基于SHRP試驗的高摻量橡膠瀝青再生混合料路用性能研究

包啟云，劉國濤

云南省建設投資控股集團有限公司,云南 昆明 650501

0 引言

橡膠瀝青因其優異的高溫性能和回收利用廢舊資源，被廣泛用于公路抗車轍路段。常用橡膠瀝青膠粉摻量15%左右，而高摻量橡膠瀝青膠粉摻量在25%以上。加大膠粉用量，增加了廢舊資源利用率，但對瀝青性能有一定的影響。高溫性能是瀝青膠結料路用抗車轍主要評價指標之一。對于改性瀝青，由于改性劑的加入，常用評價高溫性能指標對改性瀝青敏感性差。美國SHRP 規范［1］中提出采用動態剪切流變儀（DSR）評價瀝青混合料高溫性能。通過重復蠕變試驗評價重復加載-卸載條件下高摻量橡膠瀝青高溫性能。并通過試驗段車轍試驗分析再生混合料高溫性能。

1 試驗方案

1.1 高溫性能試驗

1.1.1 動態剪切流變（G*/sinδ）

采用動態剪切試驗分析原樣瀝青及RTFOT 后殘留瀝青性能［2］。以車轍因子（G*/sinδ）作為評價指標。車轍因子反映的是瀝青抗永久變形性能。其值越大，高溫流動變形越小，高溫性能越好。

1.1.2 重復蠕變試驗

重復蠕變試驗采用加載1s，恢復9s 的重復加載，進行100 次循環加載［3］。采用蠕變勁度粘性部分評價改性瀝青高溫性能。

1.2 低溫性能

SHRP 規范采用彎曲梁蠕變試驗（BBR）評價瀝青的低溫性能。BBR 試驗溫度-10℃。

并以彎曲蠕變勁度模量和蠕變曲線斜率指標評價瀝青低溫性能。

1.3 疲勞性能

SHRP 規范采用RTFOT+PAV 長期老化后的車轍因子評價抗疲勞性能。SHRP 規范要求車轍因子不超過5MPa，車轍因子越小抗疲勞性能越好［4］。

2 試驗結果分析

2.1 高溫性能

2.1.1 動態剪切流變試驗

不同種類瀝青老化前后動態剪切試驗的車轍因子和疲勞因子見表1 所示。

由表1 可得，老化前后兩種瀝青的高溫性能規律一致，即高摻量橡膠瀝青最好，SBS 改性瀝青次之。兩種改性瀝青均滿足SHRP 規范中膠結料要求，但高摻量橡膠瀝青高溫性能更優。

表1 車轍因子結果

2.1.2 重復蠕變試驗結果

通過對70#基質瀝青、高摻量橡膠瀝青和SBS 改性瀝青進行重復蠕變試驗［5］，評價不同種類瀝青高溫性能。試驗結果見表2 所示。

表2 不同種類瀝青重復蠕變試驗

由表2 試驗結果可知：高摻量橡膠瀝青蠕變勁度粘性部分Gv 最大，遠高于基質瀝青和SBS 改性瀝青。從累計變形增長率可知，高摻量橡膠瀝青和SBS 改性瀝青k 值遠小于基質瀝青，而高摻量橡膠瀝青k 值則遠小于SBS 改性瀝青。k 值越大則殘留變形累積越快，試件發生車轍的可能性就越大。由此說明在加載—卸載循環過程中，橡膠瀝青累計變形增長較慢，具有良好的抗車轍性能。

累計變形反映重復加載后總殘留應變大小，其值越小，則高溫性能越好。高摻量橡膠瀝青累積變形遠小于SBS 改性瀝青和基質瀝青。僅從累計變形考慮，與高摻量橡膠瀝青相比，SBS 改性瀝青高溫性能較差。

卸載過程中高摻量橡膠瀝青和SBS 改性瀝青大部分變形都能恢復，而基質瀝青的變形則難以恢復。殘留變形率越小則瀝青變形恢復能力越強，高溫性能越好。由此說明，兩種改性瀝青均比基質瀝青有更好的變形恢復能力。

通過重復蠕變試驗四種評價指標結果，與SBS 改性瀝青相比，高摻量橡膠瀝青高溫性能更優。在同樣加載條件下，高摻量橡膠瀝青總變形小，變形恢復能力好，殘余變形小，具有優異的高溫性能。

2.2 低溫性能

高摻量橡膠瀝青、SBS 改性瀝青和基質瀝青彎曲梁蠕變試驗結果如圖1 所示。

由圖1 試驗結果可知：從勁度模量S 值來看，SBS 改性瀝青低溫性能略高于高摻量橡膠瀝青。兩種瀝青低溫性能均優于基質瀝青。主要是由于橡膠粉摻量增加，使試件中瀝青有效成分比例減少，影響了橡膠瀝青低溫性能。

2.3 疲勞性能

根據表1 中疲勞因子數據，可得相同PG 等級的高摻量橡膠瀝青和SBS 改性瀝青在同一溫度31℃下的抗疲勞性能［6］，如圖2 所示。

圖1 不同瀝青彎曲梁蠕變試驗結果（-10℃）

圖2 不同瀝青疲勞因子對比圖

從圖2 結果可知：相同溫度條件下兩種瀝青G*sinδ 均滿足小于5MPa 的要求。同一溫度條件下，G*sinδ 越小抗疲勞性能越好。由此可知，與SBS 改性瀝青相比，高摻量橡膠瀝青抗疲勞性能明顯更優，這與現場工程經驗一致。

3 試驗段性能分析

選擇膠粉摻量為25%，橡膠瀝青再生AC-13 中舊料RAP的添加比例為35%，設計高摻量橡膠瀝青再生混合料［7-8］。對高摻量橡膠瀝青再生AC-13 試驗段進行車轍試驗［9-10］，試驗結果見圖3 所示。

圖3 車轍試驗結果

由圖3 試驗結果可知：高摻量橡膠瀝青再生AC-13 的動穩定度達到6000次/mm，明顯高于技術規范要求（3000次/mm）。由此說明高摻量橡膠瀝青再生混合料具有優異的高溫性能和抗車轍性能。

4 結論

（1）老化前后兩種瀝青的高溫性能規律一致，即高摻量橡膠瀝青最好，SBS 改性瀝青次之。在同樣的加載條件下，高摻量橡膠瀝青總變形小，變形恢復能力好，殘余變形小，具有優異的高溫性能。

（2）相比較SBS 改性瀝青，高摻量橡膠瀝青具有良好的抗疲勞性能。低溫性能略低于SBS 改性瀝青。

（3）高摻量橡膠瀝青再生AC-13 的動穩定度達到6000 次/mm 以上，顯著高于技術規范要求，具有優異的高溫性能和抗車轍性能。