橡胶颗粒抑冰路面生产配合比设计的问题探讨

(重庆交通大学 重庆 400074)

一、橡胶颗粒掺入方法

橡胶颗粒抑冰路面橡胶颗粒的掺入方式分为：外掺法和内掺法。直接将橡胶颗粒掺入到混合料中为外掺法；将橡胶颗以代替同粒径集料的方式掺入到混合料中为内掺法。由于橡胶颗粒具有一定的形状，外掺法会改变混合料的嵌挤结构，因此橡胶颗粒抑冰路面宜采用内掺法。

内掺橡胶颗粒的沥青路面橡胶颗粒掺入的方法又有两种：第一种是将橡胶颗粒与同粒径的集料等质量替换；第二种是将橡胶颗粒与同粒径的集料等体积替换。由于橡胶颗粒密度约1.15g/cm3，细集料的密度约2.7g/cm3。如果采用等质量替换，沥青混合料体积势必会增大，从而影响沥青混合料的性能，导致沥青混合料的各项技术指标不满足要求。因此，内掺橡胶颗粒沥青路面宜采用等体积法置换。

但采用等体积置换法的橡胶颗粒沥青路面在生产的时候会遇到一个掺量表述的问题。本文依托于青海省交通科技项目《扎麻隆至倒淌河公路改扩建工程长下坡及积雪路段运营安全技术研究》橡胶颗粒抑冰路面实验工程，采用的就是等体积置换法。本研究中0-4mm细集料被代替的质量占总矿料质量的3%，而掺入0-4mm橡胶颗粒的质量占总矿料的1.2%。致使集料、矿粉、橡胶颗粒的各掺配比例总和不为100%，导致拌合站无法工作，因此有必要对此问题进行探讨。

二、橡胶颗粒抑冰路面生产配合比设计

(一)各材料的产地及密度

RSMA-13橡胶颗粒抑冰路面粗集料采用青海宸安矿业有限公司的玄武岩碎石，分为1#料(11-18mm)，密度为3.013g/cm3、2#料(6-11mm)密度为2.991g/cm3二种规格；3#料(4-6mm)密度为2.886g/cm3用湟中立辉建材石料有限公司加工生产的石灰岩碎石；细集料(0-4mm)密度为2.781g/cm3采用湟中立辉建材石料有限公司加工生产的石灰岩碎石。沥青采用中交二公局三公司标拌合站的SBS改性沥青，密度为1.02g/cm3。

(二)各材料的掺配比例

橡胶颗粒的粒径同样为0-4mm，密度为1.15g/cm3，等体积法置换同粒径的集料。根据目标配合比的实验结果，最佳油石比为6.2，被代替的集料的质量占总矿料质量的3%。根据集料和橡胶颗粒的密度，算出掺入橡胶颗粒的质量为占矿料总质量的1.2%。得个材料的掺配比例：11-18：6-11：4-6：0-4：橡胶颗粒：矿粉=43：32：3：9：12：10。

(三)最佳油石比验证

按确定的矿料配合比例及最佳油石比为6.2%，上下浮动0.3%做三组马歇尔实验，实验结果见下：油石比为5.9时最大毛体积相对密度为2.468，理论最大密度为2.568，空隙率为4.6，饱和度为74.9，稳定度为7.91，流值为3.88。油石比为6.2时最大毛体积相对密度为2.472，理论最大密度为2.575，空隙率为4.0，饱和度为77.9，稳定度为8.67，流值为3.30。油石比为6.5时最大毛体积相对密度为2.469，理论最大密度为2.564，空隙率为3.7，饱和度为80.1，稳定度为7.36，流值为3.20。均满足规范要求

(四)生产配合比检验

按确定的矿料配合比例及最佳油石比6.2%，进行配合比检验实验，进行残留稳定度、动稳定度、谢伦堡析漏试验、肯特堡飞散试验来验证橡胶颗粒沥青混合料的性能。实验结果为残留稳定度94.2%，车辙试验8252次/mm，谢伦堡析漏试验0.02%，各项检验指标值均符合技术标准要求。

三、橡胶颗粒抑冰路面拌合站试拌

(一)拌合站试拌的问题

1.由于现在沥青混合料拌合站技术的缺点，橡胶颗粒只得由人工加入拌和塔，其他材料的掺入方式与传统沥青混合料一致。

2.拌合站拌和系统工作的必要条件之一是：粗集料、细集料、矿粉的掺配比例之和为100%。因为橡胶颗粒抑冰路面中的细集料被替换了3%，加入了1.2%的橡胶颗粒，均为矿料总质量的百分，导致掺配比例总和不为100%，拌合站无法工作。

(二)解决问题方案

1.橡胶颗粒由人工称取所需的质量分袋装好，拌和时由人工投入。

2.用橡胶颗粒替换后粗集料、细集料、矿粉的掺配比例总和为97%，需要将三者进行重新分配，但是充分配的过程保持比例不变这样才能保证混合料的级配，重新分配结果为：11-18：6-11：4-6：0-4：矿粉=44.3：33：3.1：9.3：10.3。

(三)混合料试拌

按重新分配后的比例进行试拌，矿料先干拌30S，然后喷入沥青拌合40S。混合料试拌时矿料的温度为185-195℃，改性沥青的温度为165-175℃，混合料出厂温度为175-185℃。在出料口取料做马歇尔实验及生产配合比检验实验，油石比为6.2时最大毛体积相对密度为2.471，理论最大密度为2.575，空隙率为3.7，饱和度为77.8，稳定度为7.91，流值为3.88。第二组油石比为6.2时最大毛体积相对密度为2.470，理论最大密度为2.575，空隙率为3.8，饱和度为78.1，稳定度为8.75，流值为3.10。

确定的矿料配合比例及最佳油石比6.2%，进行配合比检验实验，进行残留稳定度、动稳定度、谢伦堡析漏试验、肯特堡飞散试验来验证橡胶颗粒沥青混合料的性能。实验结果为残留稳定度95.3%，车辙试验9526次/mm，谢伦堡析漏试验0.01%，各项检验指标值均符合技术标准要求。

四、结论

(1)集料密度约为橡胶颗粒的2.3倍，橡胶颗粒抑冰路面宜采用等体积置换法，以保证混合料的嵌挤结构不发生大的变化，确保沥青混合料的性能满足要求。

(2)橡胶颗粒的加入，橡胶颗粒抑冰路面的配合比设计宜采用优化的体积设计法。

(3)拌和站技术的缺点，橡胶颗粒的投入为人工称取质量后，手动投入，先进的拌合站技术需待研究开发。

(4)橡胶颗粒替换部分集料后，导致粗集料、细集料、矿粉的各掺量比例总和不为100%，需要重新对矿料比例进行分配。并对重新分配比例的沥青混合料进行试拌，试拌结果表明橡胶颗粒抑冰路面的各项性能均满足要求。