贾非 封玉亮 张伟

中咨公路养护检测技术有限公司 中国交建公路路面养护技术研发中心公路建设与养护技术材料及装备交通运输行业研发中心 内蒙古自治区交通运输管理局 内蒙古自治区公路局

摘 要：本文依托内蒙古东部某高速公路建设项目，研究了橡胶粉对沥青及沥青路面的影响。研究结果表明:橡胶粉能够降低沥青的针入度、延度、软化点，能够提高沥青的闪点及弹性回复。沥青混合料中掺入橡胶粉能够提高混合料的最佳沥青用量、空隙率、矿料间隙率、流值，降低稳定度。同时能够提高沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、低温稳定性。同时复合胶粉改性沥青路面具有很好的降噪功能。

关键词：复合胶粉改性沥青;橡胶粉;降噪;

随着我国经济实力的增强，我国的交通运输业实现了跨越式发展，截止到2018年年末全国四级及以上等级公路里程446.59万km。2019年上半年全国机动车保有量已高达3.4亿辆。伴随汽车保有量的增加，汽车的废旧轮胎量也在不断增加，然而我国对废旧轮胎的处理方式大多为填埋、焚烧等方法，此种方法不但不容易分解而且焚烧产生的大量有毒物质会分散到大气中，对环境造成严重污染。相对于发达国家，我国对废旧轮胎的重复利用率极低。实际生活中大多数的废旧轮胎是由于过度磨损影响行车安全性而被废弃的，并未达到其设计使用寿命，轮胎的大部分有效成分仍可以发挥作用。轮胎的主要成分包括天然橡胶、合成橡胶、氧化铁、氧化硅等，这些成分具有很好的亲和性，是一种比较好的沥青改性剂。本课题结合内蒙古东部某高速公路建设项目，研究了复合胶粉改性沥青对道路路用性能的影响。

1 试验

1.1 试验原材料

1.1.1 沥青

本课题实验采用的沥青分别为复合胶粉改性沥青与SBS改性沥青，沥青参数如表1所示。两种沥青分别由湖北津泰环保科技有限公司与营口鑫源化工燃料油有限公司生产。

1.1.2 集料与级配

本课题试验所采用的集料是由奈曼旗众志矿业开发有限责任公司生产的玄武岩，该集料由五档粗集料(20～25mm、15～20mm、10～15mm、5～10mm、3～5mm)及一档细集料(0～3mm)组成。该集料的表观相对密度、吸水率、坚固性、针片状颗粒含量、软石含量等指标均满足相关规定要求，各项指标如表2所示。本实验采用的矿粉为奈曼旗青龙山镇洋宇碎石厂生产的矿粉，其各项指标均满足相应规范要求，如表3所示。该工程项目采用6cm AC-20C+4cm AC-13C的结构形式，其中AC-20C与AC-13C沥青混合料的筛分情况及配合比如表4、表5所示。两种混合料的级配曲线如图1、图2所示。

表1 沥青性能试验结果 下载原图

1.2 试验结果分析

1.2.1 沥青试验分析

本课题试验所采用的复合胶粉改性沥青的掺配方式为内掺法，掺量为18%，同时掺加2.5%的SBS。SBS改性沥青中SBS掺量为4%。通过对沥青进行

表2 集料性能试验结果 下载原图

表3 矿粉性能试验结果 下载原图

表4 筛分与级配(AC-20C) 下载原图

表5 筛分与级配(AC-13C) 下载原图

图1 级配曲线(AC-20C) 下载原图

图2 级配曲线(AC-13C) 下载原图

针入度、延度、软化点等实验，计算得出相应的试验参数结果如上一节表1所示。通过表1可以明显看出复合胶粉改性沥青的各项试验指标均满足相应的技术要求。沥青各项试验参数如图3所示。

图3 沥青各项试验参数对比图 下载原图

通过图3可以清晰直接的看出，复合胶粉改性沥青的针入度、延度、软化点较SBS改性沥青的针入度、延度、软化点有所降低，分别降低了7.35%、24.32%、7.34%。而闪点及弹性回复较有所提高，分别提高了4.41%、2.15%。笔者认为之所以出现上述现象主要和橡胶粉的成分有关，由于橡胶粉中大量存在的天然橡胶和合成橡胶具有一定的延展度和柔韧性，当橡胶粉掺入到沥青中会使得沥青变得相对粘稠使其具有一定的弹性、韧性，进而使得沥青的针入度、延度、软化点有所降低，而弹性恢复有所提高。同时天然橡胶和合成橡胶具有较高的闪点，沥青中掺入橡胶粉也会使得闪点有所提高。

1.2.2 沥青混合料试验分析

本课题试验均进行了两种沥青混合料的各项性能试验，马歇尔技术指标及路用性能分析对比如表6、表7所示。由于AC-20C与AC-13C混合料只有集料的级配类型不同，其他因素均相同，故本小节以AC-20C混合料为例进行分析。

表6 AC-20C马歇尔试验结果 下载原图

表7 AC-20C路用性能试验结果 下载原图

通过表6与表7可以清晰看出，马歇尔试件各项试验参数及路用性能的各项试验参数均满足各项技术指标要求。图4、图5、图6为两种混合料的各项试验参数的柱状图。

图4 马歇尔试验结果 下载原图

通过图4可以发现，复合胶粉改性沥青混合料的最佳沥青用量、空隙率、矿料间隙率、流值较SBS改性沥青混合料均有所提高，分别提高了9.09%、7.50%、7.41%、6.90%。复合胶粉改性沥青混合料的稳定度有所降低，较SBS改性沥青混合料降低了9.13%。笔者认为之所以出现以上现象主要是因为橡胶粉为颗粒状，掺入沥青混合料中后增加了混合料的比表面积，进而导致最佳沥青用量、空隙率、矿料间隙率增大。而马歇尔试件之所以会出现稳定度降低流值增大的原因主要在于，橡胶粉具有一定的柔韧性，当混合料中掺入橡胶粉会使得试件的强度降低，进而导致试件的稳定度降低流值增大。通过表7及图5、图6可以清晰的看出，复合胶粉改性沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、低温稳定性均有所提高。笔者认为:在低温抗裂性及高温稳定性方面，橡胶粉本身在低温及高温环境中的性质变化较小，而溶胀于沥青中的橡胶粉颗粒也降低了沥青材料的温度敏感性，因此在高、低温稳定性上复合胶粉改性沥青的性能均有所提高;水稳定性更好主要是因为伴随橡胶粉的掺入使得沥青具有更好的粘附性，进而提高了水稳定性。

图5 浸水残留稳定度与冻融劈裂 下载原图

图6 低温弯曲 下载原图

1.2.3 公路噪声对比分析

为了能够很好的结合实际需要，本课题还研究了复合胶粉改性沥青对路面噪声的影响。该试验采用了1量重载卡车分别以80km/h、60km/h的速度分别通过复合胶粉改性沥青路面和SBS改性沥青路面。沥青路面的测点布置如图7所示。表8为噪声试验检测结果表，图8为噪声分析图。

图7 试验检测点布置图 下载原图

表8 路面噪声检测结果表 下载原图

图8 噪声分析图 下载原图

通过表8可以明显看出，重载卡车以80km/h的速度通过复合胶粉改性沥青路面与SBS改性沥青路面时，噪声分贝均值分别为76.0d B、77.0d B，当以60km/h的速度通过两种沥青路面时，噪声分贝均值分别为73.4d B、75.0d B。通过该组数据可以反映出复合胶粉改性沥青路面具有一定的降噪功能。同时通过图8也可以清晰的看出，除了个别点之外，在车速相同的条件下，复合胶粉改性沥青路面上的噪音测试结果较小，同时在相同路面上车速越高，噪音测试结果越大。

2 结论

通过以上试验分析，可以得出以下结论:

(1)橡胶粉能够降低沥青的针入度、延度、软化点，能够提高沥青的闪点及弹性回复。

(2)当沥青混合料中掺入橡胶粉时能够提高其最佳沥青用量、空隙率、矿料间隙率、流值及水稳定性、高温稳定性、低温稳定性，同时会降低其稳定度。

(3)复合胶粉改性沥青路面能够吸收部分噪音具有一定的降低噪音的功能。

参考文献

[1] 中华人民共和国交通运输部-交通概况http://www. mot. gov. cn/jiaotonggaikuang/201804/t20180404_3006639. html

[2] 中华人民共和国交通运输部-机动车保有量http://www. mot. gov. cn/guowuyuanxinxi/201907/t20190704_3221036. html

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