王治强

（河北省高速集团有限公司张承分公司，河北 张家口 075000）

0 引言

随着现代交通高速、重载、大流量和渠化现象日益严重及特殊地理环境等气候条件影响，沥青路面出现了不同形式的病害，致使沥青路面低温裂缝发生极为普遍。为了防止沥青路面的早期破坏，使用优质的改性沥青来改善沥青混合料的使用品质、延长路面的使用寿命已成为当前国内外重视的先进技术之一[1]。

橡胶改性沥青，尤其是利用废旧轮胎制作橡胶粉而生产的橡胶沥青既具有显著改善道路路用性能的突出优点，又极具经济、环保使用价值。使用同样的路面结构厚度，橡胶沥青路面比普通沥青路面可延长3～5年使用寿命，如果同样道路设计的使用寿命年限，则橡胶沥青路面厚度至少可减薄1/2，在节约大量建设费用的同时，还可缩短施工工期。

1 沥青混合料设计

基于相关规范要求，本文将对所研究材料的性能进行试验，再设计其目标配合比，并对比沥青混合料不同类型的路用性能，为具体工程实施提供参考。本文以张承高速中修罩面工程为依据，对试验段所使用的沥青材料进行研究。此次试验以A-70石油沥青为基质沥青，以货车轮胎废旧橡胶粉作为胶粉材料，所用的胶粉目数为20目。对于胶粉改性沥青而言，其性能不仅受到胶粉粒径的影响，胶粉的掺量也会对其产生影响。一般情况下多采用15%左右的掺量。对于不同的胶粉掺量而言，其黏弹性也会有所变化。本文对不同胶粉掺量下的沥青混合料进行试验。具体流程为：将基质沥青在170℃环境下进行融化，再在基质沥青中将橡胶粉按照不同掺量进行搅拌混合，使其具有较为均匀的分布。采用高速剪切仪在190℃左右的环境对所得沥青混合料进行60min的高速剪切，并将其在180℃下进行50min的保温发育，持续搅拌至其有气泡冒出，所得即为试验样品。

从所得结果可知，胶粉改性沥青的高温稳定性随着不断提高的胶粉掺量表现出不断提高的趋势，对于沥青混合料的弹性恢复性能而言，当橡胶粉的掺量从14.5%上升到17.5%时，其有着13%左右的增长，软化点则有着11%左右的增长，即对于胶粉改性沥青而言，橡胶粉的掺入量能够使其性能得到较大的提高。本文另外以SBS改性沥青混合料以及基质沥青混合料为研究对象，三种沥青所采用的级配均相同。基于相关技术规范中的要求，本文在对AC-13C进行配合比设计时共采用了三种级配类型。基于马歇尔试验结果，对其最佳油石比进行分析。三种沥青混合料的最佳油石比分别是：胶粉改性沥青为5.0%，SBS改性沥青混合料为4.9%，基质沥青混合料为4.3%。

2 路用性能检测

2.1 高温稳定性检验

高温稳定性是沥青混合料的基本性能，特别是当前交通环境下，部分高速公路存在较为显著的车辙病害，而没有其他早期病害[2]。因此对胶粉改性沥青混合料的高温性能进行分析存在较大的必要性。

基于相关试验规范，将胶粉沥青混合料制成有着300mm长度，300mm宽度以及50mm厚度的试块，在60℃环境下，采用0.7MPa的轮压开展车辙试验，并对三种沥青混合料的性能进行对比分析。三种沥青混合料的车辙试验均满足动稳定度在2800次/mm以上的要求。在三种沥青混合料中，相比于基质沥青而言，胶粉改性沥青有着较大的动稳定度提升量，表明从高温稳定性的角度进行考虑时，胶粉改性沥青具有较为显著的效果，其主要是因为在沥青中胶粉出现溶解，并随之出现化学反应，降低沥青对温度的敏感性，从而使沥青路用性能得到较大的改善，提高其高温稳定性。相比于SBS改性沥青混合料，胶粉沥青混合料的高温稳定性相比虽然较低，但差距较小，表明两者均具备足够的高温稳定性。

2.2 水稳定性检验

在降水作用下，沥青路面主要包括两种破坏形式，分别为：水的作用降低了沥青的黏附性，从而使其强度以及劲度均有所降低；水的作用使沥青和集料的黏结被切断，从而降低了沥青与集料的吸附力，使得集料表面出现沥青剥落的情况[3]。

（1）浸水马歇尔试验

基于相关规范制备成型试件，并在60℃环境下开展浸水试验。在三种沥青混合料中，经SBS以及胶粉改性过后的沥青混合料均具备85以上的残留稳定度，说明两种沥青的水稳定度满足要求。相比于SBS改性沥青而言，胶粉改性沥青具有较小的残留稳定性，但相差较小。

（2）冻融劈裂检验

如图1所示，对比三种沥青混合料的试验结果可知，相比于冻融劈裂强度而言，其残留稳定度均较大，主要是因为冻融劈裂强度有着比浸水马歇尔试验更加严苛的环境，故有着更高的抗水损害性能要求。相比两种改性沥青可知，SBS改性沥青在两种试验下均具有较好的效果，但两种沥青混合料的试验结果相差较小，比起基质沥青而言，两种改性沥青混合料的水稳定性均已符合要求。

图1 沥青混合料水稳定性检验结果

2.3 低温抗裂性试验

在低温环境下，沥青路面主要产生温缩和疲劳两种开裂形式。所谓温缩开裂即在沥青路面出现的从上到下的裂缝，疲劳开裂则是因温度循环的作用使得沥青路面的松弛性能不断减小，使其极限拉应变也出现降低，使得沥青路面的抗拉强度小于温度应力，从而有开裂出现。按照相关要求，本文将对其开展低温弯曲试验。所得结果如图2、图3所示。

图2 沥青混合料弯拉劲度模量试验结果

图3 沥青混合料最大弯拉应变试验结果

两种改性沥青混合料均具有2500με以上的最大弯拉应变，基质沥青混合料具有2000με以上的最大弯拉应变，即三种沥青混合料的低温抗裂性均符合规范限制。相比于SBS改性沥青而言，胶粉沥青混合料在破坏时有着更大弯拉应变，其主要是因为橡胶粉在低温环境下能够使沥青混合料的收缩变形性能有所提高，即对于沥青混合料的低温性能而言，采用胶粉进行改性比起采用SBS进行改性能够取得更好的效果。

3 结论

基于上述分析，本文主要得出以下结论：

（1）根据对不同橡胶粉掺量下的试验结果可知，其高温稳定性随着不断增加的橡胶粉表现出不断增加的趋势，当橡胶粉目数为20目时，基于对施工便利性的考虑，应采用17%的胶粉掺量。

（2）对所使用材料开展马歇尔试验，可知三种沥青混合料性能均满足要求。在对配合比进行设计时可知，级配相同时，三种沥青的最佳油石比分别为：胶粉改性沥青5.0%，SBS改性沥青4.9%，基质沥青为4.3%。

（3）通过对沥青混合料所开展的试验研究可知，胶粉沥青混合料的高温稳定性、水稳定性以及低温抗裂性均满足要求，且其在低温状态下有着比SBS改性沥青更好的抗裂性能。