橡膠顆粒瀝青混合料路用性能及工程應(yīng)用探析

中圖分類號(hào) U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 2096-8949（2025）08-0089-03

0 引言

橡膠顆粒瀝青混合料為橡膠顆粒取代部分集料后制備而成的混合料。因橡膠顆粒具有較高彈性，能改善路面冰層受力及與路面的黏結(jié)形態(tài)，具有一定的抗凝冰性能。但是，橡膠顆粒的摻加在一定程度上改變了瀝青混合料物理特性和路用性能，施工工藝也應(yīng)隨之調(diào)整。基于此，該文展開橡膠顆粒瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)及路用性能分析，并對(duì)工程應(yīng)用要點(diǎn)展開探析，以期研究成果為此類新型瀝青混合料的推廣應(yīng)用提供借鑒參考。

1橡膠顆粒瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料選用

1.1.1 SBS改性瀝青

為提升橡膠顆粒瀝青混合料路用性能及抗凝冰效果，應(yīng)選用SBS改性瀝青作為原材料。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE20—2011）展開改性瀝青常規(guī)性能檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果與《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF4—2004）進(jìn)行比較，以判斷改性瀝青性能是否達(dá)標(biāo)[1]。檢測(cè)結(jié)果見表1。由此看出，SBS改性瀝青常規(guī)性能滿足技術(shù)要求。

1.1.2 集料及填料

選用干燥潔凈，表面粗糙且多棱角，外觀近方形且無風(fēng)化，物理力學(xué)性能優(yōu)異的石灰?guī)r集料。根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG3432—2024）展開性能檢測(cè)，結(jié)果見表2。石灰?guī)r集料常規(guī)性能完全達(dá)標(biāo)。

細(xì)集料主要指粒徑在 2 . 3 6 m m 以下的集料，主要發(fā)揮空隙填充作用。所選用的細(xì)集料表觀相對(duì)密度為2.817，砂當(dāng)量為 96 % ，堅(jiān)固性為 2 . 7 % ，含泥量不超出 3 . 0 % ，主要性能均符合技術(shù)要求。

為更好填充集料空隙，增強(qiáng)瀝青和集料的黏附性，并在集料表面形成擴(kuò)散溶劑化膜，還應(yīng)使用礦粉填料[2]。橡膠顆粒瀝青混合料所用礦粉表觀密度為2.741，含水量為 0 . 9 % 。各項(xiàng)常規(guī)性能均滿足規(guī)范。

1.1.3 橡膠顆粒

橡膠顆粒瀝青為干法制備的改性瀝青，用橡膠顆粒代替部分集料制備橡膠顆粒瀝青混合料，以提升混合料路用性能，并借助材料物理性能起到抗凝冰效果。橡膠顆粒瀝青混合料抗凝冰性能適合 以上的寒冷環(huán)境。

橡膠顆粒在混合料內(nèi)主要發(fā)揮細(xì)集料的作用，故可根據(jù)細(xì)集料要求展開其材料選用和質(zhì)量檢測(cè)。橡膠顆粒內(nèi)扁平狀顆粒含量主要影響混合料空隙率和飛散損失[3]。橡膠顆粒中水分、雜質(zhì)含量應(yīng)在 1 . 0 % 和 0 . 7 5 % 以下，炭黑含量應(yīng)位于 2 5 ～ 3 8 % 之間，扁平顆粒含量應(yīng)不超出10 % ，邵氏硬度應(yīng)達(dá)到 5 5 % 以上。為取得較好的改性效果，通過馬歇爾試驗(yàn)確定橡膠瀝青顆粒摻量。根據(jù)殘留穩(wěn)定度和劈裂強(qiáng)度比取值，應(yīng)按 3 . 0 % 摻加橡膠顆粒。

橡膠顆粒瀝青采用干拌和方式攪拌，即先攪拌橡膠顆粒與集料，此后按比例添加瀝青和礦粉繼續(xù)攪拌。其間，橡膠顆粒必將因溫度升高而出現(xiàn)碳化跡象[4。為防止溫度過高而影響混合料性能，同時(shí)避免溫度過低而影響混合料質(zhì)量，必須加強(qiáng)溫度及攪拌工藝控制。

1.1.4纖維

為增強(qiáng)瀝青和礦料間黏結(jié)效果，提升骨架密實(shí)型橡膠顆粒瀝青混合料路用性能，還應(yīng)添加木質(zhì)素纖維。經(jīng)檢測(cè)，其密度為 ，pH值為7.4，含水率 2 . 9 % 。根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)按混合料質(zhì)量的 0 . 3 % 摻加纖維材料。

1.2配合比設(shè)計(jì)

骨架密實(shí)型橡膠顆粒瀝青混合料中由粗集料嵌擠為主骨架結(jié)構(gòu)，同時(shí)填充礦質(zhì)集料及橡膠顆粒，并通過瀝青膠漿進(jìn)行黏附和約束，增強(qiáng)混合料強(qiáng)度。SMA-13瀝青混合料為骨架密實(shí)型級(jí)配，故橡膠顆粒瀝青混合料按照SMA級(jí)配類型展開級(jí)配設(shè)計(jì)。得出的SMA-13橡膠顆粒瀝青混合料級(jí)配見表3。

按照 5 . 7 % ， 6 . 0 % 、 6 . 3 % 及 6 . 6 % 的比例確定油石比，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE20—2011）制備試件，展開標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)，進(jìn)行最佳油石比確定。試驗(yàn)結(jié)果見表4。據(jù)此，應(yīng)將橡膠顆粒瀝青混合料最佳油石比確定為 6 . 3 % 。

2橡膠顆粒瀝青混合料性能檢測(cè)

2.1高溫穩(wěn)定性

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE20—2011），采用車轍試驗(yàn)檢測(cè)橡膠顆粒瀝青混合料高溫抗車轍性能。試驗(yàn)開始前，制備長和寬為 3 0 c m ，高為 的試件，達(dá)到成型狀態(tài)后常溫養(yǎng)護(hù) 1 2 h 以上；此后置于 環(huán)境下保溫 。將試件取出后由試驗(yàn)輪反復(fù)碾壓，同時(shí)記錄測(cè)試時(shí)間和試件變形量；計(jì)算不同橡膠顆粒摻量水平下的動(dòng)穩(wěn)定度。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，試件動(dòng)穩(wěn)定度均位于3000次/毫米以上。因橡膠顆粒具有高彈特性，輪碾荷載卸除后混合料變形快速恢復(fù)，高溫穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)[5]。

2.2 水穩(wěn)性

根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程展開浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，以確定橡膠顆粒摻量以及橡膠顆粒瀝青混合料水穩(wěn)性。同時(shí)展開普通瀝青混合料水穩(wěn)性平行檢測(cè)。結(jié)果見表5。根據(jù)表中結(jié)果看出，橡膠顆粒瀝青混合料劈裂強(qiáng)度和凍融劈裂強(qiáng)度比均高出普通瀝青混合料，具有更加優(yōu)異的水穩(wěn)性。原因在于橡膠顆粒摻加后能凝固為高強(qiáng)度固化結(jié)構(gòu)，使基質(zhì)瀝青彈性和抗水損性能增強(qiáng)。

2.3 低溫抗裂性

按照試驗(yàn)規(guī)程，采用輪碾法制備長 2 5 c m 、寬 3 c m 高 的梁試件并在 的溫度下展開小梁彎曲試驗(yàn)，加載速度按 確定。為體現(xiàn)橡膠顆粒的改性性能，同時(shí)制備相同尺寸的普通瀝青混合料梁試件，按照相同的試驗(yàn)條件展開平行檢測(cè)，結(jié)果見表6。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，在橡膠顆粒摻加比例為 3 . 0 % 時(shí)混合料彎曲應(yīng)變達(dá)到 ，超出 2 5 0 0 μ 的規(guī)范低限。橡膠顆粒具有較好的抗破壞應(yīng)變能力和應(yīng)力松弛性能，能與基質(zhì)瀝青較好相容，故以其替代部分細(xì)集料后瀝青混合料應(yīng)力松弛性能和低溫抗裂性能均相應(yīng)提高，且明顯高出普通瀝青混合料。

3橡膠顆粒瀝青混合料的工程應(yīng)用

3.1工程概況

某公路段位于我國西南地區(qū)，地形起伏大，氣候復(fù)雜多變。所在地區(qū)年平均氣溫為 ，冬季極端低溫達(dá)到 。路線長 6 5 . 5 k m ，橋隧比達(dá)到 4 8 . 5 % ，設(shè)計(jì)行車速度為 8 0 k m / h 。考慮到工程所在地區(qū)冬季氣溫低，為使瀝青路面具備較好的自除冰性能，該工程決定鋪筑橡膠顆粒瀝青路面。因此類路面在當(dāng)?shù)貫槭状问褂茫瑹o成功經(jīng)驗(yàn)，故以 K6 5 + 4 4 0 ～ K7 0 + 0 0 0 段為試驗(yàn)段，展開橡膠顆粒瀝青混合料試鋪筑。

3.2橡膠顆粒瀝青混合料拌和及運(yùn)輸

公路試驗(yàn)段選用額定生產(chǎn)能力為 3 2 0 t / h 的J4000型間歇式拌和設(shè)備。考慮到橡膠顆粒存在一定分散難度，應(yīng)先進(jìn)行橡膠顆粒和集料拌和。為增強(qiáng)瀝青和橡膠顆粒間的黏結(jié)效果，確保橡膠顆粒瀝青混合料拌和均勻，必須適當(dāng)提高瀝青與集料加熱溫度。按設(shè)計(jì)配比將集料和橡膠顆粒投進(jìn)拌和倉，充分混合。考慮到集料加熱溫度在 之間，若長時(shí)間混合會(huì)引起橡膠顆粒表面碳化，故應(yīng)將此階段拌和時(shí)間控制在 2 5 s 以內(nèi)。此后添加瀝青和礦粉繼續(xù)攪拌 5 0 ～ 6 0 s ，瀝青溫度應(yīng)比普通混合料拌和時(shí)高出 。

配備相應(yīng)數(shù)量的自卸車進(jìn)行橡膠顆粒瀝青混合料裝運(yùn)。裝料前，應(yīng)在保證車廂內(nèi)部干燥潔凈的基礎(chǔ)上在其內(nèi)壁均勻噴灑一層隔離劑，避免混合料黏連。裝料期間仍應(yīng)前后移動(dòng)自卸車，按照前、后、中的次序裝料，避免出現(xiàn)集料離析。裝料完成后應(yīng)在自卸車側(cè)板處增設(shè)保溫層，并覆蓋雙層篷布保溫防塵。

3.3攤鋪

同時(shí)配備2臺(tái)ABG8820型攤鋪機(jī)梯隊(duì)式攤鋪，前后距離控制在 3 0 ～ 5 0 m 之間，中間應(yīng)錯(cuò)開 2 0 ～ 3 0 c m 0因試驗(yàn)段橡膠顆粒瀝青面層攤鋪厚度僅為 4 c m ，故對(duì)攤鋪機(jī)參數(shù)設(shè)定及攤鋪過程控制要求較高。綜合考慮拌和站生產(chǎn)能力、下面層狀況、攤鋪層厚度等因素所確定出的攤鋪速度為 2 . 0 ～ 6 . 0 m/ m i n。

攤鋪溫度必須控制在""以上。為確保攤鋪過程連續(xù)展開，避免因缺料而造成攤鋪中斷，必須在現(xiàn)場(chǎng)等候卸料的車輛達(dá)到5輛及以上時(shí)再施工。按照 2 0 m 距離設(shè)定斷面，各斷面布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)所測(cè)標(biāo)高確定松鋪系數(shù)。

3.4碾壓

橡膠顆粒瀝青混合料高溫狀態(tài)下的黏性比普通瀝青混合料高，且碾壓后會(huì)出現(xiàn)一定程度反彈，再加上試驗(yàn)路橡膠顆粒瀝青面層厚度小。為保證平整度和密實(shí)度，必須制定出切實(shí)適用的碾壓方案。應(yīng)選用噸位在1 0 ～ 1 8 t 之間的壓路機(jī)，至少包括4臺(tái)鋼輪壓路機(jī)和2臺(tái)輪胎壓路機(jī)，碾壓過程應(yīng)遵循緊跟慢壓、高瀕低幅的原則。根據(jù)以上要求制定出的試驗(yàn)段碾壓方案見表7。

4結(jié)論

綜上所述，因橡膠顆粒瀝青彈性性能優(yōu)異，在行車荷載作用下會(huì)表現(xiàn)出較大的撓度變形，使路面凝冰破碎。此外，橡膠顆粒能改善瀝青路面與冰層的黏附形式，使冰層在遭受外部行車荷載作用時(shí)出現(xiàn)應(yīng)力集中，加速冰層開裂。故橡膠顆粒瀝青混合料具備較好的路用性能和抗凝冰效果，對(duì)于冬季低溫地區(qū)瀝青路面較為適用。考慮到橡膠顆粒瀝青混合料物理屬性和較高的彈性性能，其攤鋪、碾壓施工面臨一定難度。該文通過攤鋪和碾壓方案的優(yōu)化及過程控制，使試驗(yàn)段橡膠顆粒瀝青混合料路面施工質(zhì)量得到較好保證。

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