高速公路橡胶沥青混合料技术研究及应用

石帅

（镇江市交通工程建设管理处，江苏 镇江212000）

1 引言

橡胶沥青是减少废旧轮胎“黑色”环境污染的有效办法，将由废旧轮胎制备的橡胶粉加入沥青中，可以形成一种以橡胶粉为改性剂的改性沥青，其具备良好的高温弹性恢复能力及低温抗开裂能力，降低路面温度敏感性，在公路建设领域得到广泛关注，较普通沥青路面而言，具备优异抗裂性能、耐久性能及降噪效果[1]。

2 橡胶沥青生产

橡胶沥青路面的优异性能取决于沥青的质量，橡胶粉与基质沥青高温共混时相互作用十分复杂，本项目在生产前进行一系列比对试验，形成最优配方和生产工艺并进行试生产，获得优质橡胶沥青，性能指标如表1 所示。

1）进4.5t 基质沥青至2 号反应釜，温度185℃，均匀加入135kg SBS 改性剂后，将沥青通过胶体磨导入3 号反应釜；

表1 橡胶沥青性能

2）将沥青通过换热器加热到210℃，补1t 至3 号反应釜，开启搅拌和自循环（过胶体磨），温度控制在195～200℃，添加750kg 橡胶粉（30 目）；

3）观察溶解情况，补2t 热沥青（205～210℃）至反应釜，加入750kg 橡胶粉，温度控制在195～200℃；

4）观察溶解情况，补足剩余沥青1.5t，投入剩余橡胶粉750kg，温度控制在195～200℃；

5）持续搅拌、自循环30min，缓慢添加稳定剂27kg（比例0.3%），继续搅拌时间不低于9h[2]。

3 SMA-13 橡胶沥青混合料配合比设计

3.1 集料

本项目粗集料采用优质玄武岩，并严格控制细集料0.075mm 通过率不大于12.5%，各矿料筛分结果均符合技术要求。

3.2 混合料级配

依据本项目施工指导意见的设计要求，混合料级配范围如表2 所示。

表2 SMA-13 混合料级配范围

3.3 目标配合比设计

根据目标配合比设计原则，在混合料指标满足技术要求基础上确定级配后，采用3 种油石比，进行马歇尔稳定度试验，得出最优目标配合比为1#∶2#∶细集料∶矿粉=42%∶33%∶17%∶8%，油石比为6.4%，孔隙率为4.1%。

3.4 生产配合比设计

依据目标配合比设计及热料仓筛分结果，进行生产配合比设计，矿料合成级配为4#仓∶3#仓∶2#仓∶1#仓∶矿粉=38.0%∶35.5%∶0.0%∶17.5%∶9.0%，并按目标配合比确定的最佳油石比，进行最佳油石比、最佳油石比±0.3%条件下马歇尔试验，得出油石比与孔隙率关系，如图1 所示。

图1 油石比-空隙率关系

设计空隙率应控制在3%～4.5%，根据目标配合比设计结果，结合以往研究成果及施工经验，设目标空隙率为3.75%，对应油石比6.6%，选定最佳油石比为6.6%，各指标均满足设计要求，如表3 所示。

表3 最佳油石比马歇尔试验验证结果

4 橡胶沥青混合料性能测试

4.1 抗水损害试验

为检验沥青混合料抗水损害性能，进行浸水马歇尔及冻融劈裂试验，均满足技术要求，如表4、表5 所示。

表4 浸水马歇尔试验

表5 冻融劈裂试验

4.2 动稳定度试验

在（60±1）℃，（0.7±0.05）MPa 条件下进行车辙试验，检验混合料高温稳定性，3 次平行试验结果分别为11 455 次/mm、9 545 次/mm 和11 667 次/mm，平均值10 545 次/mm，远大于3 000 次/mm 的技术要求。

4.3 低温抗裂性检验

在温度为-10℃，速率为50mm/min 的条件下进行低温弯曲试验，检验混合料低温性能，破坏应变为2 685.2με，符合≥2 500με 技术要求。

5 橡胶沥青路面性能

为检验橡胶沥青路面的路用性能，分别在交工3 个月、交工6 个月、交工1 年、交工2 年时，针对路面相关指标进行跟踪检测，结果如表6 所示，表明在通车2 年内，橡胶沥青路面处于稳定状态。

表6 2 年路面性能跟踪检测

6 结论

经沥青质量控制及配合比优化设计，获得性能优异的橡胶沥青混合料，并成功在镇丹高速公路应用，总结出以下结论：

1）橡胶沥青生产严格控制高温时间，防止高温对沥青的老化影响，使橡胶粉在沥青中充分溶胀，保证沥青质量；

2）橡胶沥青生产中掺加1.5%SBS 改性剂及0.3%稳定剂，提高产品性能和稳定性；

3）选定目标空隙率为3.75%，各项指标均满足要求，并获得优异抗水损害、抗车辙及抗裂性能，其中动稳定度达到10 545 次/mm；

4）橡胶沥青中橡胶粉掺加比例为25%，消耗大量废旧轮胎，可作为新型环保材料推广使用。

5）橡胶沥青通车路面2 年内各项指标均满足要求，在起到环保作用的同时，提高了路面使用质量。