橡胶沥青混合料低温抗裂性能的研究

乔彦春，孔德志

（1.内蒙古通辽市科左后旗公路管理段，内蒙古 028000；2.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070）

沥青路面的低温开裂是沥青路面的主要病害之一，在昼夜温差较大或者气温骤降等情况下，易造成沥青混合料的温度应力来不及松弛，当温度应力的值超过沥青混合料的可承受的应力值时，沥青混合料出现裂缝，进而造成了沥青路面的破坏。裂缝对路面的持续使用造成了严重的负面影响，因此研究沥青混合料的低温抗裂性能十分必要。为解决沥青面层的开裂问题，国内外学者进行了大量的研究与调查。其中使用橡胶沥青混凝土铺设的路面具有较好的抗裂性能和抗疲劳性能［1］。

Heitzman［2］研究发现沥青与橡胶粉之间的作用不是化学反应，而是橡胶粉吸附了沥青中的轻质组分而发生溶胀，并形成了凝胶状的物质，从而使得沥青的粘度增加。Lalwani［3］研究发现：橡胶的加入赋予沥青更高的弹性，并提高了沥青的软化点与粘度，并且其性能的改善主要由橡胶的加入量控制，特别是在降低温度敏感性方面。Cehovit［4，5］发现橡胶粉改性沥青的性质在较低温度能保持较长时间并且只发生物理溶胀。为推广橡胶沥青在道路工程上的应用，许多地区采取立法或者其他技术推广方案，以鼓励橡胶沥青在实体工程中的应用。其中美国、澳大利亚、日本、南非、印度、欧洲等地对橡胶沥青的应用与研究开始得较早，极大地促进了橡胶沥青的使用与推广［6，7］。

该文在前人的基础上，通过改进实验方法，对比复合型胶粉改性沥青（A）和SBS改性沥青混凝土的低温性能，探讨了复合型胶粉改性沥青对沥青混凝土低温抗裂性能的改善效果。

1 实 验

1.1 材料参数

SBS改性沥青性能见表1。复合型胶粉改性沥青（A）是由美国X公司所研制的沥青胶浆。其以固态的形式在常温下储存、运输以及使用，并可以完全替代传统的液态沥青，其基本性能如表2所示。

表1 SBS改性沥青检测结果

表2 复合型胶粉改性沥青（A）检测结果

1.2 方法

采用低温弯曲试验评价复合型胶粉改性沥青相对于SBS改性沥青对沥青混合料低温性能的改善。试验仪器采用澳大利亚IPC公司生产的UTM－25动态侍服液压机。按试样尺寸可求得小梁破坏时弯拉强度RB、弯拉应力εB和弯曲劲度模量SB分别为

其中：b是跨中断面试件的宽度；h表示跨中断面试件的高度；L师试件的跨度；d表示试件破坏时的跨中挠度，mm。PB表示试件破坏时的最大荷载，N。RB为小梁试件破坏时的弯拉强度；SB是小梁试件的弯曲劲度模量，MPa。εB是小梁试件破坏时的弯拉应变，μm/m。

2 结果与讨论

从表3和表4可知，通过方差的计算，选择K值小于1.15的试件进行对应性能的评价。

表3 SBS改性混合料低温弯曲试验结果

表4 A沥青混合料低温弯曲试验结果

分析低温弯曲试验的结果可知，A沥青混合料以及SBS改性沥青混合料破坏的最大弯拉应变都大于2 500με，说明两者都符合技术要求，都具备很好的低温抗裂性能。并且A沥青混合料的最大弯拉应变大于SBS改性沥青混合料，胶粉的加入赋予了沥青混合料足够的变形能力，改善混合料的低温性能，并明显优于SBS改性沥青混合料。

3 结 论

混合料的低温弯曲劲度模量越小，说明材料的柔韧性越好。A沥青混合料最大弯拉应变都大于SBS改性沥青混合料，胶粉的加入赋予了沥青混合料足够的变形能力，A沥青混合料的低温劲度模量小于SBS改性沥青混合料，说明其柔韧性更好。综合最大弯拉应变与低温劲度模量的发现A沥青混合料具有优于SBS改性沥青混合料更优的低温性能。故可以得出结论：橡胶沥青混合料在低温抗裂性能方面较普通沥青混合料具有更优异的性能。

［1］ 孙祖望，陈 飙.橡胶沥青技术应用指南［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［2］ Heitzman M.Design and Construction of Asphalt Paving Materials with Crumb Rubber Modifier［R］.Transport Res Board 1992，1339：1－8.

［3］ Lalwani S，Abushihada A，Halasa A.Reelaimed Rubber－Asphalt Blends Measurement of Rheological Properties to Assess Toughness，Resilieney，Consistensy，and Temperature Sensitivity［J］.Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists，1982，51：562－579.

［4］ Magdy Amin Abdelrahman.Engineering Chracterization of the Interaction of Asphalt wih Crumb Rubber Modifier（CRM）.English 1996 960000Univercity of Illinois at Urbana－Champaign，Dissertation，1996，255.

［5］ Travis Clarence Billiter.the Characterization of Asphalt－Rubber Binder.English 1996 96000Taxas A＆amp；M University，dissertation，1996，277.

［6］ 周纯秀，谭忆秋，徐立廷，等.废旧轮胎橡胶颗粒在沥青混合料中的应用［J］.合成橡胶工业，2005，28（2）：81－84.

［7］ 石洪波，邹明旭，廖克俭，等.废橡胶粉改性道路沥青的研究进展［J］.化学工业与工程技术.2005，26（2）：27－30.