橡胶沥青混合料在路面施工中的使用效能分析

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【摘要】采用橡胶沥青，不但可以改善沥青的高低温性能，减缓沥青路面的老化，提高车辆的行驶安全和道路使用寿命，还可为废旧橡胶的回收利用、保护环境做出贡献。因此，废旧胶粉沥青的研究与应用越来越受到材料应用和公路科技工作者的关注。 本文对橡胶沥青混合料在路面施工中的使用效能做出了较为细致的分析，以便为以后的路面施工提供经验。

【关键词】橡胶沥青混合料；路面施工；使用效能分析

橡胶沥青混合料在路面施工中的使用效能可以从高低温、水稳定性、抗疲劳能力、低噪音性能等方面进行分析。

1. 高温性能

（1）莱芜地区夏季最高气温能达到40℃左右，沥青路面的最高温度要比最高气温高 25℃，可能达到60℃～65℃以上，再加上高温持续的时间长，沥青性能由弹性体向塑性体转化，劲度模量大幅度降低，抗变形性能急剧下降，因此高温稳定性始终是沥青路面最基本的路用性能，车辙变形则是最主要的损坏形式。

（2）车辙是路面结构在行车荷载作用下的补充压实，以及结构层中材料的侧向位移产生的累积永久变形。美国亚利桑那州 Mona Nourel Huda 等人分别采用橡胶沥青和一般沥青混凝土进行1：10 的足尺车辙试验对比，得出规律：轻荷载时，橡胶沥青混凝土的车辙深度大于一般沥青混凝土；当重荷载时，橡胶沥青混凝土的车辙深度小于一般沥青混凝土。由此研究人员认为橡胶沥青混凝土具有良好的抗重载能力。南非的研究人员也有类似的结论。2000年交通部公路科学研究院结合某工程实体，采用干拌法对废胎胶粉沥青混合料的高温性能进行评价。试验采用 SAC13 混合料，沥青选用 SBS 含量为 4.5％的改性沥青，然后分别掺加 10％、20％、30％的 80 目废胎胶粉，进行车辙试验，试验温度为 70℃，得出不同废胎胶粉含量下车辙试验结果（见表1）。

（3）由以上试验（表1）看出，随着废胎胶粉含量的增加，混合料的动稳定度明显增加，相对变形减少。如：废胎胶粉含量为10%时，混合料的动稳定度增加近1倍；当废胎胶粉含量为20%时，相对变形减少近一半。由此说明，添加废胎胶粉后对沥青混合料的高温稳定性明显改善，特别是在超高温条件下，比SBS改性沥青更具有良好的抗车辙能力。国内外相关研究得出结论，影响橡胶沥青混凝土高温性能的因素主要有：废轮胎粉的品种，废轮胎粉的掺量，混合料的级配，采用的工艺等。

2. 低温性能

2.1 沥青路面在低温时强度虽然增大，但其变形能力却因刚性增大而降低，当变形产生的面层拉应力超过沥青混凝土强度，会造成层面开裂，主要表现为温度裂缝和反射裂缝。因此正确评价橡胶沥青混合料的低温性能十分有必要。美国俄勒冈州于1983年、1985年和 1991年针对干法、湿法分别建设了废胎胶粉改性试验路，在前两个工程完工后接近10年时，俄勒冈州立大学Lundy 等人总结认为：废轮胎粉的加入显著地改善了路面的抗裂缝特别是低温裂缝的性能。

2.2 采用低温弯曲破坏试验，对混合料低温抗裂性能进行评价，得出如下结论：（1）无论是掺加常温法还是冷冻法粉碎的胶粉，沥青混合料的低温弯曲性能均有所改善。（2）无论是常温法还是冷冻法粉碎的胶粉，随着胶粉剂量的增加，沥青混合料的低温弯曲性能均有所提高。（3）从试验结果看，弯拉应变的数值，常温法40目>冷冻法80目>常温法120目>冷冻法120目。

2.3 通过无约束温度收缩试验证明，干拌法生产的橡胶沥青混合料，随着废胎胶粉掺量的增加，混合料的主要变形的温度区域逐渐降低，有利于改善混合料的低温性能。通过长沙交通学院的有约束温度收缩试验证明，干拌法废胎胶粉混合料的低温性能总体优于改性沥青混合料，特别是 80 目胶粉的性能最好。

3. 水稳定性

水损害是沥青路面的主要病害之一。所谓水害是沥青路面在水或冻融循环的作用下，由于汽车车轮动态荷载作用，进入路面空隙中的水不断产生冻水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青膜从石料表面剥离。除了荷载及水份供给条件等外在因素外，沥青混合料的抗水害能力是决定路面的水稳性的根本因素。

4. 抗疲劳能力

对于湿拌法生产的橡胶沥青混凝土，由于橡胶粉掺加到沥青中，大大提高了沥青粘度和弹性，与混合料拌和后，又增加了矿料表面的沥青膜厚度，因而可以提高混合料的抗老化性。另外，胶粉本身含有一定的抗老化剂成分，如炭黑，掺加到沥青或混合料中，也可以提高其抗老化性。国内外专家学者做了大量橡胶沥青混合料疲劳试验证明。橡胶沥青混凝土的抗疲劳性能明显好于一般沥青混凝土，甚至好于SBS改性沥青。交通部公路科学研究院采用应力控制模式对干拌法和湿拌法生产的橡胶沥青混合料进行的小梁疲劳试验结果表明：在相同荷载水平下，随着橡胶粉的增加，混合料的疲劳寿命增加。

5. 低噪音性能

（1）随着人们生活质量的提高，市区主干道路的行车噪音越来越受到人们的关注，如何降低汽车轮胎与路面的摩擦噪声，保护生活环境，已成为公路科研工作者研究的新课题。国外对沥青路面降噪问题进行了广泛深入的研究，美国联邦公路局（FHWA）研究认为，路面行车噪音每降低3db相当于距离增加一倍，或交通量减少50％，或者减少行车速度25%。早在20世纪 80年代初，比利时科学家就发现橡胶沥青混凝土路面具有良好的降噪效果，是一种典型的“安静路面”。如今美国的亚利桑那州、加利福尼亚州、德克萨斯州等均使用橡胶沥青来增加沥青混凝土的弹性，从而降低行车噪声。

（2）我国于 2003 年，在广东中山 105 国道上第一次进行了橡胶沥青混凝土与 SBS 改性沥青混凝土行车噪声的对比测试，结果发现：橡胶沥青混凝土的行车噪声明显小于SBS改性沥青混凝土，且随着车速的增加，这种差异越来越明显。

参考文献

［1］ 李萍，沥青混合料车辙试验前后其体积参数变化规律分析［J］，四川建筑科学研究，20120,01.

［2］ 李凡，沥青路面平整度影响因素分析及其防治措施［J］，安徽建筑工业学院学报（自然科学版），2002,03.