第31卷第2期 交通科学与工程 Vo1.31 NO.2 2 0 1 5年6月 J0URNAL OF TRANSPORT SCIENCE AND ENGINEERING Jun.2015 文章编号:1674—599X(2015)O2一OO15一O4 橡胶粉对橡胶沥青混合料性能的影响 杨冬亮 ,冯明林 ,闫思璐。 (1.河南中大建设工程有限公司工程部,河南驻马店 463000;2.河南交院公路工程技术有限公司总工办, 河南郑州451460;3.河南省置地房地产集 团有限公司成本部,河南驻马店463000) 摘要:为了探讨橡胶沥青中橡胶粉颗粒对沥青混合料的影响程度,选取不同的SMA一13级配,在级 配优化和最佳油石比的基础上,进行了室内标准试验。分析结果表明:在相同的橡胶粉下,掺量越高,油 石比越高,高温稳定性越好;而在同比掺量下,橡胶粉越细,油石比越低,高温性能也是越好。 关键词:橡胶沥青;橡胶粉颗粒;最佳油石比;高温性能 中图分类号:U418.6 文献标识码:A Rubber powder effects on the properties of the rubber asphalt mixture YANG Dong—liang ,FENG Ming—lin ,YAN Si—lu。 (1.Engineering Department,Henan Zhongda Construction Co.,Ltd.,Zhumadian 463000,China; 2.General Office,Henan Institute of Highway Engineering and Technology Co.,Ltd.,Zhengzhou 451460,China; 3.The Cost Department,Henan Province Land Real Estate Group Co.,Ltd.,Zhumadian 463000,China) Abstract:In order to explore the impact of the rubber powder particles on the asphalt mixture.Bases on the rubber asphalt at home and abroad,the SMA一13 grading is select— ed.Under the graded optimization and the optimum proportion,conclusions are drawn from indoor standard experiments:Under the same powder dosage,the higher the a— mount of oi1 is,the better temperature stability is,but compared with the same dosage, the fine powder and the lower the amount of oil,there will be a better high temperature performance at higher temperature. Key words:rubber asphalt;rubber powder particle;the optimum proportion;the high temperature performance 在橡胶沥青胶结料配合比设计中,查旭东口] 胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南,为中国 等人从橡胶沥青中胶粉颗粒存在的角度出发,级 橡胶粉、橡胶沥青、沥青混合料的配合比设计及橡 配设计时给胶粉颗粒留下一定的空间,对关键性 胶沥青用量研究提供了一定的依据。作者拟结合 筛孔以及O.075 mm筛孔的通过率进行了优化处 河南地区夏季高温炎热的具体情况,对橡胶沥青 理,以避免给混合料骨架结构造成影响,从而降低 混合料作进一步研究,旨在为中原地区橡胶沥青 混合料整体强度。赖正林[2]等人根据橡胶沥青的 的发展提供参考。 特性,参照不同的气候以及交通状况,对橡胶沥青 混合料进行了研究,设计方法仍然采用马歇尔标 1 原材料 准击实法。早在2006年12月,北京市路政局的 设计人员在参考大量工程实践的基础上编制了废 1)集料及填料的选择 收稿日期:2014—12—18 作者简介:杨冬亮(1986一),男,河南中大建设工程有限公司工程师。 16 交通科学与 工程 第31卷 考虑到集料的种类对混合料的影响,粗、细集 料均采用福州市闽侯县苏洋村生产的单一玄武 岩。该种粗集料具有坚硬、耐磨及表面纹理良好 生产的亲水系数小于1的石灰石矿粉,它是由碱 性的石灰岩在不含泥土的情况下磨细而成,并要 求该矿粉洁净干燥。该矿粉可以与沥青形成良好 的粘附性。同时要求矿粉中0.075 mm筛孔的通 过率为85 以上。具体结果汇总见表1。 等特点。相应的玄武岩石屑棱角性好,表面粗糙 并与沥青的粘附性较好。填料选用福建省三明市 表1矿粉检验结果 Table 1 The test results of slag 2)沥青 度、稳定度、流值、矿料间隙率及试样空隙率变化 规律,最终确定各自的最佳油石比,如图2所示。 逞瓣褶赠 在配合比设计和制作相关试件时,沥青胶结 料由不同目数橡胶粉与普通70 沥青在室内通过 高速搅拌剪切掺拌而成。即试验选取了3种橡胶 目数(30目,40目和50目)和4种橡胶掺量 (10 ,15 ,20 和25 ),在特殊方法下掺拌配 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ O 置而成,并在高温溶胀条件下发育成成品橡胶 沥青 j。 0.0750.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16 19 26.5 31.5 2配合比设计 针对中国规范推荐的SMA一13矿料级配曲 线的具体情况,对关键性筛孔(4.75 mm和 筛 ̄L/mm 图1合成级配曲线 Fig.1 Synthetic gradation curves 0.075 mm通过率)作了进一步的调整_4],确定了 2条级配曲线①SMA一13和②SMA一13。其中, ②SMA一13级配要略粗于①SMA一13级配。为 了减小在试验的过程中发生偶然性的误差,提高 述 丑 瘿 试验的准确性,试验整个过程采用“精配”原则。合 成级配曲线如图1所示。 10%15%2O%25%1O%l5%2O%25% lO%15%2O%25% 30目40目 50目 橡胶粉掺量 图2 最佳油石比变化 Fig.2 The change of the optimun ratio of oil and stone 3油石比分析 在矿料合成级配以后,要进行最佳油石比的 确定。按照图1通过率的要求,在精配的前提下, 反算出各档的质量,得到①和②级配精配矿料混 合料。然后分别按照6.3 ,6.6 ,04,6.9 及7.2% 的阶梯油石比,制作马歇尔标准试件。同时纤维 掺量按照占沥青混合料比例的0.3 同等加入,最 后,在室内马歇尔试验的基础上,分析毛体积密 从图2中可以看出,在配合比设计时,最佳油 石比与橡胶沥青组分联系紧密。无论级配的粗、 细,在相同目数橡胶粉下,油石比随橡胶粉掺量的 增加而增加;但是,在相同的掺量下,最佳油石比 却随着橡胶粉的目数增加而有所下降,并趋于稳 定。即橡胶粉越细,油石比越低。当橡胶粉掺量 达到20 时,橡胶粉细度对油石比影响降低。这 第2期 杨冬亮,等:橡胶粉对橡胶沥青混合料性能的影响 17 一 .1一、 嚣表明由于橡胶粉的不断加入,沥青的粘度变大。 在最佳油石比确定、且矿粉和纤维料共同的作用 加 从图3中可以看出,无论级配的粗、细,橡胶 m 5 沥青的动稳定度变化趋势相同。当掺配橡胶沥青 咖 咖 咖 下,集料表面形成的沥青膜就会加厚,进而油石比 变大。与此同时,当橡胶粉细度加大时,橡胶粉颗 粒在高温基质沥青中脱硫反应彻底,进而形成小 的分子团网状结构。但是,这种经过高温氧化解 聚的“合成沥青”在标准试验中形成的沥青膜厚度 却无法增加,致使油石比不再增加。因此,在掺配 橡胶沥青、考虑油石比时,要综合考虑橡胶粉的细 度和掺量。 4高温性能分析 沥青混合料作为沥青路面的面层,直接受到 车辆荷载和环境因素的影响。特别是在夏季高温 地区,车辙病害的产生降低了路面的行车质量。 橡胶沥青混合料兼具了橡胶粉和沥青的弹性性 质,对夏季流动性车辙具有深远的意义_5]。对路 面性能研究中,从高温性能出发,分析不同级配、 掺配及目数橡胶粉下动稳定度的变化,以便在具 体实践中对级配设计和胶结料的选择提供依据。 在最佳油石比的基础上,对①和②两种级配分别 拌制,将混合料制作成标准车辙试件。在6O℃环 境下,进行动稳定度试验,试验结果如图3所示。 10 15 20 25 (f。a ) 一Q胶粉芝2/)SMA 级配 13 %级配 10 l5 2O 橡胶粉掺量 (b)( ̄SNA一13级配 图3 SMA一13级配下的动稳定度 Fig.3 The dynamic stability of SMA一13 的橡胶粉较粗时,高温稳定性随着橡胶粉的掺量 增加,动稳定度会出现峰值。如:在3o目橡胶粉 (掺量15 ~20 )掺拌时,高温性能最好。随着 胶粉目数的变化,高温性能会发生改变。相同掺 量的橡胶粉加细时,高温性能会不断提高。但是, 橡胶粉越细,高温性能随着掺量变化的优势就越 明显。即相同级配和掺量下,5O目的橡胶粉比40 目橡胶粉掺配沥青胶结料后所拌制混合料的动稳 定度提高了300~1 500 ram/次。这说明较细的 橡胶粉能更加彻底地发生颗粒硫化,进而形成粘 度较高的胶结料。而对于颗粒偏粗的橡胶粉,虽 然它也增强了胶结料与集料之间的粘附性,但是, 部分较大的颗粒“核心”仍然存在,类似于细集料 起到了部分填充作用[6]。与之对应的较细的橡胶 粉,在高温溶胀中,吸收沥青中的轻质油分,全部 溶于基质沥青中,此时胶结料与集料形成的强度 就会大大提高。 在级配发生改变时,沥青混合料的高温性能 也会发生一定的变化。级配较粗时,在沥青胶结 料都相同的前提条件下,其高温性能明显偏好。 如:在本研究中,较粗的②SMA一13级配比① SMA一13级配的动稳定度提高了0.2~0.5倍。 这说明SMA级配设计与其他级配设计强度形成 的机理有相同之处。路面强度除受胶结料和纤维 稳定剂的影响外,还与骨料的镶嵌所构成的骨架 作用有关L7],可为橡胶沥青混合料矿料级配设计 提供参考。 5结论 日p 通过对掺配所得的橡胶沥青以及沥青混合料 的最佳油石比和高温性能进行分析,得出的结论 为:橡胶粉的掺量和细度在混合料整体设计中是 不可忽视的两个组成部分。尽管级配有粗、细之 分,但是,随着橡胶粉掺量的增加,油石比也逐渐 增加,而细度的增加,最佳油石比却同比减少了 0.1 9/6~0.3 ,此时矿料级配对油石比的影响甚 小。在路用性能和高温抗车辙方面,动稳定度受 矿料级配的影响较大。相同胶结料下,较粗级配 18 交通科学 与 工程 第31卷 的高温性能偏好。当级配一定时,橡胶结料中橡 胶粉偏粗,混合料高温性能对其掺量具有选择性。 偏细橡胶粉的掺量越高,高温稳定性越高。 phalt,2011,25(4):35—39.(in Chinese)) 马.废橡胶粉改性沥青技术新进 [4] 李剑新,时敬涛,展[J].石油沥青,2011,25(2):53—56.(LI Jian-xin, SHI Jing—tao.MA Qing—feng.New technology pro— 参考文献(References): [1]查旭东,杨桂,任旭.细粒式纤维沥青混合料配合比设 计与性能试验分析[J].交通科学与工程,2012, 28(4):1—7.(ZHA Xu—dong,YANG Gui,REN Xu. 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