橡胶沥青在道路养护中的应用

张剑乔 李 莺

（长沙理工大学 交通运输工程学院 湖南 长沙 410114）

橡胶沥青在道路养护中的应用

张剑乔 李 莺

（长沙理工大学 交通运输工程学院 湖南 长沙 410114）

我国公路建设的高潮逐渐远去，同时庞大的公路网带了极大的养护需求。通过橡胶粉改性沥青来使橡胶沥青具有更优越的高温性能，并且能承受更大的弹性应变。试验结果显示橡胶改性沥青具有更好的高温抗车辙能力，在低温弯曲试验中表现出更大的破坏应变，说明了橡胶改性对沥青混合料性能的优化有良好的作用,同时也能够减少废旧轮胎对环境的污染。

橡胶沥青；高温性能；破坏应变；环境保护

0.引言

公路运输占据着我国全部运输能力的大半部分，在促进国民经济发展中起到了巨大的作用。我国公路建设的黄金年代已经过去，随着国家整体公路运输能力的飞跃式提高，我们将面临着越来越严峻的公路养护压力[1]。上世纪九十年代以来美国启动了广为人知的SHRP项目，其目的即是帮助美国完成数量庞大的路网重建工程[2]。SHRP的子项目“养护费用-效益”中有一个课题的研究对象即养护技术，这种养护概念的提出汇集了多个国家在公路网重建过程中的经验教训 [3]。我国公路即将迎来养护时期，因此借鉴预防性养护技术来帮助我们保持公路路用性能是必要的。

1.橡胶沥青简介

公路运输在促进世界经济发展的同时也带来的不小的环境问题，由于橡胶轮胎不易降解且燃烧时释放大量有毒污染气体，因此处理废旧橡胶轮是我们面临的一大问题。橡胶沥青是一种利用特殊工艺将橡胶研磨成极细的橡胶颗粒并与沥青泡胀形成凝胶状的具有高粘度的改性沥青。其制备工艺与其它改性沥青较为相似，最常见的为干法制备和湿法制备两种。实际工程中常用的是湿法，湿法制备将磨细的橡胶粉（1～2mm左右）按照沥青体积的20%-24%比例添加进装有高温热沥青（200±10℃）的反应釜中，保持约两小时可制得。试验表明橡胶沥青的改性机理大致有两点：

（1）沥青胶体结构变化改性：根据相似相溶原理，橡胶分子中的大分子结构解聚并与沥青内轻质组分重新结合，橡胶分子中的活性小分子使沥青性质得以改善。由试验结果可知经改性后的橡胶沥青具有较高的软化点，高温性能普遍优于SBS改性沥青。

（2）橡胶颗粒体积溶胀改性：由于橡胶分子与石油类分子具有一定的相似性，可吸收沥青中的轻质组分而溶胀，同时使橡胶颗粒表面表现出一定的粘性，并且基质沥青由于轻质组分被吸收从而使其提高了高温黏性。

2.路用性能验证及分析

根据马歇尔试验确定最佳油石比，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ E20-2011）中沥青混合料车辙试验标准进行高温车辙试验。表1中显示了轮碾法成形的车辙试件在标准压实度下，橡胶沥青混合料平均动稳定度高于6500次/mm，表明橡胶沥青能够提高路面的高温性能。

表1 橡胶沥青混合料车辙试验结果

胶粉颗粒在低温状态下减小了沥青的模量，使车辆荷载导致的变形以弹性变形为主，减小了塑性变形积累。同时由于橡胶粉与沥青发生的一系列化学反应使得橡胶沥青粘度增大，从一定程度上提高了胶结料的粘聚力。

我国在《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）只对普通沥青混合料低温抗裂性能作了规定，以此作为参考考察AC-16橡胶沥青混合料的低温性能。选用最佳油石比，按照规范成型试件。保持试验温度-10℃、速率50mm/min。AC-16橡胶沥青混合料低温弯曲试验结果见表2。

表2 橡胶沥青混合料低温弯曲试验结果

从表 2中的试验结果可以看出，橡胶沥青混合料在低温条件下破坏时的应变相较于基质沥青要大得多，这主要是由于橡胶沥青在制备过程中未与沥青发生反应的部分具有较低的模量，在外力条件下能够产生一定的弹性形变，从而增大了沥青混合料的破坏应变。

3.工程实例

湖南省内某高速通车多年产生面积较广的病害，于2005年进行了路面白加黑改造至今经历十年多的使用，表层沥青混合料部分路用性能已达不到相关规范要求。具体表现为部分路段出现松散、坑槽集中，个别路段出现了由水泥混凝土板块导致的反射裂缝，需要进行维修改造。此次路面改造针对反射裂缝的处治，在裂缝密集处对上面层进行铣刨并用回填以橡胶沥青混合料，最后面层加铺4cm橡胶沥青 AC-13。由于橡胶沥青混合料较普通沥青混合料具有较低的模量，可以产生良好的抗裂性能，并对路面的高温性能具有一定的改善效果。经检验表明，相关检测数据能够满足相关技术规范要求，路面状况良好。

4.结语

橡胶沥青中胶粉的加入使得其具有了较好的粘性和弹性，尤其是对于白改黑路面出现的反射裂缝类病害具有较为理想的养护效果：

（1）橡胶沥青粘结料表现出优于基质沥青的粘结力，保证了混合料中集料与沥青、新料与旧路面之间具有足够的粘结力，使养护效果更优异；

（2）通过室内试验和在湖南省内某高速的实地检测发现，橡胶沥青混合料表现出良好的路用性能，使得路面具有了一定的弹性变形能力，提高了使用舒适性；

（3）在追求路面使用性能的条件下可以提高沥青混合料中粘结料的比例，由于胶粉的存在使得路面不至出现泛油病害，极大的提高了路面的老化性能。

[1]宋建宁,黄荣华,陈李峰. 橡胶沥青混合料在淮连高速公路改造工程中的应用[J]. 现代交通技术,2013

[2]Pavement performance and application of anion rubber-modified asphalt[J]. Chinese Science Bulletin,2012

[3]徐东,王新宽,陈博. 橡胶沥青混合料老化再生及其路用性能研究[J]. 武汉理工大学学报,2012

U45

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1007-6344（2016）07-0057-01