料的摻配比例：11-18：6-11：4-6：0-4：橡膠顆粒：礦粉=43：32：3：9：12：10。

(三)最佳油石比驗證

按確定的礦料配合比例及最佳油石比為6.2%，上下浮動0.3%做三組馬歇爾實驗，實驗結果見下：油石比為5.9時最大毛體積相對密度為2.468，理論最大密度為2.568，空隙率為4.6，飽和度為74.9，穩定度為7.91，流值為3.88。油石比為6.2時最大毛體積相對密度為2.472，理論最大密度為2.575，空隙率為4.0，飽和度為77.9，穩定度為8.67，流值為3.30。油石比為6.5時最大毛體積相對密度為2.469，理論最大密度為2.564，空隙率為3.7，飽和度為80.1，穩定度為7.36，流值為3.20。均滿足規范要求

(四)生產配合比檢驗

按確定的礦料配合比例及最佳油石比6.2%，進行配合比檢驗實驗，進行殘留穩定度、動穩定度、謝倫堡析漏試驗、肯特堡飛散試驗來驗證橡膠顆粒瀝青混合料的性能。實驗結果為殘留穩定度94.2%，車轍試驗8252次/mm，謝倫堡析漏試驗0.02%，各項檢驗指標值均符合技術標準要求。

三、橡膠顆粒抑冰路面拌合站試拌

(一)拌合站試拌的問題

1.由于現在瀝青混合料拌合站技術的缺點，橡膠顆粒只得由人工加入拌和塔，其他材料的摻入方式與傳統瀝青混合料一致。

2.拌合站拌和系統工作的必要條件之一是：粗集料、細集料、礦粉的摻配比例之和為100%。因為橡膠顆粒抑冰路面中的細集料被替換了3%，加入了1.2%的橡膠顆粒，均為礦料總質量的百分，導致摻配比例總和不為100%，拌合站無法工作。

(二)解決問題方案

1.橡膠顆粒由人工稱取所需的質量分袋裝好，拌和時由人工投入。

2.用橡膠顆粒替換后粗集料、細集料、礦粉的摻配比例總和為97%，需要將三者進行重新分配，但是充分配的過程保持比例不變這樣才能保證混合料的級配，重新分配結果為：11-18：6-11：4-6：0-4：礦粉=44.3：33：3.1：9.3：10.3。

(三)混合料試拌

按重新分配后的比例進行試拌，礦料先干拌30S，然后噴入瀝青拌合40S。混合料試拌時礦料的溫度為185-195℃，改性瀝青的溫度為165-175℃，混合料出廠溫度為175-185℃。在出料口取料做馬歇爾實驗及生產配合比檢驗實驗，油石比為6.2時最大毛體積相對密度為2.471，理論最大密度為2.575，空隙率為3.7，飽和度為77.8，穩定度為7.91，流值為3.88。第二組油石比為6.2時最大毛體積相對密度為2.470，理論最大密度為2.575，空隙率為3.8，飽和度為78.1，穩定度為8.75，流值為3.10。

確定的礦料配合比例及最佳油石比6.2%，進行配合比檢驗實驗，進行殘留穩定度、動穩定度、謝倫堡析漏試驗、肯特堡飛散試驗來驗證橡膠顆粒瀝青混合料的性能。實驗結果為殘留穩定度95.3%，車轍試驗9526次/mm，謝倫堡析漏試驗0.01%，各項檢驗指標值均符合技術標準要求。

四、結論

(1)集料密度約為橡膠顆粒的2.3倍，橡膠顆粒抑冰路面宜采用等體積置換法，以保證混合料的嵌擠結構不發生大的變化，確保瀝青混合料的性能滿足要求。

(2)橡膠顆粒的加入，橡膠顆粒抑冰路面的配合比設計宜采用優化的體積設計法。

(3)拌和站技術的缺點，橡膠顆粒的投入為人工稱取質量后，手動投入，先進的拌合站技術需待研究開發。

(4)橡膠顆粒替換部分集料后，導致粗集料、細集料、礦粉的各摻量比例總和不為100%，需要重新對礦料比例進行分配。并對重新分配比例的瀝青混合料進行試拌，試拌結果表明橡膠顆粒抑冰路面的各項性能均滿足要求。