橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料RSMA-13的性能评价分析

何克扬 潘炳良 王伟

摘要：为提升橡胶沥青混合料的性能，文章按表面胶浆及分散理论，设计一种橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料，并对该混合料的性能进行了评价。研究结果表明：湿法橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料RSMA-13的拌和产能可实现200 t/h，其动稳定度（60 ℃）≥4 000次/mm;橡胶沥青RSMA路面的空隙率约为5%±1%，渗水系数≤100 ml/min，路面表面构造深度约为0.9 mm，橡胶沥青RSMA路面外美内实。

关键词：道路工程;橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料;动稳定度;空隙率;渗水系数;构造深度

0 引言

橡胶沥青最早见于1843年的英国专利，美国率先利用湿法工艺于20世纪60年代生产了橡胶沥青混合料，20世纪90年代后，橡胶沥青被越来越多的国家所接受并应用。美国和南非是橡胶沥青应用最为普遍、技术最为成熟的两个国家，如1991年美国多个州联合颁布了《综合地面运输效率方案》，要求各州将废弃橡胶轮胎应用于沥青路面，并规定了应用比例，促进了对橡胶粉改性沥青大规模的研究和试验，目前美国橡胶沥青路面总里程已超过了1.3万km。葡萄牙、西班牙、澳大利亚、法国和南非等国家的橡胶沥青技术也得到了迅速发展[1-4]。

橡胶沥青玛蹄脂碎石是一种新型的路用沥青混合料，是由橡胶沥青结合料、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充粗颗粒间断级配骨架间隙的骨架密实型结构[5]。木质素纤维作为一种理想的加筋材料，可均匀地分散在沥青混合料中形成网络结构，有效地增加集料表面的结构沥青油膜厚度，增加沥青胶浆、沥青砂浆的韧性，可有效地提高沥青混合料的水稳定性、抗裂性以及耐久性。

广西高速公路第一次采用橡胶沥青是在2007年坛百高速公路试验段，第一次大规模采用橡胶沥青是在2011年隆百高速公路复合式薄层橡胶沥青路面，第一次在橡胶沥青混合料中掺配颗粒状木质素纤维是在2014年南宁机场高速旧混凝土路面加铺橡胶沥青路面工程中。2016年在南宁机场第二高速广西路桥段路面工程、南宁市民族大道维修整治工程采用了橡胶沥青RSMA路面，2018年在贺州市政道路南环路（货运通道、重载交通特征明显）某红绿灯路口铺筑了橡胶沥青RSMA路面试验段。除民族大道橡胶沥青RSMA路面局部位置有车辙、坑槽外，这些橡胶沥青RSMA路面未出现早期损坏现象。

为确保广西第一次在潮湿多雨山区新建某高速公路橡胶沥青路面的品质，本文根据湿法橡胶粉改性沥青的形成机理和影响因素，以橡胶沥青混合料性能为导向，考虑到橡胶粉改性沥青的黏度特性，结合现有实体工程建设经验，提出合理掺量下湿法橡胶沥青现场加工制备技术，以提高生产效率，为橡胶沥青RSMA路面的连续匀速摊铺提供保证。根据橡胶沥青混合料的胶浆及分散理论，提出一种均匀骨架密实型橡胶沥青玛蹄脂混合料组成设计，与传统设计相比，橡胶粉掺量按基质沥青质量的15%来控制，橡胶粉改性沥青的施工黏度约为1.8 Pa·s，并对橡胶沥青玛蹄脂混合料的性能进行评价。

1 原材料

本次设计采用30～80目橡胶粉、70#A级道路石油沥青，胶粉外掺掺量为70#A级道路石油沥青质量的15%，对橡胶粉改性沥青性能进行检测。试验结果如表1～2所示。

橡胶沥青黏度大，既是优点，也是缺点。传统的橡胶沥青采用搅拌的工艺加工，橡胶沥青的胶粉外掺掺量约为基质沥青质量的20%。由于黏度大，拌和过程中橡胶沥青计量时间长，橡胶沥青混合料的拌和产能约为180 t/h。从表2可以看出，橡胶粉改性沥青的黏度<3.0 Pa·s，有利于橡胶沥青混合料的拌和生产，4 000型间歇式拌和机的橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料RSMA-13的产能可达200～220 t/h，也为橡胶沥青RSMA路面的连续摊铺提供了保证。长期困扰工程技术人员的橡胶沥青混合料拌和产能相对偏低的问题，得到合理解决。

本次设计所用粗集料为1#（10～15）mm、2#（5～10）mm的辉绿岩碎石，细集料为3#（0～3）mm的辉绿岩机制砂，填料为石灰岩矿粉。各档集料及填料的吸水率及密度试验结果见表3，矿料筛分结果见表4，矿料的技术指标检测结果如表5所示。

2 橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料RSMA-13的性能評价

基于沥青混合料抗剪强度特性，以橡胶沥青胶浆、骨架密实特性为基准，提出适用于抗变形的、耐久的橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料的设计参数。其中，橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料RSMA-13的施工配合比为11～18 mm∶7～11 mm∶4～7 mm∶0～4 mm∶矿粉=37∶32∶9∶18∶4，油石比为6.5%，颗粒状木质素纤维的掺量为矿质混合料的0.3%。

从拌和站取热料进行筛分试验，其试验结果见表6。

从表4、表6、表7可以得出，RSMA-13中关键筛孔13.2 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm所对应的通过率分别为85.4%～92.3%、53.8%～61.0%、23.9%～32.2%、16.1%～23.4%，2.36 mm及以上的粗集料用量在76.6%～83.9%，这有利于提高橡胶沥青混合料的抗变形能力。RSMA-13的0.075 mm的通过率为4.8%～6.5%，冷料经过烘干除尘后，辉绿岩细集料0.075 mm的通过率由冷料的10.9%减少为热料的5.5%，RSMA-13中<0.075 mm的部分主要由外掺配的矿粉提供，这也表明橡胶粉改性沥青既是胶结料，也是填充料，橡胶粉改性沥青粘附填料、细集料并裹附在粗集料上，可起到凝聚密实的作用;从表8可以看出，RSMA-13车辙试验的变形量<2.5 mm，动稳定度（60 ℃）≥5 000次/mm，RSMA-13具有较好的高温稳定性能。

在沥青路面连续摊铺碾压过程中，矿料组成设计合理的沥青混合料抗剪切能力强、承载力强，热稳定性好，采用高温紧跟碾压工艺，沥青混合料无推移、软弹、起浆、泛油，钢轮初压、复压轮印深度浅，沥青路面压实度好、渗水系数小、平整度优。为此，橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料RSMA-13的抗变形能力也可从压实度、渗水系数和平整度的检测结果进行间接评价，见表9～11。

从表9～11可以得出，橡胶沥青RSMA路面的残留空隙率≤7%，渗水系数≤100 ml/min，连续式平整度仪测定平整度的标准差σ<0.6 mm，橡胶沥青RSMA路面外美内实。

橡胶沥青RSMA-13路面的抗滑安全性能可从路面的构造深度进行评价（见表12）。

从表12可以看出，橡胶沥青RSMA路面的表面构造系数>0.8 mm，表明其有良好的抗滑性能。

3 结语

（1）胶粉外掺掺量为基质沥青质量的15%，橡胶粉改性沥青的黏度合适，橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料RSMA-13的拌和产能≥200 t/h，这为解决传统湿法橡胶沥青混合料拌和产能相对较低的问题提供了一种可供参考的技术方案。

（2）橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料RSMA-13燃烧筛分结果中13.2 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm筛孔所对应的平均通过率分别为89%、58%、27%、20%、5.5%，湿法橡胶粉改性沥青既是胶结料，也是填充料，这种组成设计的RSMA-13高温稳定性能良好，橡胶沥青RSMA-13路面密实度好、平整舒适、抗滑安全。

参考文献：

[1]王旭东.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.

[2]曹荣吉.橡胶沥青及断级配混合料的试验研究[D].南京：东南大学，2009.

[3]张登良.沥青路面工程手册[M].北京：人民交通出版社，2003.

[4]DB45/T 1098-2014，橡胶沥青路面施工技术规范[S].

[5]吕伟民.橡胶沥青路面技术规范[M].北京：人民交通出版社，2011.

作者简介：何克扬（1978—），高级工程师，主要从事公路工程施工、管理工作;

潘炳良（1968—），工程师，主要从事公路工程施工、管理及公路养护工作;

王 伟（1994—），硕士研究生，研究方向：路基路面工程。