温拌橡胶沥青混合料性能研究

王 高 ，李兴全 ，李 宁

（1.云南省公路开发投资有限责任公司，云南昆明650200；2.云南省公路科学技术研究院，云南昆明，650200）

0 前言

温拌橡胶沥青混合料较低的拌和及压实温度，既可以节约大量的能源消耗，也能保证在气温较低的环境下能够顺利的施工，从而延长每年的施工季节，还能避免沥青改性拌和过程中的老化。橡胶沥青的良好性能也能够保证沥青路面的长期使用性能。

笔者在参考国内外文献及大量试验的基础上，对干掺法和湿掺法两种橡胶沥青混合料的生产工艺橡胶粉掺量、TOR（维他连接剂）掺量和温拌剂掺量进行了研究。将橡胶粉的合理掺量定为18%（占橡胶沥青总量的比例），干掺法中将TOR（维他连接剂）的合理掺量定为4.5%（占橡胶粉的比例），将温拌剂的合理掺量定为3.5%（干掺法）和3.0%（湿掺法）（占橡胶沥青的比例）。

吸取国内外级配的经验，干掺法决定采用密级配，湿掺法决定采用断级配（见表1）；干掺法最佳沥青用量为5.2%，湿掺法最佳沥青用量为6.6%；配合比设计结论表明干掺法和湿掺法的性能都满足规范要求，并且体现出优良的性能。

表1 干掺法及湿掺法级配一览表

通过对比分析两种生产工艺的温拌橡胶沥青混合料与 AC-25（基质沥青）、AC-20（SBS 改性沥青）、SMA-13在高温性能、低温性能、抗疲劳性能、抗水损害性能和抗老化性能的差异，研究两种生产工艺温拌橡胶沥青混合料路用性能的优良性。

1 高温稳定性分格（见图1）

试验温度60℃，车轮行走速度42次/min，荷载应力为0.7MPa，试验时间为60min。

从图1中可以看出，温拌橡胶沥青混合料的高温性能无论是干掺法和湿掺法都要比基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料、SMA沥青混合料的要高；而干掺法温拌橡胶沥青混合料的高温性能要比湿掺法的还要高。橡胶粉的掺入增加了沥青的软化点和弹性恢复，使得沥青在较高温度情况下还能保持一定的粘度，能与矿料进行有效的裹覆，因而能提高沥青混合料的高温性能。干掺法温拌橡胶沥青混合料由于添加了TOR（维他连接剂），促进了橡胶粉与沥青的化学胶合，也促进了橡胶沥青与矿料之间的胶合，而且连续级配沥青用量较低，因此动稳定度较湿掺法略高。

2 低温抗裂性能分析（见图2）

15℃的延度不适合用来评价橡胶沥青的低温性能，目前常用5℃延度来评价。随着橡胶粉的掺加，橡胶沥青的5℃延度明显增加。由于橡胶沥青低温延度的增加，使得温拌橡胶沥青混合料在低温情况下，虽然有较大的应变，仍能保持不脆断的状态。从图2可以看出，干掺法和湿掺法沥青混合料的低温性能都能满足规范的要求，而且要比AC-25（基质沥青）和AC-20（SBS改性沥青）的要高。

3 抗疲劳性能分析

采用UTM试验机进行动态蠕变试验，单向无侧压，模具使用劈裂试验的夹具。试验试件采用标准马歇尔击实试件，试验预压力为10kPa，预压时间为1min。施加的荷载为正弦脉冲荷载，脉冲时间0.1s，间隔0.9s，试验温度为15℃。

疲劳试验的过程如下：先进行15℃试验温度下的劈裂试验，得到劈裂试验荷载的最大值PT（平行4个试件），应力比=试验荷载/最大荷载。劈裂试验荷载最大值试验结果见表2所列。

表2 各种沥青混合料劈裂强度试验结果一览表

用UTM机进行疲劳性能试验，单向无侧压，使用劈裂试验的夹具，采用应力控制方式，试验中应力比为：0.35、0.40、0.45，试验结果见图3 所示。

从图3可以看出，随着应力比的增加，各沥青混合料劈裂疲劳的循环次数都在减少；随着应力比的增加，在应力比为0.35时SMA-13的疲劳循环次数比 ARC-16（干）和 ARC-16（湿）要高，在应力比为0.4时SMA-13的疲劳循环次数与ARC-16（干）和ARC-16（湿）相当，在应力比为0.45时SAM-13的疲劳循环次数要比ARC-16（干）和ARC-16（湿）要小，这说明随着应力比的增大温拌橡胶沥青混合料的疲劳循环次数逐渐超越了SMA-13，温拌橡胶沥青混合料更能抵抗重载交通情况下的疲劳破坏。从两种级配温拌橡胶沥青混合料疲劳循环次数的对比来看，ARC-16（干）比 ARC-16（湿）要略高，这与TOR（维他连接剂）的掺入有关。

4 抗水损害性能分析（见图4、图5）

从图4可以看出，各沥青混合料的浸水马歇尔试验结果是满足规范要求的，从图5可以看出，各沥青混合料冻融劈裂试验结果都满足规范要求。从图4和图5可以看出，无论是浸水马歇尔试验还是冻融劈裂试验，温拌橡胶沥青混合料的抗水损害性能与AC-25（基质沥青）、AC-20（SBS改性沥青）和SMA-13相比相差不大。

5 抗老化性能分析

本文依据JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0734热拌沥青混合料老化试验方法，对四种沥青混合料ARC-16（干）、ARC-16（湿）、HARC-16（干）和 HARC-16（湿）分别进行短期老化和长期老化后，成型标准马歇尔试验。因为老化后沥青与石料的粘附力降低，会导致水稳定性减弱，故采用冻融劈裂试验对老化后的抗水损坏性能进行评价，结果见图6和图7所示。

从图6和图7可以看出，从总体趋势来看老化后TSR会降低，不过降低的幅度不是很大。干掺法的TSR要比湿掺法的略高；温拌橡胶沥青混合料比热拌橡胶沥青混合料的TSR要高。这是因为温拌剂也有一定的改善混合料性能的作用；短期老化的TSR要比长期的高，符合常规的认知。

6 结论

（1）目前橡胶沥青混合料有干掺法和湿掺法两种生产工艺，湿掺法由于橡胶粉与沥青接触比较充分反应时间比较长所以性能比较优良；而干掺法由于掺入了TOR（维他连接剂）使得不但性能和湿掺法媲美，从工艺上又比湿掺法简单方便，故而该课题采用添加TOR（维他连接剂）的干掺法。

（2）目前干掺法主要采用密级配而湿掺法主要采用断级配。密级配干掺法更符合中国的常规用法，而断级配湿掺法更符合国外的做法。这样就可以从性能上对比国内外级配方面的差异。

（3）对密级配干掺法及断级配湿掺法的配合比进行了设计。配合比设计结论表明，干掺法和湿掺法温拌橡胶沥青混合料各项路用性能指标均满足规范要求，并且体现出优良的性能。

（4）从路用性能的对比研究中，温拌橡胶沥青拥有优良的高温性能和低温性能；抗疲劳性能和抗水损害性能相比较SMA-13差一些，不过都满足规范要求；可以说温拌橡胶沥青混合料是一种环保性能优良的沥青混合料。

[1]JTJ 052-2000，沥青及沥青混合料试验规程[S].

[2]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[3]王闻.掺加TOR橡胶改性沥青及混合料技术性能研究[D].西安：长安大学，2010.

[4]王旭东,李美江,路凯冀.橡胶沥青及混凝土应用成套技术[M].北京：人民交通出版社,2008.

[5]刘月娇.橡胶沥青及其SMA混合料技术性能研究[D].西安：长安大学，2010.