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随着生活水平不断提高，国民汽车保有量持续增加，而衍生出的废旧轮胎数量激增且难以处理等问题逐渐成为严重的环保隐患。将废旧胶粉应用到沥青路面中去提髙胶结料的性能，是头现废旧轮胎回收利用的有效方法，具有广泛的应用前景。但是，橡胶沥青路面在工程应用过程中暴露出其高温稳定性尚存在一定缺陷，即单就结合料性能指标来看，经过胶粉改性形成的橡胶沥青具备优异的高温性能，但通过橡胶沥青混合料铺筑的路面在车辆反复作用下的高温车辙问题却较为严重；加之目前我国对于橡胶沥青技术的应用并不统-，不同类型橡胶沥青混合料的高温稳定性参差不齐。橡胶沥青路面的高温性能不足已成为制约其推广应用于髙温地区重载交通路面的瓶颈。 本文针对橡胶沥青混合料开展混合料压实成型工艺参数的研究，通过压实成型效果的提髙，进-步改善混合料的高温稳定性，力求为橡胶沥青路面在高温地区及重载交通条件下采取合理的施工技术参考。 实验材料及试验方案 橡胶沥青材料 考虑依托工程的道路等级、原材料性质、施工难易程度等因素，结合橡胶沥青室内对比试验，拟定橡胶沥青的制备方案为：母体沥青采用SK70#基质沥青，通过掺量为20%的橡胶粉(细度为30目)实施改性。 集料与填料 本研究采用的粗集料为玄武岩碎石，分为10~15mm和5~10mm两档；细集料采用0~5mm石灰岩石屑；填料采用石灰岩矿粉。 混合料配合比设计 首先严格按照规范及设计文件要求进行混合料的原材料检测，然后通过多次规划求解析，得出各类沥青混合料的合理级配。 在完成矿料级配设计的基础上，通过马歇尔试验测定橡胶混合料的毛体积密度、孔隙率、沥青饱和度VFA、矿料间隙率VMA等指标与油石比的关系曲线，最终确定混合料各项指标均满足设计要求的最佳油石比为6.3%。 试验方案 本次研究通过室内车辙试验，以碾压成型的车辙板毛体积密度与标准马歇尔试件毛体积密度之比作为压实度K，通过压实度作为压实效果的评价指标，选用车辙板成型碾压次数和成型温度作为影响因素。 试验过程中，以车辙试验的试件轮碾成型次数(以2个往返为步长，取10~24个往返共8种碾压次数)和碾压成型温度(以10为步长，取140~190℃共6个温度)作为碾压成型工艺参数，研究压实效果对橡胶沥青混合料高温性能的影响。 试验过程与结果分析 碾压次数的影响 在我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJE20-2011)对于沥青混合料试验试件制作方法(轮碾法)中，在预压两个往返以后，针对普通沥青混合料的建议数为12个往返。在实际试验操作过程中，对于橡胶沥青混合料而言，12个往返的碾压次数往往达不到规范要求的压实度(要求压实度不小于97%)。 为分析碾压次数的影响作用，以180℃作为标准成型温度，通过不同轮碾次数进行橡胶沥青混合料AR-SMA-13的车辙板试件碾压成型，测定对应试件的压实度，并通过车辙试验评价其高温稳定性。 (1)碾压次数的增加使橡胶沥青混合料的压实度逐步降低，但压实度的降低速率随碾压次数的增加呈逐渐减小的趋势；当碾压次数从10个往返增加至18个往返时，压实度由95%提高至99.5%，增加了3.5个百分点；而当碾压次数超过18个往返后，压实度的增加趋于平缓，碾压次数由18个往返到24个往返，压实度的提高幅度下降至0.8个百分点。这表明，当碾压次数达到较高水平(多18往返)时，通过增加碾压次数来提高路面压实度的效果明显减弱。 (2)若按照试验规程对普通沥青混合料的建议，对橡胶沥青混合料试件进行12个往返轮碾成型，混合料压实度为96.4%，未达到规范要求的压实度97%，橡胶沥青混合料孔隙率偏高、压实度不足，高、压实度不足，其原因可能在于：橡胶沥青是一种液-固两相材料，其高温黏度大，混合料中橡胶沥青对矿料形成较厚的裹覆层，碾压过程中橡胶沥青胶结料会产生较大的回弹作用，并伴随着胶粉材料的继续发育、溶胀过程，故需要更多的压实次数来提高混合料的密实性。 (3)随着碾压次数的增加，橡胶沥青混合料的动稳定度逐渐增加，混合料髙温稳定性逐步谢虽，通过24个往返碾压所成型试件的动稳定度为12个往返的1.5倍。 成型温度的影响 本节将混合料试件轮碾成型次数取12个往返作为标准条件，进行成型温度对橡胶沥青混合料高温稳定性的影响作用分析。为尽可能准确地进行不同温度条件下试件碾压成型，首先根据橡胶沥青混合料的拌和温度要求，通过自动拌和机在190T温度下进行混合料充分拌和，然后分别在140，150，160，170，180，190℃；这6种不同温度条件下进行混合料恒温保养：即针对具体的成型温度条件，将待成型碾压的橡胶沥青混合料放置在略高于成型温度约2~5℃的烘箱中保养45~60min后，再将混合料放人车辙试件的模具内，通过轮碾成型法经12个往返完成混合料试件成型。 (1)成型温度与混合料压实度和动稳定度具有很好的相关性，在相同压实功的作用下，随着成型温度的提高，橡胶沥青混合料的压实度逐步增大，以动稳定度为评价指标的高温稳定性随之提高，当成型温度由140℃提高至190℃，橡胶沥青混合料的压实度由93.1%提高至96.8%，而温度140℃时成型混合料的动稳定度为190℃成型混合料的52.1%。这是由于橡胶沥青材料对拌和温度有着较高的要求，并且具备显著的温度敏感性。温度降低使得橡胶沥青胶结料的黏度急剧增加，在碾压成型的过程中橡胶沥青流动性不足，限制了集料的运动，导致混合料难以压实，空隙率增大，未能形成密实稳定的结构。 (2)为保证橡胶沥青混合料具有良好的高温稳定性，必须严格控制现场压实温度。若以12个往返为碾压次数，橡胶沥青混合料的压实温度必须控制在180~190℃才能使其高温性能满足《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》对混合料高温性能的技术要求。 综上所述，只有严格控制橡胶沥青混合料的碾压次数，保证密实性及压实度，才能有效保证混合料的高温稳定性。但考虑到过高的压实度可能导致混合料空隙率不足，增加橡胶沥青胶结料与矿料骨架之间的干扰作用，并带来泛油等不利影响，因此对碾压次数也应该进行适当的控制，以18~20个碾压往返为宜。 影响作用综合分析 比较而言，压实成型温度的提高对于橡胶沥青混合料压实程度的提升作用更加明显；碾压次数的增加，对于橡胶沥青混合料高温性能的增强作用最为显著，因此在施工过程中是否保证足够的碾压次数，是橡胶沥青路面具备优异高温稳定性能的关键因素。 橡胶沥青混合料的压实度与高温性能密切相关，混合料的动稳定度随压实度的提高近似呈线性关系增大。其中，当橡胶沥青混合料压实度为96.8%时，其动稳定度指标为压实度93.1%时的1.9倍。这表明轮碾次数和压实温度逐级递增，使得沥青混合料的压实度逐步提高，混合料成型更加密实，矿料充分嵌挤形成稳定骨架，在高温条件下表现出更为优异的稳定性。 橡胶沥青混合料的压实度指标是控制其路面高温稳定性的关键参数。在施工过程中，采用合理的压实机具和施工工艺参数，对橡胶沥青路面予以充分压实，使其压实度满足要求，是避免橡胶沥青路面出现早期高温病害的有效措施之一。 结论 通过试验研究与分析，可得出以下结论： a)对于橡胶沥青混合料而言，普通沥青混合料一般采用的12个往返碾压次数往往达不到规范要求的压实度。随着碾压成型次数的增加，橡胶沥青混合料的空隙率降低、压实度增大，动稳定度逐步提高，橡胶沥青混合料在180℃温度下进行碾压成型的次数宜控制在18~20个往返。 b)随压实温度的降低，橡胶沥青混合料的压实度降低，动稳定度下降，若以轮碾成型试验的12个往返为标准碾压次数，压实温度必须控制在180~190℃才能保证橡胶沥青混合料的高温性能满足技术要求。 c)综合而言，结合橡胶沥青特性，通过对混合料压实工艺参数进行有区别于普通沥青混合料的合理控制，能够显著提高橡胶沥青混合料的高稳定性，其中碾压成型次数的增加，对于橡胶沥青混合料高温稳定性能的提升尤为明显。研究结论可为橡胶沥青混合料路面在髙温地区和重载交通条件下的推广应用提供一定的技术参考。(本文来自沥青路面) ps：看完随手转发，谢谢！ |
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