橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料RSMA-13的性能評(píng)價(jià)分析

何克揚(yáng) 潘炳良 王偉

摘要：為提升橡膠瀝青混合料的性能，文章按表面膠漿及分散理論，設(shè)計(jì)一種橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料，并對(duì)該混合料的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：濕法橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料RSMA-13的拌和產(chǎn)能可實(shí)現(xiàn)200 t/h，其動(dòng)穩(wěn)定度（60 ℃）≥4 000次/mm;橡膠瀝青RSMA路面的空隙率約為5%±1%，滲水系數(shù)≤100 ml/min，路面表面構(gòu)造深度約為0.9 mm，橡膠瀝青RSMA路面外美內(nèi)實(shí)。

關(guān)鍵詞：道路工程;橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料;動(dòng)穩(wěn)定度;空隙率;滲水系數(shù);構(gòu)造深度

0 引言

橡膠瀝青最早見(jiàn)于1843年的英國(guó)專利，美國(guó)率先利用濕法工藝于20世紀(jì)60年代生產(chǎn)了橡膠瀝青混合料，20世紀(jì)90年代后，橡膠瀝青被越來(lái)越多的國(guó)家所接受并應(yīng)用。美國(guó)和南非是橡膠瀝青應(yīng)用最為普遍、技術(shù)最為成熟的兩個(gè)國(guó)家，如1991年美國(guó)多個(gè)州聯(lián)合頒布了《綜合地面運(yùn)輸效率方案》，要求各州將廢棄橡膠輪胎應(yīng)用于瀝青路面，并規(guī)定了應(yīng)用比例，促進(jìn)了對(duì)橡膠粉改性瀝青大規(guī)模的研究和試驗(yàn)，目前美國(guó)橡膠瀝青路面總里程已超過(guò)了1.3萬(wàn)km。葡萄牙、西班牙、澳大利亞、法國(guó)和南非等國(guó)家的橡膠瀝青技術(shù)也得到了迅速發(fā)展[1-4]。

橡膠瀝青瑪蹄脂碎石是一種新型的路用瀝青混合料，是由橡膠瀝青結(jié)合料、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充粗顆粒間斷級(jí)配骨架間隙的骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)[5]。木質(zhì)素纖維作為一種理想的加筋材料，可均勻地分散在瀝青混合料中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效地增加集料表面的結(jié)構(gòu)瀝青油膜厚度，增加瀝青膠漿、瀝青砂漿的韌性，可有效地提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性、抗裂性以及耐久性。

廣西高速公路第一次采用橡膠瀝青是在2007年壇百高速公路試驗(yàn)段，第一次大規(guī)模采用橡膠瀝青是在2011年隆百高速公路復(fù)合式薄層橡膠瀝青路面，第一次在橡膠瀝青混合料中摻配顆粒狀木質(zhì)素纖維是在2014年南寧機(jī)場(chǎng)高速舊混凝土路面加鋪橡膠瀝青路面工程中。2016年在南寧機(jī)場(chǎng)第二高速?gòu)V西路橋段路面工程、南寧市民族大道維修整治工程采用了橡膠瀝青RSMA路面，2018年在賀州市政道路南環(huán)路（貨運(yùn)通道、重載交通特征明顯）某紅綠燈路口鋪筑了橡膠瀝青RSMA路面試驗(yàn)段。除民族大道橡膠瀝青RSMA路面局部位置有車(chē)轍、坑槽外，這些橡膠瀝青RSMA路面未出現(xiàn)早期損壞現(xiàn)象。

為確保廣西第一次在潮濕多雨山區(qū)新建某高速公路橡膠瀝青路面的品質(zhì)，本文根據(jù)濕法橡膠粉改性瀝青的形成機(jī)理和影響因素，以橡膠瀝青混合料性能為導(dǎo)向，考慮到橡膠粉改性瀝青的黏度特性，結(jié)合現(xiàn)有實(shí)體工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，提出合理?yè)搅肯聺穹ㄏ鹉z瀝青現(xiàn)場(chǎng)加工制備技術(shù)，以提高生產(chǎn)效率，為橡膠瀝青RSMA路面的連續(xù)勻速攤鋪提供保證。根據(jù)橡膠瀝青混合料的膠漿及分散理論，提出一種均勻骨架密實(shí)型橡膠瀝青瑪蹄脂混合料組成設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，橡膠粉摻量按基質(zhì)瀝青質(zhì)量的15%來(lái)控制，橡膠粉改性瀝青的施工黏度約為1.8 Pa·s，并對(duì)橡膠瀝青瑪蹄脂混合料的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 原材料

本次設(shè)計(jì)采用30～80目橡膠粉、70#A級(jí)道路石油瀝青，膠粉外摻摻量為70#A級(jí)道路石油瀝青質(zhì)量的15%，對(duì)橡膠粉改性瀝青性能進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果如表1～2所示。

橡膠瀝青黏度大，既是優(yōu)點(diǎn)，也是缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的橡膠瀝青采用攪拌的工藝加工，橡膠瀝青的膠粉外摻摻量約為基質(zhì)瀝青質(zhì)量的20%。由于黏度大，拌和過(guò)程中橡膠瀝青計(jì)量時(shí)間長(zhǎng)，橡膠瀝青混合料的拌和產(chǎn)能約為180 t/h。從表2可以看出，橡膠粉改性瀝青的黏度<3.0 Pa·s，有利于橡膠瀝青混合料的拌和生產(chǎn)，4 000型間歇式拌和機(jī)的橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料RSMA-13的產(chǎn)能可達(dá)200～220 t/h，也為橡膠瀝青RSMA路面的連續(xù)攤鋪提供了保證。長(zhǎng)期困擾工程技術(shù)人員的橡膠瀝青混合料拌和產(chǎn)能相對(duì)偏低的問(wèn)題，得到合理解決。

本次設(shè)計(jì)所用粗集料為1#（10～15）mm、2#（5～10）mm的輝綠巖碎石，細(xì)集料為3#（0～3）mm的輝綠巖機(jī)制砂，填料為石灰?guī)r礦粉。各檔集料及填料的吸水率及密度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，礦料篩分結(jié)果見(jiàn)表4，礦料的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

2 橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料RSMA-13的性能評(píng)價(jià)

基于瀝青混合料抗剪強(qiáng)度特性，以橡膠瀝青膠漿、骨架密實(shí)特性為基準(zhǔn)，提出適用于抗變形的、耐久的橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料的設(shè)計(jì)參數(shù)。其中，橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料RSMA-13的施工配合比為11～18 mm∶7～11 mm∶4～7 mm∶0～4 mm∶礦粉=37∶32∶9∶18∶4，油石比為6.5%，顆粒狀木質(zhì)素纖維的摻量為礦質(zhì)混合料的0.3%。

從拌和站取熱料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

從表4、表6、表7可以得出，RSMA-13中關(guān)鍵篩孔13.2 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm所對(duì)應(yīng)的通過(guò)率分別為85.4%～92.3%、53.8%～61.0%、23.9%～32.2%、16.1%～23.4%，2.36 mm及以上的粗集料用量在76.6%～83.9%，這有利于提高橡膠瀝青混合料的抗變形能力。RSMA-13的0.075 mm的通過(guò)率為4.8%～6.5%，冷料經(jīng)過(guò)烘干除塵后，輝綠巖細(xì)集料0.075 mm的通過(guò)率由冷料的10.9%減少為熱料的5.5%，RSMA-13中<0.075 mm的部分主要由外摻配的礦粉提供，這也表明橡膠粉改性瀝青既是膠結(jié)料，也是填充料，橡膠粉改性瀝青粘附填料、細(xì)集料并裹附在粗集料上，可起到凝聚密實(shí)的作用;從表8可以看出，RSMA-13車(chē)轍試驗(yàn)的變形量<2.5 mm，動(dòng)穩(wěn)定度（60 ℃）≥5 000次/mm，RSMA-13具有較好的高溫穩(wěn)定性能。

在瀝青路面連續(xù)攤鋪碾壓過(guò)程中，礦料組成設(shè)計(jì)合理的瀝青混合料抗剪切能力強(qiáng)、承載力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，采用高溫緊跟碾壓工藝，瀝青混合料無(wú)推移、軟彈、起漿、泛油，鋼輪初壓、復(fù)壓輪印深度淺，瀝青路面壓實(shí)度好、滲水系數(shù)小、平整度優(yōu)。為此，橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料RSMA-13的抗變形能力也可從壓實(shí)度、滲水系數(shù)和平整度的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行間接評(píng)價(jià)，見(jiàn)表9～11。

從表9～11可以得出，橡膠瀝青RSMA路面的殘留空隙率≤7%，滲水系數(shù)≤100 ml/min，連續(xù)式平整度儀測(cè)定平整度的標(biāo)準(zhǔn)差σ<0.6 mm，橡膠瀝青RSMA路面外美內(nèi)實(shí)。

橡膠瀝青RSMA-13路面的抗滑安全性能可從路面的構(gòu)造深度進(jìn)行評(píng)價(jià)（見(jiàn)表12）。

從表12可以看出，橡膠瀝青RSMA路面的表面構(gòu)造系數(shù)>0.8 mm，表明其有良好的抗滑性能。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）膠粉外摻摻量為基質(zhì)瀝青質(zhì)量的15%，橡膠粉改性瀝青的黏度合適，橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料RSMA-13的拌和產(chǎn)能≥200 t/h，這為解決傳統(tǒng)濕法橡膠瀝青混合料拌和產(chǎn)能相對(duì)較低的問(wèn)題提供了一種可供參考的技術(shù)方案。

（2）橡膠瀝青瑪蹄脂碎石混合料RSMA-13燃燒篩分結(jié)果中13.2 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm篩孔所對(duì)應(yīng)的平均通過(guò)率分別為89%、58%、27%、20%、5.5%，濕法橡膠粉改性瀝青既是膠結(jié)料，也是填充料，這種組成設(shè)計(jì)的RSMA-13高溫穩(wěn)定性能良好，橡膠瀝青RSMA-13路面密實(shí)度好、平整舒適、抗滑安全。

參考文獻(xiàn)：

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[4]DB45/T 1098-2014，橡膠瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5]呂偉民.橡膠瀝青路面技術(shù)規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：何克揚(yáng)（1978—），高級(jí)工程師，主要從事公路工程施工、管理工作;

潘炳良（1968—），工程師，主要從事公路工程施工、管理及公路養(yǎng)護(hù)工作;

王 偉（1994—），碩士研究生，研究方向：路基路面工程。