关于橡胶颗粒沥青混合料拌和工艺对马歇尔试验指标影响的探讨.doc

1、关于橡胶颗粒沥青混合料拌和工艺对马歇尔试验指标影响的探讨摘要：废旧橡胶颗粒沥青混合料的材料投放顺序、拌和时间、拌和温度、石料加热温度等因素。分析了各个因素对马歇尔试验指标稳定度和流值的影响，初步确定橡胶颗粒沥青混合料的最佳拌和工艺组合。 关键词：废旧橡胶 拌和工艺 正交试验设计 稳定度 流值 中图分类号： F767.5 文献标识码： A 文章编号： 引言 众所周知，被称为“黑色污染”的废旧轮胎, 其堆放或掩埋已造成巨大的环境污染和经济浪费。随着汽车工业的高速发展, 我国承受来自废旧轮胎带来的环保压力和资源缺乏将越来越大。另外，废旧橡胶在缓慢分解的过程中不断释放有害气体污染空气，破坏植物生长，影

2、响人类健康。因此，对橡胶颗粒沥青混合料的拌和工艺进行研究具有重要意义。1 废旧橡胶颗粒沥青混合料配合比设计 1.1 原材料与技术性能 试验粗集料采用石灰岩，矿粉为优质石灰石磨制而成。石料的物理力学指标，其中各项指标均按公路工程集料试验规程 JTG E42-2005规定的方法进行的检测且符合公路沥青路面施工技术规范 （JTG F40-2004 ）中的高等级道路集料质量技术要求。 橡胶颗粒由废旧轮胎胎侧在常温下粉碎而成。试验选用 4 目橡胶，表观密度为 1.29g/cm3。沥青采用石油沥青。 1.2 矿质混合料的配合比设计 混合料的空间组成(如石料、砂形成的骨架)和级配的类型是最重要的。集料填充特

3、性在很大程度上决定了结合料含量和最终混合料的体积指标，这些因素反过来决定了混合料抵抗环境对其带来的变形和破坏的能力。根据各种材料的筛分结果，通过规划求解得到接近连续密级配AC20 级配中值的级配组成。 2 废旧橡胶颗粒沥青混合料的室内拌和试验研究 2.1 试验设计方法 由于橡胶具有与石料不同的特性,使得橡胶颗粒沥青混合料的拌和受多种因素的影响。因此，需要对其材料的投放顺序、石料的加热温度、拌和时间（加入沥青的拌和时间和加入橡胶的拌和时间） 、拌和温度的不同组合进行试验。为了减少试验次数，但能较好的找到最优的搭配以及影响混合料拌和的因素，本文应用正交试验设计，即使用正交表L32（49）来安排试验

4、条件和分析试验结果。 试验中，凡是对试验指标（衡量试验效果的特征量）可能产生影响的原因都称为因素。因素在试验中所处的各种状态或所取的不同值，称为该因素的水平，简称为水平或位级。本次试验的指标有稳定度和流值。本试验选取对混合料的拌和成型起决定作用的九个因素，其分别为材料的投放顺序、加入沥青拌和时间、加入橡胶拌和时间、拌和温度、石料加热温度、成型温度、击实次数、橡胶含量、油石比，考虑到试验的时间和有效性，试验各因素的选取具有代表性的四个水平。 材料的投放顺序：(1) 石料 沥青 橡胶 矿粉 (2) 石料 橡胶(冷) 沥青 矿粉 (3) 石料 橡胶(热) 沥青 矿粉 (4) 橡胶 石料 沥青 矿粉

5、石料的加热温度：170；180；190；200 加入沥青的拌和时间：45S；60S；75S；90S 加入橡胶的拌和时间：20S；30S；40S；50S 拌和温度：150；160；170；180 由此确定出加入橡胶的沥青混合料的材料投放最佳顺序、沥青拌和的最佳时间、橡胶拌和的最佳时间、拌和的适宜温度、石料加热的最佳温度。然后按各因素的最佳水平组合，对橡胶颗粒沥青混合料进行拌和，制成标准试件，对其高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等进行检测，以分析加入橡胶的沥青混合料拌和成型后，其路用性能与普通的沥青混合料的路用性能有何不同。 2.2 橡胶颗粒沥青混合料马歇尔试验 马歇尔试验方法是由美国密西西比州公

6、路局布鲁斯马歇尔（Brue Marshell）提出的，迄今已经历了半个多世纪。马歇尔试验设备简单，操作方便，被世界上许多国家所采用，也是目前我国评价沥青混合料高温性能的主要试验之一。马歇尔试验用于测定沥青混合料试件的破坏荷载和抗变形能力。将沥青混合料制备成规定尺寸的圆柱状试件，实验时将试件横向置于两个半圆形压模中，使试件受到一定的侧限。在规定温度和加荷速度下，对试件施加压力，记录试件所受压力与变形曲线。主要力学指标为马歇尔稳定度和流值，稳定度是指试件受压至破坏时承受的最大荷载，以 kN 计，流值是达到最大破坏荷载时试件的垂直变形，以0.1mm 计。 正交试验共包含 32 组试验，按其各种因素进

7、行拌和、制成标准马歇尔试件。拌和采用干拌法中的外掺法，即橡胶颗粒作为一种单独的集料加入。因为橡胶具有高弹性，在试件的成型分别做了一次成型和二次成型。一次成型中，试验四、五、六、七、十、十二、十三、三十、三十二由于加入橡胶量较大和油石比较小，橡胶与沥青没达到较高的粘结作用，均不成型。因此，本文仅对二次成型进行分析。 2.3 试验结果分析 对于正交试验结果的分析，有直观分析法、方差分析法和极差分析法。直观分析的基本思想是：计算各因素每个水平的指标（稳定度、流值）之和与其平均值。分析各因素对试验指标影响程度的大小时，可从各个因素的极差来看。极差指的是一个因素的各水平均值的最大值与最小值之差。如果一个

8、因素的极差越大，则这个因素对试验指标的影响也越大。利用直观分析法的优点是结论直观明显，在计算量较小的情况下就能区分因素的主次以及获得最佳或满意的水平组合。方差分析是将因素水平不同与试验误差两者对指标的影响区分开来考虑问题的一种数学方法。如果因素水平的变化所引起的试验结果的变动范围，落在误差所引起试验结果的变动范围之内，或相差不大，就可以判断这个因素水平的变化并不引起试验结果的显著变化。本文主要使用直观分析对废旧橡胶颗粒沥青混合料的拌和试验结果进行分析。 3 结论与结束语 3.1 结论 通过改进的 9 因素 4 水平正交马歇尔试验，系统的研究了橡胶颗粒沥青混合料拌和工艺，得到如下结论: （1）通

9、过正交试验设计，对废旧橡胶颗粒沥青混合料的材料投放顺序、拌和时间（加入沥青拌和时间、加入橡胶拌和时间） 、拌和温度、石料加热温度等因素进行了组合试验，以稳定度为控制指标进行了对比，得各因素对稳定度影响的主次为：石料加热温度材料投放顺序加入沥青拌和时间拌和温度加橡胶拌和时间。 （2）对各试验指标影响最主要的两个因素是材料的投放顺序和石料加热温度。 （3）各因素最佳水平组合为：材料投放顺序为石料 橡胶(冷) 沥青 矿粉，加入沥青拌时间为 75S，加入橡胶拌和时间为 30S，拌和温度为 170，石料加热温度为 180。 3.2 结束语 对于废旧橡胶颗粒沥青混合料室内拌和工艺的试验研究，有利于废旧橡胶颗粒在道路工程中的应用，改善沥青混合料路面的路用性能并缓解废旧橡胶带来的环境污染。本文通过正交试验设计对废旧橡胶颗粒沥青混合料的材料投放顺序、拌和时间（加入沥青拌和时间、加入橡胶拌和时间） 、拌和温度、石料加热温度等因素进行了组合试验，得出了这五个因素对稳定度和流值的影响研究，但是由于时间原因，并没有对成型温度、击实次数、油石比、橡胶颗粒掺量这四个因素进行分析研究，希望在以后能继续研究。同时对于实验的控制指标还有孔隙率、饱和度、密度等，望在以后做相关研究时能综合考虑。